KR102501701B1 - 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하기 위한 장치 및 방법 Download PDF

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KR102501701B1
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Abstract

레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하는 장치들은, 프레임, 제 1 테이프의 소스, 및 제 1 테이프를 수용하고, 프레임이 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하도록 구성되는 제 1 테이프 배치 모듈을 포함한다. 일부 장치들은, 제 2 테이프의 소스, 및 제 2 테이프를 수용하고 프레임이 레이업 표면을 따라 이동함에 따라 제 1 테이프 위에 제 2 테이프를 배치하도록 구성되는 제 2 테이프 배치 모듈을 더 포함한다. 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하는 방법들은, 제 1 테이프를 공급하는 단계, 및 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하는 단계를 포함한다. 일부 방법들은, 제 2 테이프를 공급하는 단계, 및 레이업 표면 상의 제 1 테이프에 제 2 테이프를 배치하는 단계를 더 포함한다.

Description

레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUSES AND METHODS FOR CREATING LAYERED TAPE COMPOSITE STRUCTURES}
본 개시는 레이어드 테이프 복합재 구조물들(layered tape composite structures)에 관한 것이다.
복합재 구조물들은 종종 라미네이트 조립체들(laminate assemblies)을 포함하며, 이 조립체들에서는, 사전 함침된(pre-impregnated)(또는 프리프레그(prepreg)) 재료와 같은 복합재 재료의 시트들(sheets) 또는 테이프들(tapes)(종종, 플라이들(plies) 또는 플라이 층들(ply layers)로서 언급됨)이 특별한 복합재 구조물을 규정하도록, 지지 표면 상에 레이어드(layered)될 수 있거나 아니면 조립될 수 있다. 일부 복합재 구조물들에서, 복합재 재료의 플라이들은, 제 1 평면 또는 표면과 제 2 평면 또는 표면 사이에서 구부러지거나(bent), 감겨지거나(wrapped), 형성되거나(formed) 아니면 연장될 수 있다. 이러한 예들에서, 복합재 재료의 시트들의 한정된(infinite) 두께 및/또는 기계적 강성은, 제 1 표면과 제 2 표면 사이 천이 구역(transition region)에서 한정된 구부러짐 또는 곡률 반경(radius of curvature)을 유발한다. 일부 기하학적 형상들에서, 이러한 한정된 곡률 반경은, 함께 조립된(co-assembled) 플라이들의 인접한 외부 표면들 사이에서 공극 체적(void volume), 또는 공동(cavity)을 유발한다. 기계적 부하의 불연속성(loading discontinuity)을 회피하기 위해서, 이러한 공극 체적은 레이디어스 필러(radius filler)(또한, 누들(noodle)로서 언급될 수 있음)와 같은 필러 재료로 채워지거나 아니면 필러 재료로 점유될 수 있다. 레이디어스 필러들을 포함하는 레이어드 복합재 구조물들의 제조는, 시간 소모적이고, 노동 집약적이며, 그리고 종종 취급중 파손을 유발시킨다. 이에 따라, 레이어드 복합재 구조물들의 구성을 자동화할 필요가 있다.
레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치들 및 방법들이 본원에 개시된다.
일부 장치들은 레이업(layup) 표면에 대해 병진운동되도록 구성되는 프레임; 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프의 소스(source); 및 프레임에 의해 지지되며, 제 1 테이프의 소스로부터의 제 1 테이프를 수용하고 그리고 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하도록 구성되는, 제 1 테이프 배치 모듈을 포함한다. 일부 이러한 장치들은, 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프의 소스; 및 제 1 테이프 배치 모듈에 대해 프레임에 의해 지지되며, 제 2 테이프의 소스로부터의 제 2 테이프를 수용하고 그리고 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 이동함에 따라 레이업 표면 상에 배치된 제 1 테이프 상에 제 2 테이프를 배치하도록 구성되는, 제 2 테이프 배치 모듈을 더 포함한다.
일부 방법들은 제 1 테이프를 공급하는 단계; 및 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하는 단계를 포함한다. 일부 이러한 방법들은, 제 2 테이프를 공급하는 단계; 및 레이업 표면 상의 제 1 테이프 상에 제 2 테이프를 배치하는 단계를 더 포함한다.
일부 방법들은, 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계; 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계; 레이업 표면 상에 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 배치하는 단계; 레이업 표면 상의 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들 상에 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프를 배치하는 단계; 및 (i) 배치되는 제 1 테이프들의 두께를 제어하도록 공급되고 그리고 배치되는 제 1 테이프들의 개수, 및 (ii) 배치되는 제 2 테이프들의 두께를 제어하도록 공급되고 그리고 배치되는 제 2 테이프들의 개수 중 하나를 능동적으로 제어하는(actively controlling) 단계를 포함한다.
일부 방법들은, 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 공급하는 단계―2 개 또는 그 초과의 테이프들은 동일한 폭을 가짐―; 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 결합(combined) 테이프를 형성하는 단계; 및 레이업 표면 상에, 결합 테이프를 배치하는 단계를 포함한다.
도 1은 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성된 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(layered tape radius fillers)을 포함할 수 있는 복합재 구조물들의 예(example)의 부분적인 개략도이다.
도 2는 레이디어스 필러 로케이션의 예시적이며 배타적이지 않은 예를 예시하는, 도 1의 복합재 구조물의 부분적인 단면도이다.
도 3은 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물들의 예를 나타내는 개략적인 프로파일 도면이다.
도 4는 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물들의 예를 나타내는 다른 개략적인 프로파일 도면이다.
도 5는 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물들의 예를 나타내는 다른 개략적인 프로파일 도면이다.
도 6은 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치들을 나타내는 개략적인 다이어그램이다.
도 7은 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치의 테이프 결합 모듈의 예를 나타내는 개략도이다.
도 8은 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치의 테이프 배치 모듈의 예를 나타내는 개략도이다.
도 9는 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치의 테이프 폴딩 모듈의 예를 나타내는 개략도이다.
도 10은 레이업 표면 상에 레이어드 테이프 복합재 구조물의 생성 프로세스로 도시된, 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치의 예시적이며 배타적이지 않은 예의 사시도이다.
도 11은 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 방법들을 개략적으로 나타내는 플로우차트(flowchart)이다.
도 12는 본 개시에 따른 장치들, 구조물들, 및/또는 방법들을 포함할 수 있는 항공기 제조 및 서비스 방법론의 흐름 선도(flow diagram)이다.
도 13은 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 포함할 수 있는 항공기의 블록 선도(block diagram)이다.
레이어드 테이프 복합재 구조물들 및 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 포함하는 장치들뿐만 아니라, 레이어드 복합재 구조물들을 생성하기 위한 장치들 및 방법들이 본원에 개시된다. 일반적으로, 도면들에서, 부여된 예에 포함될 가능성이 있는 요소들은 실선들(solid lines)로 예시되는 한편, 부여된 예에 선택적인 요소들은 파선들(broken lines)로 예시된다. 그러나, 실선들로 예시된 요소들이 본 개시의 모든 예들에 대해 필수적인 것은 아니며, 실선들로 도시된 요소는 본 개시의 범주로부터 벗어나지 않고 특정 예에서 생략될 수 있다.
복합재 구조물(30)로 구성된 구조적 컴포넌트(28)의 예가 대향하는(opposing) 플랜지들(32, 34) 및 대향하는 플랜지들 사이를 연장하는 웨브(web)(36)를 갖는 I-빔 형태로 예시적인 목적들을 위해 도 1에 제공된다. 이제, 도 2의 상세도를 참조하면, 플랜지(34)는 플랜지(34)에 걸쳐있는(span) 상부 층(39), 그리고 또한 전체적으로 웨브(36)를 형성하도록 플랜지(34)로부터 천이하는(transition) 2 개의 하부 층들(40, 42)로 구성되는 것을 알 수 있다. 공극 공간(38)은, 공간 내부를 연장할 수 있으며 본 개시에 따라 레이어드 테이프 레이디어스 필러(50)일 수 있는 레이디어스 필러(29)로 채워질 수 있거나, 아니면 레이디어스 필러로 점유될 수 있다. 항공기(20)의 맥락에서 논의되지만, 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50) 뿐만 아니라 다른 유형들의 레이어드 테이프 복합재 구조물들(49)을 포함하는 복합재 구조물들(30)이, 임의의 적절한 조립체, 디바이스, 장치 등을 구성하기 위해서 규정되고 그리고/또는 활용될 수 있는데, 이의 예시적이며 배타적이지 않은 예들은 육상 운송수단(land vehicle)들, 해상 운송수단(marine vehicle)들, 교량(bridge)들, 마스트(mast)들, 및 레이디어스 필러들을 필요로 하거나 이들로부터 이익을 갖는 복합재 구조물들로 구성된 임의의 다른 구조물을 포함하며, 이들 모두는 본 개시의 범주 내에 있는 것으로 고려된다.
레이디어스 필러들은 다양한 프로세스들을 사용하여 구성되거나 또는 생성될 수 있으며, 그의 예들은 미국특허 출원 공보 제2014/0034236호, 미국특허 출원 제14/244,690호, 및 미국특허 출원 제14/464,467호에 개시되며, 이들의 개시들은 본원에 인용에 의해 포함된다. 본 개시는, 레이어드 테이프 복합재 구조물들, 즉 테이프의 또는 리본들의 복수 개의 개별 길이들을 적층(stacking) 또는 레이어링(layering)함으로써 생성되는 복합재 구조물들에 관한 것이다. 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)은, 레이어드 테이프 복합재 구조물들(49)의 예시적이며 배타적이지 않은 예이며, 본 개시는 레이어드 테이프 레이디어스 필러들을 형성하는 장치들 및 방법들로 제한되지 않는다.
도 3은 레이어드 테이프 복합재 구조물들(49)을 개략적으로 나타내며, 이 구조물들은 선택적으로, 본 개시에 따른 장치들 및/또는 방법들에 의해 생성될 수 있는 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)을 형성할 수 있다. 개략적으로 예시된 바와 같이, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)은 상이한 폭들을 갖는 복수 개의 테이프들 또는 리본들(52)을 포함할 수 있다. 동일한 폭을 갖는 하나 또는 그 초과의 층들의 테이프(52)가 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)에 포함될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 동일한 폭을 갖는 하나 또는 그 초과의 층들의 테이프(52)는, 이들의 각각의 에지들이 서로 정렬되거나 또는 서로 적어도 대략적으로 또는 실질적으로 정렬되는 상태로 서로 겹겹이 쌓이게(on top of each other) 직접적으로 레이어드될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 2 개 또는 그 초과의 테이프들(52)이 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)의 단일 층을 규정하도록 서로 횡방향으로(laterally) 인접하게, 즉, 테이프의 최하부 층에 대해서 도 3에서 "55"로 선택적으로 그리고 개략적으로 나타낸 바와 같이, 2 개 또는 그 초과의 테이프들의 개별 가장자리들이 서로 맞닿는(abutting) 상태로 위치 설정될 수 있다.
따라서, 테이프들(52)의 층들의 미리 정해진 구성은, 파선으로 도 3에 개략적으로 나타내어진 바와 같이, 생성되는 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)의 요망하는 단면 프로파일(54)을, 일반적으로 규정하거나 이에 대응하도록 함께 작동식으로(operatively) 레이어드될 수 있는데, 예컨대 요망하는 단면 프로파일(54)은 도 2에서 개략적으로 예시되고 그리고 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)의 예에서 본원에 논의된 바와 같이 복합재 구조물(30)의 공극(38)에 대응하거나 또는 일반적으로 대응한다. 요망하는 단면 프로파일(54)은, 추가로 또는 대안으로, 이론적인 단면 프로파일(54), 미리 정해진 요망하는 단면 프로파일(54) 및/또는 미리 규정된 요망하는 단면 프로파일(54)로서 설명될 수 있다. 일부 예들에서, 이를테면 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)의 예에서, 요망하는 단면 프로파일(54)은, 대체로 삼각형이거나 또는 일반적으로, 2 개 또는 그 초과의 아치형 변(side)들 및/또는 2 개 또는 그 초과의 평탄한 변(side)들을 갖는 삼각형일 수 있다.
본원에서, 그리고 상이한 폭들의 테이프들 사이의 구별 및 논의를 용이하게 하기 위해서, 공통의 폭을 갖는 테이프들(52)이 설명될 수 있으며, 제 1 테이프, 제 2 테이프, 제 3 테이프 등으로서 함께 그룹화될 수 있다. 예컨대, 오로지 예시적인 목적들만을 위해서 제공된, 도 3의 예시적이며 배타적이지 않고 개략적인 예에서, 개략적으로 예시된 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)은, 제 1 폭(57)을 갖는 제 1 층(56), 제 1 층(56) 바로 상에 위치 설정되며 제 1 폭(57) 미만인 제 2 폭(59)을 갖는 제 2 층(58), 제 2 층(58) 바로 상에 위치 설정되며 제 2 폭(59) 미만인 제 3 폭(61)을 갖는 제 3 층(60), 제 3 층(60) 바로 상에 위치 설정되며 제 3 폭(61) 미만인 제 4 폭(63)을 갖는 제 4 층(62), 제 4 층(62) 바로 상에 위치 설정되며 제 4 폭(63) 미만인 제 5 폭(65)을 갖는 2 개의 제 5 층들(64), 제 5 층들(64) 바로 상에 위치 설정되며 제 5 폭(65) 미만인 제 6 폭(67)을 갖는 2 개의 제 6 층들(66), 제 6 층들(66) 바로 상에 위치 설정되며 제 6 폭(67) 미만인 제 7 폭(69)을 갖는 제 7 층(68), 제 7 층(68) 바로 상에 위치 설정되며 제 7 폭(69) 미만인 제 8 폭(71)을 갖는 2 개의 제 8 층들(70), 및 제 8 층들(70) 바로 상에 위치 설정되며 제 8 폭(71) 미만인 제 9 폭(73)을 갖는 제 9 층(72)을 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 도 3의 개략적으로 나타낸 예에서, 각각의 테이프(52)는 동일한 두께를 갖는 것으로 도시되어 있지만; 다양한 두께들뿐만 아니라 다양한 폭들의 테이프들이 활용될 수 있다는 것이, 레이어드 복합재 구조물들(49) 그리고 이에 따라 본 개시에 따른 장치들 및 방법들의 범주 내에 속한다.
제 6 층들(66)과 관련되어 예시되는 바와 같은, 일부 예들에서, 2 개 또는 그 초과의 층들은, 선택적으로, 단일 테이프(single tape)를 그 자체에 대해 접음(folding against itself)으로써 형성될 수 있다.
언급된 바와 같이, 각각의 테이프 유형(즉, 제 1 테이프, 제 2 테이프, 제 3 테이프, 기타 등등(and so forth))은, 테이프가 단일 소스로부터 공급되는지, 또는 2 개 또는 그 초과의 소스들로부터 공급되는지의 여부에 관계없이 공통 폭을 규정한다. 따라서, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 층들에 대해 언급할 때, 제 1 테이프의 층들 모두는 동일한 폭을 갖는다. 일부 예들에서, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 층들은, 동일한 폭뿐만 아니라 동일한 두께 및 층들을 구성하는 동일한 재료를 포함하여, 구성에 있어 동일하다. 다른 예들에서, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 층들은, 동일한 폭을 갖지만, 상이한 두께들을 가질 수 있거나, 상이한 재료들로 구성될 수 있거나 또는 상이한 재료 특성들을 가질 수 있다. 예컨대, 테이프가 섬유 보강식 복합재 재료(fiber reinforced composite material)로 구성될 때, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 층들은, 동일한 폭을 가질 수 있으며, 선택적으로 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더(binder) 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서는 상이하다.
추가로, 각각의 구별되는 폭의 테이프(예컨대, 도 3을 참조하여, 제 2 테이프(58)와 대비하여 제 1 테이프(56))는, 단지 폭에 있어서만 서로 상이할 수 있는데, 즉, 동일한 두께를 가지며 동일한 재료로 구성되거나 또는 동일한 재료 특성들을 가질 수 있다. 대안으로, 제 1 테이프는 폭, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도, 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이할 수 있다.
섬유 보강식 복합재 재료들은 추가로 또는 대안으로, 섬유 보강식 중합체들(polymers), 또는 플라스틱들(plastics)로서 설명되거나 또는 언급될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 섬유 보강식 복합재 재료는, 섬유들, 이를테면 탄소 섬유들, 붕소 섬유들, 파라-아라미드(para-aramid)(예컨대, Kevlar®) 섬유들, 유리 섬유들, 및/또는 다른 섬유들(그러나, 이들 섬유들로 제한되지는 않음)과 함께 적어도 에폭시 또는 다른 중합체 또는 바인딩 재료를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 일부 실시예들에서, 섬유들은 직물(fabric)로 직조(woven)될 수 있다. 일부 예들에서, 테이프들(52)은 프리프레그 테이프(prepreg tape)들, 즉 연관된 바인딩 재료에 의해 사전 함침된(pre-impregnated) 섬유들의 층일 수 있다. 프리프레그 테이프들의 바인딩 재료는, 부분적으로 경화될(cured) 수 있거나 사전 경화될 수 있어서, 테이프들의 작동 처리(operative handling) 및 테이프들의 다수의 층들을 함께 선택적으로 조립하는 것을 허용한다. 전형적으로, 부분적으로 경화되는 프리프레그 테이프들은, 끈적끈적하며(tacky to the touch), 따라서 레이어드될 때 서로 쉽게 달라붙지만, 반드시 영구적인 방식은 아니다. 즉, 레이어드될 때, 요망한다면, 2 개의 인접한 테이프들은, 분리되는 것이 허용될 수 있다. 테이프들의 인접한 층들을 보다 영구적으로 함께 부착(affix)하기 위해서, 레이어드 테이프들은 함께 압착(compacted)되거나 압축(compressed)될 수 있다. 2 개 초과의 층들의 이러한 압축은, 층들의 압착(compaction)으로서 또는 압착하는 것(compacting)으로서 언급된다.
일반적으로, 테이프들(52)은 일정한 폭, 일정한 두께 그리고 폭과 두께보다 상당히 더 긴 길이를 갖는, 얇은 시트형(thin sheet-like) 재료 또는 얇은 필름 재료의 장재들(lengths)로 이해되어야 한다. 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)을 포함하여, 레이어드 복합재 구조물들(49)을 구성하는데 적합할 수 있는 테이프들(52)의 폭들의 예시적이며 배타적이지 않은 예들은, 1/8 인치, 1/4 인치, 1/2 인치, 3/4 인치, 1 인치, 1.5 인치, 2 인치들, 5 mm, 10 mm, 20 mm, 30 mm, 40 mm, 및 50 mm의 폭들을 포함하여, 1/8 내지 2 인치들 또는 그 초과의 범위 및/또는 5 내지 50 밀리미터(mm) 또는 그 초과의 범위의 폭들을 포함(하지만, 이것으로 제한되는 것은 아님)한다.
이제, 도 4 및 도 5를 참조하여 그리고 본원에서 보다 상세히 논의되는 바와 같이, 레이어드 테이프 레이디어스 필러들(50)은, 엑스 시츄(ex situ), 즉, 레이디어스 필러가 일부가 될(will become) 최종(ultimate) 복합재 구조물로부터 분리 및 떨어져 있는 레이업 표면 상에서 구성될 수 있거나, 또는 인 시츄(in situ), 즉, 레이디어스 필러가 일부가 되는(becomes) 복합재 구조물 내에 직접 구성될 수 있다. 이에 따라, 엑스 시츄 구성의 예에서, 그리고 도 4를 참조하여, 레이어드 테이프 레이디어스 필러(50)는, 그의 가장 넓은 층 또는 층들이 먼저 놓여지고 그리고 후속하여 감소하는 폭의 층들이 놓여지게 구성될 수 있다. 이에 반해, 인 시츄 구성의 예에서, 그리고 도 5를 참조하여, 레이어드 테이프 레이디어스 필러(50)는, 그의 가장 좁은 층 또는 층들이 공극 공간(38)에 직접 먼저 놓여지고 그리고 공극 공간(void space)의 나머지를 채우도록, 후속하여 증가하는 폭의 층들이 놓여지게 구성될 수 있다.
이제, 도 6을 참조하여, 레이어드 테이프 복합재 구조물들(49)을 생성하기 위한 장치들(100)의 예시적이며 배타적이지 않은 예들의 묘사가 개략적으로 제공된다. 도 6은, 추가로 또는 대안으로, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)을 유발하도록 장치(100)를 통한 테이프들(52)의 플로우를 개략적으로 나타내거나 또는 예시하는 것으로서 또는 레이어드 테이프 복합재 구조물들(49)을 생성하기 위한 시스템(102)을 나타내거나 또는 예시하는 것으로서 설명될 수 있다.
도 6에서 실선들로 개략적으로 예시되는 바와 같이, 장치(100)는 일반적으로, 레이업 표면(80)에 대해서 병진운동(translated)되도록 구성되는 프레임 또는 지지 구조물(104)을 포함한다. 장치(100)는 또한 일반적으로, 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프(108)의 소스(106)를 포함한다. 장치(100)는 또한 일반적으로, 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프(112)의 소스(110)를 포함한다. 그렇긴 하지만, 또한 제 2 테이프(112)의 소스(110)를 포함하지 않고 장치(100)가 단지 제 1 테이프(108)의 소스(106)만을 포함할 수 있다는 것이 본 개시의 범주에 속한다. 장치(100)는 또한 일반적으로, 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프 배치 모듈(114)을 포함한다. 제 2 테이프(112)의 소스(110)를 포함하는 실시예들에서, 장치(100)는 또한 일반적으로, 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프 배치 모듈(116)을 포함한다. 개략적으로 예시되는 바와 같이, 제 1 테이프 배치 모듈(114)은, 제 1 테이프(108)의 소스(106)로부터의 제 1 테이프(108)를 수용하고, 도 6에서 큰 좌측 화살표(82)에 의해 나타내는 바와 같이, 프레임(104)이 레이업 표면을 따라 제 1 방향(82)으로 병진운동하도록 야기됨에 따라 레이업 표면(80) 상에 제 1 테이프를 배치하도록 구성된다. 제공될 때, 제 2 테이프 배치 모듈(116)은 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 대해 프레임(104)에 의해 지지되며, 제 2 테이프(112)의 소스(110)로부터의 제 2 테이프(112)를 수용하고, 프레임(104)이 레이업 표면을 따라 제 1 방향(82)으로 이동하도록 야기됨에 따라 레이업 표면(80) 상에 배치되었던 제 1 테이프(108) 상에 제 2 테이프(112)를 배치하도록 구성된다.
프레임(104)은, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)을 작동식으로 생성하기 위해서 장치(100)의 다양한 다른 컴포넌트들을 서로에 대해 지지하게 구성되도록, 임의의 적절한 구성을 가질 수 있다. 프레임(104)은 추가로 또는 대안으로, 하우징(104), 본체(104), 또는 구조 프레임(104)으로서 설명될 수 있다.
도 6에서 개략적으로 그리고 선택적으로 예시된 바와 같이, 제 1 테이프(108)의 소스(106)는 제 1 테이프(108)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(supplies)(120)을 포함할 수 있다. 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(120)로부터의 선택적인 제 1 테이프들(108)의 각각은, 구성에 있어서 동일할 수 있는데, 즉, 폭이 동일하고, 두께가 동일하며, 재료 구성이 동일할 수 있다. 대안으로, 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(120)로부터의 제 1 테이프들(108)은, 폭은 동일할 수 있지만, 두께 또는 재료 구성이 상이할 수 있다. 유사하게, 제 2 테이프(112)의 소스(110)는 제 2 테이프(112)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(122)을 포함할 수 있다. 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(122)로부터의 선택적인 제 2 테이프들(112) 각각은 구성에 있어서 동일할 수 있거나 또는 폭이 동일할 수 있지만, 두께 또는 재료 구성은 상이할 수 있다.
제 1 테이프(108)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(120)을 포함하는 장치들(100)에서, 장치(100)는 제 1 테이프 결합 모듈(124)을 더 포함할 수 있다. 제공될 때, 제 1 테이프 결합 모듈(124)은 프레임(104)에 의해 지지되며, 공급장치들(120)로부터의 제 1 테이프들(108)을 수용하고 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하거나 레이어링하여 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 의한 수용 이전에, 제 1 결합(combined) 테이프(126)를 형성하도록 구성된다(도 6에서 개략적으로 그리고 선택적으로 예시되는 바와 같음). 일부 이러한 예들에서, 제 1 테이프 결합 모듈(124)은 또한 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 의한 수용 이전에, 제 1 결합 테이프(126)를 압착(compact)하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 장치(100)는, 프레임(104)에 의해 지지되며 제 1 테이프 결합 모듈(124)로부터, 제 1 결합 테이프(126)를 수용하고 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 의한 수용 이전에, 제 1 결합 테이프(126)를 압착하도록 구성되는 제 1 테이프 컴팩터 모듈(compactor module)(128)을 더 포함할 수 있다. 도 6에서, 선택적인 제 1 테이프 컴팩터 모듈(128)은 선택적인 제 1 테이프 결합 모듈(124)과 겹쳐지는 관계(overlapping relationship)로 예시되며, 이러한 모듈들 중 하나 또는 양자 모두는, 제 1 결합 테이프(126)로서 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들(108)을 함께 압착할 수 있음을 개략적으로 나타낸다.
유사하게, 제 2 테이프(112)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(122)을 포함하는 장치들(100)에서, 장치(100)는 제 2 테이프 결합 모듈(130)을 더 포함할 수 있다. 제공될 때, 제 2 테이프 결합 모듈(130)은 프레임(104)에 의해 지지되며, 공급장치들(122)로부터의 제 2 테이프들(112)을 수용하고 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하거나 레이어링하여 제 2 테이프 배치 모듈(116)에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프(132)를 형성하도록 구성된다(도 6에서 개략적으로 그리고 선택적으로 예시되는 바와 같음). 일부 이러한 예들에서, 제 2 테이프 결합 모듈(130)은 또한 제 2 테이프 배치 모듈(116)에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프(132)를 압착하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 장치(100)는, 프레임(104)에 의해 지지되며, 제 2 테이프 결합 모듈(130)로부터, 제 2 결합 테이프(132)를 수용하고 제 2 테이프 배치 모듈(116)에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프(132)를 압착하도록 구성되는 제 2 테이프 컴팩터 모듈(134)을 더 포함할 수 있다. 도 6에서, 선택적인 제 2 테이프 컴팩터 모듈(134)이 선택적인 제 2 테이프 결합 모듈(130)과 겹쳐지는 관계로 예시되며, 이러한 모듈들 중 하나 또는 양자 모두는, 제 2 결합 테이프(132)로서 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들(112)을 함께 압착할 수 있음을 개략적으로 나타낸다.
장치(100)는 선택적으로, 프레임(104)에 의해 지지되는 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프 폴딩 모듈들(folding modules)(138)을 포함할 수 있다. 제공될 때, 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)은 공급장치(120)로부터의 제 1 테이프(108)를 수용하고, 제 1 결합 테이프(126)로서 선택적으로 설명될 수 있는 접혀진 테이프(53)를 형성하도록 테이프(108)를 길이방향으로 그 자체에 대해 작동식으로 접도록(fold), 구성된다. 일부 예들에서, 접힘부(fold)(도시 생략)는, 테이프의 전체 폭의 대략 절반 폭(예컨대, 도 3의 층들(66) 참조)인 동일한 폭(도시 생략)의 2 개의 층들(도시 생략)을 일반적으로 형성하도록 테이프의 폭(도시 생략)의 중간선(도시 생략)에 있거나 또는 대략 중간선에 있을 수 있다. 다른 예들에서, 테이프(108)는 테이프(108)의 중간선(도시 생략) 이외의 위치(도시 생략)에서 길이방향으로 접혀질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 테이프(108)는, 이를테면 테이프(108)를 세 번째 위치, 네 번째 위치 등에서 접거나, 아니면 미리 정해진 그리고 요망하는 구성으로 테이프(108)를 접기 위해서, 2 개 또는 그 초과의 위치들(도시 생략)에서 길이방향으로 접혀질 수 있다. 일부 예들에서, 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)은 또한 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)에 의해 접혀짐에 따라 그리고/또는 접혀진 이후에 제 1 테이프(108)를 압착하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 제 1 테이프 컴팩터 모듈(128)은 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)로부터의 접혀진 제 1 테이프(108)를 수용할 수 있으며, 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 의한 수용 이전에, 접혀진 제 1 테이프(108)를 압착할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)은 제 1 테이프 결합 모듈(124)로부터 상류에 있을 수 있으며, 제 1 테이프 결합 모듈(124)은, 접히든 접히지 않든지 간에, 제 1 테이프(108)의 추가 층들을 접혀진 제 1 테이프(108)와 결합할 수 있다.
유사하게, 제 2 테이프의 공급장치(122)를 포함하는 장치들(100)에서, 장치(100)는 선택적으로, 프레임(104)에 의해 지지되는 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프 폴딩 모듈들(139)을 포함할 수 있다. 제공될 때, 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)은 공급장치(122)로부터의 제 2 테이프(112)를 수용하고, 제 2 결합 테이프(132)로서 설명될 수 있는 접혀진 테이프(53)를 형성하도록 테이프(112)를 길이방향으로 그 자체에 대해 작동식으로 접도록 구성된다. 일부 예들에서, 접힘부(도시 생략)는, 테이프의 전체 폭의 대략 절반 폭(예컨대, 도 3의 층들(66) 참조)인 동일한 폭(도시 생략)의 2 개의 층들(도시 생략)을 일반적으로 형성하도록 테이프의 폭(도시 생략)의 중간선(도시 생략)에 있거나 또는 대략 중간선에 있을 수 있다. 다른 예들에서, 테이프(112)는 테이프(112)의 중간선(도시 생략) 이외의 위치(도시 생략)에서 길이방향으로 접혀질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 테이프(112)는, 이를테면 테이프(112)를 세 번째 위치, 네 번째 위치 등에서 접거나, 아니면 미리 정해진 그리고 요망하는 구성으로 테이프(112)를 접기 위해서, 2 개 또는 그 초과의 위치들(도시 생략)에서 길이방향으로 접혀질 수 있다. 일부 예들에서, 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)은 또한 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)에 의해 접혀짐에 따라 그리고/또는 접혀진 이후에 제 2 테이프(112)를 압착하도록 구성된다. 추가로 또는 대안으로, 제 2 테이프 컴팩터 모듈(134)은 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)로부터 접혀진 제 2 테이프(112)를 수용할 수 있으며, 제 2 테이프 배치 모듈(116)에 의한 수용 이전에, 접혀진 제 2 테이프(112)를 압착할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)은 제 2 테이프 결합 모듈(130)로부터 상류에 있을 수 있으며, 제 2 테이프 결합 모듈은, 접히든 접히지 않든지 간에, 제 2 테이프(112)의 추가 층들을 접혀진 제 2 테이프(112)와 결합할 수 있다.
선택적으로, 선택적인 제 1 테이프 결합 모듈(124), 선택적인 제 1 테이프 컴팩터 모듈(128), 및 선택적인 제 1 테이프 폴딩 모듈(138) 중 하나 또는 그 초과의 모듈과 함께, 제 1 테이프 배치 모듈(114) 및 제 1 테이프(108)의 소스(106)의 조합은, 집합적으로, 프레임(104)에 의해 지지되는 제 1 테이프 서브 조립체(140)로서 설명될 수 있다. 유사하게, 선택적으로, 선택적인 제 2 테이프 결합 모듈(130), 선택적인 제 2 테이프 컴팩터 모듈(134), 및 선택적인 제 2 테이프 폴딩 모듈(139) 중 하나 또는 그 초과의 모듈과 함께, 제 2 테이프 배치 모듈(116) 및 제 2 테이프(112)의 소스(110)의 조합은, 집합적으로, 제 2 테이프 서브 조립체(142)로서 설명될 수 있다. 도 6에서 개략적으로 예시되는 바와 같이, 장치(100)는 생략부호들(ellipses) 및 N 번째 서브 조립체(144)에 의해 나타내는 바와 같이, 프레임(104)에 의해 지지되는 임의의 개수의 서브 조립체들을 포함할 수 있다. 즉, N 번째 서브 조립체(144)는, 장치(100)가 테이프(148)의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들(146) 및 하나 또는 그 초과의 추가 소스들(146)에 각각 대응하는 하나 또는 그 초과의 추가 배치 모듈들(150), 뿐만 아니라 하나 또는 그 초과의 추가 소스들(146)에 각각 대응하는, 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 결합 모듈들(152), 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 폴딩 모듈들(153), 및 선택적으로 하나 또는 그 초과의 추가 컴팩터 모듈들(154)을 포함할 수 있음을, 개략적으로 나타낸다.
도 6에 개략적으로 그리고 선택적으로 예시된 바와 같이, 일부 장치(100)는 또한, 제 1 테이프 배치 모듈(114) 반대쪽에 있는 제 2 테이프 배치 모듈(116)에 대해 프레임(104)에 의해 지지되는 복합재 구조물 컴팩터(160)를 포함할 수 있다. 제공될 때, 복합재 구조물 컴팩터(160)는 프레임(104)이 제 1 방향(82)으로 레이업 표면(80)을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면(80) 상에, 제 1 테이프(108) 및 제 2 테이프(112), 그리고 선택적으로 추가적인 N 번째 테이프들(148)을 압착하도록 구성된다. 따라서, 선택적인 복합재 구조물 컴팩터(160)는 레이업 표면 상에 및/또는 레이업 표면에 대해서 각각의 배치 모듈들에 의해 작동식으로 배치되어 있는 테이프들(52)을 작동식으로 함께 압착한다.
도 6에 또한 개략적으로 그리고 선택적으로 예시된 바와 같이, 일부 장치들(100)은 또한, 프레임(104)에 작동식으로 커플링되고 적어도 제 1 방향(82)으로 레이업 표면(80)에 대해 프레임(104)을 작동식으로 그리고 선택적으로 병진운동시키도록 구성되는 드라이브 조립체(162)를 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 레이업 표면(80)은 제 1 방향(82)과 반대쪽 방향(84)으로 프레임(104)에 대해 병진운동되도록 작동식으로 구성될 수 있다. 일부 예들에서, 드라이브 조립체(162)는 예컨대, 로봇 아암(robotic arm)을 포함할 수 있거나 또는 로봇 아암일 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 장치는 드라이브 조립체(162) 없이 제공될 수 있지만, 장치(100)가 로봇 아암을 위한 엔드 이펙터(end effector)를 규정하는 것과 같이, 드라이브 조립체(162)에 작동식으로 커플링되도록 구성될 수 있다. 또한 레이업 표면(80)에 대해 전후로(back and forth) 왕복 운동(reciprocal) 또는 다른 병진운동을 위해 레이업 표면(80)에 대해 지지되는 드라이브 조립체들을 포함하는 로봇 아암들 이외의 드라이브 조립체들(162)의 예들이, 본 개시의 범주 내에 속한다.
일부 장치들(100)은, 제 1 방향(82) 및 그와 반대쪽 제 2 방향(84)(도 6에서 큰 우측 화살표로 개략적으로 그리고 선택적으로 나타냄)을 포함하여, 2 개 또는 그 초과의 반대쪽 직선 방향들을 포함하는, 하나 초과의 방향으로 레이업 표면(80) 상에 테이프들(52)을 배치하도록 구성된다. 도 6을 참조하여, 이러한 예들에서, 제 1 테이프(108)는, 프레임(104)이 제 2 방향(84)으로 레이업 표면(80)을 따라 병진운동함에 따라 N 번째 테이프(148)에 대해서 제 2 테이프(112), 기타 등등이 겹겹이 쌓이게 배치될(placed on top of) 수 있다. 일부 이러한 예들에서, 장치(100)는, 따라서, 제 2 복합재 구조물 컴팩터(164)를 더 포함할 수 있으며, 이 컴팩터(164)는, 제 2 테이프 배치 모듈(116) 반대쪽 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 대해 프레임(104)에 의해 지지되며, 프레임(104)이 제 2 방향으로 레이업 표면(80)을 따라 병진운동함에 따라 N 번째 테이프(148)에 대해서 제 1 테이프(108), 제 2 테이프(112), 기타 등등을 압착하도록 구성된다.
또한, 도 6에서 개략적으로 그리고 선택적으로 나타내는 바와 같이, 일부 장치들(100)은 또한 장치(100)의 작동을 제어하도록 구성된 제어기(166)를 포함할 수 있다. 도 6에서, 제어기(166)는, 프레임(104)의 경계들 내에 있는 것으로서 개략적으로 예시되며, 제어기가 프레임(104)에 커플링될 수 있으며 그리고/또는 프레임에 의해 지지될 수 있음을 개략적으로 나타낸다. 그러나, 또한, 제어기(166)는 프레임(104)으로부터 원격인 것이 장치들(100)의 범주 내에 속한다. 도 6에서, 제어기는, 장치들(100)의 다양한 컴포넌트들을 상호 연결하는 파선들로 개략적으로 예시되며, 제어기(166)가 장치들의 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과의 컴포넌트들을 선택적으로 작동시키도록 작동식으로 커플링되고 그리고/또는 통신되고 프로그램되는 것을 개략적으로 나타낸다. 이러한 커플링 및 통신은, 전기 제어, 공압 제어, 유압 제어, 기계적 제어 등(etc) 중 하나 또는 그 초과의 제어를 포함하는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다.
추가로, 제어기(166)는 본원에서 논의되는 제어기(166)의 기능들을 실행하도록 구성되는 임의의 적절한 디바이스 또는 디바이스들일 수 있으며 그리고/또는 이를 포함할 수 있다. 예컨대, 제어기(166)는, 전자식(electronic) 제어기, 전용 제어기(dedicated controller), 특수 목적(special-purpose) 제어기, 개인용 컴퓨터, 특수 목적 컴퓨터, 디스플레이 디바이스, 로직 디바이스, 메모리 디바이스, 및/또는 본 개시에 따른 시스템들 및/또는 방법들의 양태들을 구현하기 위한 컴퓨터 실행가능 명령들을 저장하는데 적합한 컴퓨터 판독 가능 매체를 갖는 메모리 디바이스 중 하나 또는 그 초과를 포함할 수 있다.
추가로 또는 대안으로, 제어기(166)는 본 개시에 따른 방법들 또는 방법들의 단계들을 구현하기 위한, 컴퓨터 실행가능 명령들 또는 소프트웨어를 저장하는데 적합한 컴퓨터 판독 가능 저장 매체, 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리 매체를 포함하거나 또는 이를 판독하도록 구성될 수 있다. 이러한 매체의 예들은, CD-ROM들, 디스크들, 하드 드라이브들, 플래쉬 메모리 등을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 본 개시에 따른 컴퓨터 실행가능 명령들뿐만 아니라 컴퓨터로 구현되는 방법들 및 다른 방법들을 갖는 저장 디바이스들 또는 메모리 디바이스들 및 저장 매체 또는 메모리 매체는, 35 U.S.C. 101(Section 101 of Title 35 of the United States Code)에 따라 특허가능한 것으로 여겨지는 요지의 범주 내에 있는 것으로 고려된다.
제공될 때, 제어기(166)는 미리 규정된 단면 프로파일(54)을 갖는 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)을 생성하도록, 프레임(104), 제 1 테이프(108)의 소스(106), 제 2 테이프(112)의 소스(110), 제 1 테이프 배치 모듈(114), 제 2 테이프 배치 모듈(116), 선택적인 제 1 테이프 결합 모듈(124), 선택적인 제 1 테이프 컴팩터 모듈(128), 선택적인 제 1 테이프 폴딩 모듈(138), 선택적인 제 2 테이프 결합 모듈(130), 선택적인 제 2 테이프 컴팩터 모듈(134), 선택적인 제 2 테이프 폴딩 모듈(139), 선택적인 복합재 구조물 컴팩터(160), 선택적인 제 2 복합재 구조물 컴팩터(164), 선택적인 드라이브 조립체(162), 및 임의의 개수의 선택적인 N 번째 서브 조립체들(144)과 관련된 컴포넌트들 중 하나 또는 그 초과의 것을 선택적으로 작동시키도록 작동식으로 통신 및 프로그램될 수 있다.
예컨대, 제어기(166)는 제 1 테이프(108)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(120)로부터 특정 개수의 제 1 테이프들(108)을 수용하도록 제 1 테이프 결합 모듈(124)을 선택적으로 작동시키고, 제 1 테이프 배치 모듈(114)에 의한 수용 이전에 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하도록 프로그램될 수 있다. 유사하게, 제어기(166)는 제 2 테이프(112)의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들(122)로부터 특정 개수의 제 2 테이프들(112)을 수용하도록 제 2 테이프 결합 모듈(130)을 선택적으로 작동시키고, N 번째 서브 조립체들(144)에 대해서 제 2 테이프 배치 모듈(116), 기타 등등에 의한 수용 이전에 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하도록 프로그램될 수 있다.
추가로, 복합재 구조물 컴팩터(160)를 포함하는 장치들(100)의 예들에서, 제어기(166)는 제 1 방향(82)으로 프레임(104)을 선택적으로 병진운동시키고, 프레임(104)이 제 1 방향(82)으로 레이업 표면(80)을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면(80) 상에 제 1 테이프(108), 제 2 테이프(112), 및 선택적으로 N 번째 테이프(148)를 압착하게 복합재 구조물 컴팩터(160)를 선택적으로 작동시키도록 프로그램될 수 있다. 유사하게, 제 2 복합재 구조물 컴팩터(164)를 포함하는 장치들(100)의 예들에서, 제어기(166)는 제 2 방향(84)으로 프레임(104)을 선택적으로 병진운동시키고, 프레임(104)이 제 2 방향(84)으로 레이업 표면(80)을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면(80) 상에 제 1 테이프(108), 제 2 테이프(112), 및 선택적으로 N 번째 테이프(148)를 압착하게 제 2 복합재 구조물 컴팩터(164)를 선택적으로 작동시키도록 프로그램될 수 있다.
추가로 또는 대안으로, 제어기(166)는 본원에서 장치(100)와 함께 논의된 하나 또는 그 초과의 방법들(500)을 용이하게 하도록 프로그램될 수 있다.
장치들(100)은 엑스 시츄 또는 인 시츄로 사용되도록 사용되고 그리고/또는 구성될 수 있다. 즉, 레이업 표면(80)은, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)이 생성되는 동안 그러한 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)을 일시적으로 지지하기 위한 구조물(78)의 표면일 수 있으며, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)은 더 큰 복합재 구조물(30)의 컴포넌트로서 후속의 설비를 위해 구조물(78)로부터 제거된다. 이러한 구성은, 엑스 시츄(ex situ)로서 설명될 수 있는데, 왜냐하면, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)은 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)이 통합(integral)되게 되는 더 큰 복합재 구조물(30)로부터 원격으로 그리고 분리되어 생성되기 때문이다.
대안으로, 레이업 표면(80)은, 더 큰 복합재 구조물(30)에 의해 그 자체에 대해 규정될 수 있어, 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)이 더 큰 복합재 구조물(30)에서 제 위치에서 그리고 통합 생성되고, 그리고 따라서 이러한 구성은 인 시츄로서 설명될 수 있다.
장치(100)가 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)을 인 시츄로 생성하는지 또는 엑스 시츄로 생성하는지의 여부에 관계없이, 레이업 표면(80)은 평면 표면 중 하나 또는 그 초과의 표면 및/또는 평면이 아닌 표면 중 하나 또는 그 초과의 표면에 의해 규정되거나 그리고/또는 이를 포함할 수 있다. 일부 용례들에서, 레이업 표면(80)은 평면이 아닌 윤곽(contour)을 포함할 수 있으며 그리고/또는 이에 의해 규정될 수 있다. 일부 용례들에서, 레이업 표면(80)은 대체로 삼각형인 단면 프로파일을 가질 수 있다.
이제, 도 7 내지 도 10을 참조하면, 장치(100) 및 그의 부분들의 예시적이며 배타적이지 않은 예들이 예시된다. 적절하게는, 도 6의 개략도로부터의 참조 부호들이, 예시적인 예들의 해당 부품들을 나타내기 위해서 사용되지만; 그러나, 도 7 내지 도 10의 예들은 배타적이지 않으며, 도 7 내지 도 10의 예시적인 실시예들로 장치들을 제한하지 않는다. 즉, 장치들(100)은 도 7 내지 도 10에 예시된 특정 실시예들로 제한되지 않으며, 장치들(100)은 도 6의 개략적 묘사 및/또는 도 7 내지 도 10의 실시예들을 참조하여 예시 및 논의된 장치들(100)의 다양한 양태들, 구성들, 속성들, 특징들 등 중 임의의 개수뿐만 아니라, 이러한 양태들, 구성들, 속성들, 특징들 등 모두의 포함이 필요하지 않으며, 그의 변경들을 통합할 수 있다. 간결성의 목적을 위해서, 각각 이전에 논의된 컴포넌트, 부품, 부분, 양태, 구역 등 또는 그의 변경들은 도 7 내지 도 10의 예들에 대해서 다시 논의, 예시, 및/또는 라벨링되지 않을 수 있다.
도 7은 제 1 테이프 결합 모듈(124)로서, 제 2 테이프 결합 모듈(130)로서, 기타 등등, N 번째 테이프 결합 모듈(152)로서, 활용될 수 있는, 결합 모듈(200)의 예시적이며 배타적이지 않은 예를 제공한다. 따라서, 결합 모듈(200)은 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들을 갖는 테이프의 소스를 포함하는 장치(100)에 포함될 수 있다. 결합 모듈(200)은, 2 개의 테이프들(52)의 수용을 위한 2 개의 입구 경로들(204, 206), 및 배치 모듈에 대해 하류로, 결합 테이프(52)의 이송을 위한 출구 경로(208)를 규정하는 본체(202)를 포함한다. 결합 모듈(200)은 또한, 본체(202)에 의해 지지되는 2 개의 리스레드 롤러들(rethread rollers)(210, 212) 및 본체에 의해 선회식으로(pivotally) 지지되는 스윙 아암(214)을 포함하며, 스윙 아암은 결합 모듈(200)을 통해 전진되도록 각각의 경로들(204, 206)을 따라 테이프(52)의 선택적인 스레딩(threading)을 위해 리스레드 롤러들(210, 212)에 대해 그리고 이들 사이에서 선회 포인트(pivot point)(217)를 중심으로 선회식 이동을 위한 스윙 롤러(216)를 지지한다. 결합 모듈(200)은 또한, 장치(100)에 의해 생성되는 레이어드 테이프 레이디어스 필러(50)의 요망하는 구성에 따라 결합 모듈을 통한 테이프(52)의 선택적인 시작 및 정지를 허용하는 바와 같이, 테이프들(52)을 선택적으로 절단하기 위한 2 개의 전단식 절단기(shear cutter) 조립체들(218, 220)을 포함한다. 결합 모듈(200)은 또한, 배치 모듈에 대한 하류 이송을 위해 2 개의 테이프들(52)을 작동식으로 함께 커플링하고 압착하기 위한 스프링 편향식(spring-biased) 컴팩터 조립체(222)를 포함한다. 공압식으로 활성화되는 기구들(pneumatically activated mechanism)과 같은, 다른 제어식 그리고 비제어식 기구들이, 예시된 컴팩터 조립체(222)의 롤러들을 함께 편향시키는데 사용될 수 있다.
도 8은, 제 1 테이프 배치 모듈(114)로서, 제 2 테이프 배치 모듈(116)로서, 기타 등등, N 번째 테이프 배치 모듈(150)로서, 활용될 수 있는, 배치 모듈(300)의 예시적이며 배타적이지 않은 예를 제공한다. 배치 모듈(300)은, 반대쪽 직선 방향들을 포함하는 하나 초과의 방향으로 테이프들(52)을 배치하게 구성되는, 장치(100)와 함께 사용되도록 구성되는 배치 모듈의 예이다. 배치 모듈(300)은 본체(302), 본체(302)에 대해 선회 포인트(305)를 중심으로 선회식으로 지지되는 스윙 아암(304), 및 본체(302)에 의해 지지되는 배치 롤러(306)를 포함한다. 스윙 아암(304)은, 테이프의 소스로부터 직접 또는 결합 모듈 또는 컴팩터 모듈로부터와 같이, 장치(100)의 상류 컴포넌트로부터 테이프(52) 또는, 결합 테이프(52)를 수용하기 위한 입구 경로(308)를 규정한다. 본체(302)는, 스윙 아암(304)의 선회 위치(pivotal position)에 따라 입구 경로(308)로부터 테이프(52)를 선택적으로 수용하는, 2 개의 출구 경로들(310, 312)을 규정한다. 스윙 실린더(swing cylinder)(318), 스윙 구동(actuation) 실린더(320), 및 섬유 경로 방향 활성화 모터(fiber path direction activation motor)(322)가 스윙 아암(304)의 선택적인 스윙잉(swinging), 그리고 따라서 장치(100)의 선택된 병진 운동 방향에 따라서 출구 경로들(310, 312)을 통해 테이프의 선택적인 경로를 용이하게 하도록 제공된다. 스윙 아암의 스윙잉 모션은, 도 8에서 "324"로 개략적으로 나타낸다. 도 8에서, 스윙 아암(304)은, 입구 경로(308)가 출구 경로(310)에 정렬되는 좌측 위치에 예시되며, 이는 도 8의 사시도로부터, 배치 모듈(300)이 좌측으로 이동중이며 배치 모듈(300)의 우측으로 레이업 표면(80) 상에 테이프를 배치중인 구성에 해당한다. 스윙 아암이 우측으로 선택적으로 선회될 때, 입구 경로(308)가 출구 경로(312)에 정렬될 수 있으며, 이는 도 8의 사시도로부터, 배치 모듈(300)이 우측으로 이동중이며 배치 모듈(300)의 좌측으로 레이업 표면(80) 상에 테이프를 배치중인 구성에 해당한다. 배치 모듈(300)은 또한, 장치(100)에 의해 생성되는 레이어드 테이프 레이디어스 필러(50)의 요망하는 구성에 따라 배치 모듈(300)을 통한 테이프(52)의 선택적인 시작 및 정지를 허용하는 바와 같이, 테이프들(52)을 선택적으로 절단하기 위한 전단식 절단기(shear cutter) 조립체(316), 및 입구 경로(308)를 통해 테이프(52)를 선택적으로 스레딩하기 위한 리스레드 조립체(314)를 포함한다.
도 9는, 제 1 테이프 폴딩 모듈(138)로서, 제 2 테이프 폴딩 모듈(139)로서, 기타 등등, N 번째 테이프 폴딩 모듈(153)로서, 활용될 수 있는, 폴딩 모듈(600)의 예시적이며 배타적이지 않은 예를 제공한다. 폴딩 모듈(600)은, 동일한 폭의 2 개의 층들을 갖는 접혀진 테이프(53)를 생성하도록 테이프(52)를 길이방향으로 절반(half)을 접도록 구성되는 폴딩 모듈의 예이다.
이제, 도 10을 참조하면, 장치(100)의 예시적이며 배타적이지 않은 예가 예시되며 "400"으로 나타낸다. 장치(400)는, 로봇 아암의 형태로 드라이브 조립체(162)에 그의 엔드 이펙터로서 작동식으로 커플링되는 장치(100)의 예이다. 게다가, 장치(400)는 반대쪽 직선 방향들을 포함하는 하나 초과의 방향으로 테이프를 배치하도록 구성되는 장치(100)의 예이다. 이에 따라, 장치(400)는, 장치가 도시된 방향으로 병진운동될 때 사용하기 위한 제 1 복합재 구조물 컴팩터(160), 및 장치가 병진운동되고 레이어드 테이프 복합재 구조물(49)이 반대쪽 방향으로 배치될 때 사용하기 위한 제 2 복합재 구조물 컴팩터(164) 양자 모두를 포함한다. 장치(400)는, 5 개의 배치 모듈들(300), 대응하는 결합 모듈들(200) 및 테이프의 스풀들(spools)(404)의 형태인 복수 개의 테이프의 소스들(402)을 포함한다.
도 11은 레이어드 테이프 복합재 구조물들을 생성하기 위한 방법들(500)의 예시적이며 배타적이지 않은 예들을 나타내는 플로우차트를 개략적으로 제공한다. 방법들(500)은, 본 개시에 따라 장치(100)에 의해 구현될 수 있지만, 이를 요구하는 것은 아니다. 즉, 방법(500)은, 장치(100)와 완전히 다를 수 있으며, 본원에 명확히 개시되지 않은 장치와 관련하여 활용될 수 있으며 그리고/또는 다른 방식으로 구현될 수 있다.
실선 박스들(boxes)로 예시된 바와 같이, 방법들(500)은 일반적으로 적어도, 테이프들을 공급하는 단계(502), 및 테이프들을 배치하는 단계(504)를 포함한다. 보다 자세하게는, 테이프들을 공급하는 단계(502)는, 일반적으로, 적어도, 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계(506)를 포함하며, 일부 선택적인 방법들(500)에서, 또한 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계(508)를 포함한다. 일부 방법들(500)에서, 2 개 초과의 테이프들은, 선택적인, 하나 또는 그 초과의 N 번째 테이프들을 공급하는 단계(510)에 의해 나타내는 바와 같이, 공급될 수 있다. 테이프들을 배치하는 단계(504)는 일반적으로, 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하는 단계(512)를 포함하며, 그리고 제 2 테이프들을 공급하는 단계(508)를 포함하는 방법들(500)에서, 또한 레이업 표면 상의 제 1 테이프 상에 제 2 테이프를 배치하는 단계(514)를 포함한다. N 번째 테이프들을 공급하는 단계(510)를 포함하는 방법들(500)에서, 테이프들을 배치하는 단계(504)는 또한 제 1 및 제 2 그리고 선택적으로 추가의 테이프들에 대해 레이업 맨드릴 상에 N 번째 테이프들을 배치하는 단계(516)를 포함한다.
일부 방법들(500)에서, 단계(506), 단계 (508) 및 단계(510)에서 공급된 테이프들은 폭, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 서로 상이할 수 있다. 일부 방법들(500)에서, 테이프들은 섬유 보강식 복합재(fiber reinforced composite) 재료로 구성된다.
하나 초과의 공급 단계(506), 하나 초과의 공급 단계(508), 및/또는 하나 초과의 공급 단계(510)를 포함하는 방법들(500)에서, 공급된 2 개 또는 그 초과의 테이프들은 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함할 수 있다. 대안으로, 2 개 또는 그 초과의 테이프들은, 동일한 폭 및 선택적으로 동일한 두께를 갖지만, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 선택적으로 상이한 테이프들을 포함할 수 있다.
도 11에서 파선의 박스들로 개략적으로 그리고 선택적으로 나타낸 바와 같이, 일부 방법들(500)은 하나 또는 그 초과의 테이프들을 접는 단계(540)를 더 포함한다. 보다 자세하게는, 테이프들을 접는 단계(540)는, 제 1 테이프를 배치하는 단계(512) 이전에 하나 또는 그 초과의 접혀진 제 1 테이프들을 형성하도록 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 접는 단계(542), 제 2 테이프를 배치하는 단계(514) 이전에 하나 또는 그 초과의 접혀진 제 2 테이프들을 형성하도록 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 접는 단계(544) 등을 비롯하여, N 번째 테이프를 배치하는 단계(516) 이전에 하나 또는 그 초과의 접혀진 N 번째 테이프들을 형성하도록 하나 또는 그 초과의 N 번째 테이프들을 접는 단계(546) 중 하나 또는 그 초과의 단계를 포함할 수 있다.
또한, 도 11에서 파선 박스들로 개략적으로 그리고 선택적으로 나타내는 바와 같이, 일부 방법들(500)은 테이프들을 결합하는 단계(518)를 더 포함한다. 보다 자세하게는, 테이프들을 결합하는 단계(518)는, 제 1 테이프를 배치하는 단계(512) 이전에, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 결합하여 제 1 결합(combined) 테이프들을 형성하는 단계(520), 제 2 테이프를 배치하는 단계(514) 이전에, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 결합하여 제 2 결합 테이프들을 형성하는 단계(522) 등을 비롯하여, N 번째 테이프를 배치하는 단계(516) 이전에 2 개 또는 그 초과의 N 번째 테이프들을 결합하여 N 번째 결합 테이프들을 형성하는 단계(524) 중 하나 또는 그 초과의 단계를 포함할 수 있다.
또한, 도 11에서 파선 박스들로 개략적으로 그리고 선택적으로 나타내는 바와 같이, 일부 이러한 방법들(500)은 테이프들을 압착하는 단계(526)를 더 포함한다. 보다 자세하게는, 테이프들을 압착하는 단계(526)는, 제 1 테이프를 결합하는 단계(520) 및/또는 제 1 테이프를 접는 단계(542) 다음에 그리고 제 1 테이프를 배치하는 단계(512) 이전에, 제 1 결합 테이프 및/또는 접혀진 제 1 테이프를 압착하는 단계(528), 제 2 테이프를 결합하는 단계(522) 및/또는 제 2 테이프를 접는 단계(544) 다음에 그리고 제 2 테이프를 배치하는 단계(514) 이전에, 제 2 결합 테이프 및/또는 접혀진 제 2 테이프를 압착하는 단계(530) 등을 비롯하여 N 번째 테이프를 결합하는 단계(524) 및/또는 N 번째 테이프를 접는 단계(546) 다음에 그리고 N 번째 테이프를 배치하는 단계(516) 이전에, N 번째 결합 테이프 및/또는 접혀진 N 번째 테이프를 압착하는 단계(532) 중 하나 또는 그 초과의 단계를 포함할 수 있다.
또한, 도 11에서 파선 박스들로 개략적으로 그리고 선택적으로 나타내는 바와 같이, 일부 방법들(500)은 또한 레이업 표면에 맞닿게 제 1 테이프, 제 2 테이프, 기타 등등을 압착하는 단계(534)를 포함한다.
방법(500)은, 미리 규정된 단면 프로파일을 갖는 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하도록, 제 1 테이프를 공급하는 단계(506), 제 2 테이프를 공급하는 단계(508), N 번째 테이프를 공급하는 단계(510), 제 1 테이프를 배치하는 단계(512) 및 제 2 테이프를 배치하는 단계(514) 중 하나 또는 그 초과의 단계를 능동적으로 제어하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 일부 이러한 방법들(500)에서, 능동적으로 제어하는 단계는, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 제 1 테이프를 공급하는 단계(506)를 시작 및 중단하는 단계, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 제 2 테이프를 공급하는 단계(508)를 시작 및 중단하는 단계, 및 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 N 번째 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 N 번째 테이프를 공급하는 단계(510)를 시작 및 중단하는 단계 중 하나 또는 그 초과의 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 하나 초과의 제 1 테이프를 공급하는 단계(506)를 포함하는 방법들(500)에서, 능동적으로 제어하는 단계는, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 이상의 제 1 테이프들을 공급하는 단계(506)를 시작 및 중단하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 유사하게, 하나 초과의 제 2 테이프를 공급하는 단계(508)를 포함하는 방법들(500)에서, 능동적으로 제어하는 단계는, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 이상의 제 2 테이프를 공급하는 단계(508), 기타 등등, 및 N 번째 테이프를 공급하는 단계(510)를 시작 및 중단하는 단계를 또한 포함할 수 있다. 테이프들을 접는 단계(540)를 포함하는 방법들(500)에서, 능동적으로 제어하는 단계는, 테이프들을 배치하는 단계(504) 이전에 테이프들의 두께들을 선택적으로 제어하기 위해서, 제 1 테이프들을 접는 단계(542), 제 2 테이프들을 접는 단계(544), 및 N 번째 테이프들을 접는 단계(546) 중 하나 또는 그 초과의 단계를 시작 및 중단하는 단계를 또한 포함할 수 있다.
일부 방법들(500)에서, 레이업 표면은, 레이어드 테이프 복합재 구조물들이 생성되는 동안 레이어드 테이프 복합재 구조물을 일시적으로 지지하기 위한 구조물의 표면일 수 있다. 예컨대, 레이업 표면을 규정하는 구조물은 테이블일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 이러한 방법들(500)에서, 이 방법은 또한, 레이업 표면으로부터 레이어드 테이프 복합재 구조물을 제거하는 단계 및 더 큰 복합재 구조물의 구성요소로서 레이어드 복합재 구조물을 설치하는 단계를 포함할 수 있다.
다른 방법들(500)에서, 레이업 표면은 더 큰 복합재 구조물이 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되는 바와 같이, 레이어드 테이프 복합재 구조물에 의해 조립되는 더 큰 복합재 구조물에 의해 규정될 수 있다. 일부 이러한 방법들에서, 레이업 표면은 대체로 삼각형인 단면 프로파일을 갖는 바와 같이, 평면이 아닌 윤곽에 의해 규정될 수 있다.
개시의 실시예들은, 도 12에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(700) 및 도 13에 도시된 바와 같은 항공기(20)의 맥락에서 설명될 것이다. 사전 제작(pre-production)중, 예시의 방법(700)은 항공기(20)의 사양 및 설계(704)와 재료 조달(706)을 포함할 수 있다. 제작 중, 항공기(20)의 컴포넌트 및 서브 조립체 제조(708) 및 시스템 통합(710)이 발생하며, 이 방법 단계들 동안, 본 개시에 따른 발명들이 활용될 수 있다. 이후, 항공기(20)는, 운항(in service)(714)되도록 인증 및 납품(712)을 거칠 수 있다. 고객에 의한 운항 동안, 항공기(20)는 일상적인 유지보수 및 서비스(716)(이는, 또한 수정, 재구성, 수리 등을 포함할 수 있음)가 예정된다.
방법(700)의 프로세스들 각각은 시스템 통합자(system integrator), 제 3 자, 및/또는 조작자(operator)(예컨대, 고객)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 이 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요 시스템 하청업체(subcontractor)들을 포함할 수 있고; 제 3 자는, 제한 없이, 임의의 수의 판매사(vendor)들, 하청업체(subcontractor)들 및 공급업체(supplier)들을 포함할 수 있고; 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 기업, 서비스 조직 등일 수 있다.
도 13에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(700)에 의해 제작된 항공기(20)는 복수 개의 시스템(22)들 및 인테리어(23)와 함께 기체(21)를 포함할 수 있다. 하이 레벨 시스템(22)들의 예들은 추진 시스템(24), 전기 시스템(25), 유압 시스템(26) 및 환경 시스템(27) 중 하나 또는 그 초과의 시스템을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시되어 있지만, 본 개시물의 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업들에 적용될 수 있다.
본원에서 구체화된 장치들 및 방법들은, 항공기 제조 및 서비스 방법(700)의 단계들 중 어느 하나 또는 그 초과의 단계들 중에 채용될 수 있다. 예컨대, 제조 프로세스(708)에 대응하는 컴포넌트들 또는 서브 조립체들이, 항공기(20)가 서비스중일 때 생산된 컴포넌트들 또는 서브 조립체들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다. 또한, 하나 또는 그 초과의 장치 실시예들, 방법 실시예들 또는 이들의 조합이 예컨대 항공기(20)의 조립을 실질적으로 촉진시키거나 항공기의 비용을 감소시킴으로써, 컴포넌트 및 서브 조립체 제조 단계(708) 및 시스템 통합 단계(710) 중 활용될 수 있다. 유사하게, 하나 또는 그 초과의 장치 실시예들, 방법 실시예들, 또는 그의 조합은, 항공기(20)가 서비스중인 동안, 예컨대 그리고 제한 없이, 항공기(20)의 유지보수 및 서비스(716) 동안 활용될 수 있다.
도 13에서 개략적으로 나타낸 바와 같이, 기체(21)는 빔들(beams), 스파들(spars), 및 다른 다양한 조립체들과 같은 구조적 컴포넌트들(28)을 포함할 수 있는데, 이 조립체들은 레이디어스 필러들(radius fillers) 또는 누들들(noodles)(29)을 포함할 수 있다. 게다가, 도 13에서 개략적으로 또한 나타낸 바와 같이, 기체(21)의 다양한 구조적 컴포넌트들(28) 뿐만 아니라 인테리어(23)의 다양한 컴포넌트들이 복합재 구조물들(30)을 포함하거나 이러한 복합재 구조물들을 적어도 부분적으로 구성될 수 있다.
본 개시에 따른 본 발명의 요지의 예시적이며 배타적이지 않은 예들은, 하기 열거된 항목(paragraph)들에서 설명된다:
A. 레이업 표면에 대해 병진운동되도록 구성되는 프레임; 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프의 소스; 및 프레임에 의해 지지되며, 제 1 테이프의 소스로부터의 제 1 테이프를 수용하고 그리고 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하도록 구성되는, 제 1 테이프 배치 모듈을 포함하는, 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 장치.
A1. 항목 A의 장치로서, 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프의 소스; 및 제 1 테이프 배치 모듈에 대해 프레임에 의해 지지되며, 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 이동할 때, 제 2 테이프의 소스로부터의 제 2 테이프를 수용하고 그리고 레이업 표면 상에 배치된 제 1 테이프 상에 제 2 테이프를 배치하도록 구성되는, 제 2 테이프 배치 모듈을 더 포함한다.
A1.1. 항목 A1의 장치로서, 제 1 테이프가 폭, 두께 및 재료 구성 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이하며, 선택적으로 제 1 테이프 및 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 선택적으로 제 1 테이프는 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이하다.
A2. 항목 A 내지 항목 A1.1 중 어느 한 항목의 장치로서, 제 1 테이프의 소스는 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들을 포함한다.
A2.1. 항목 A2의 장치로서, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들은, 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
A2.2. 항목 A2의 장치로서, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들은 동일한 폭, 선택적으로 동일한 두께를 가지며, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 선택적으로 상이한 테이프들을 포함한다.
A2.3. 항목 A2 내지 항목 A2.2 중 어느 한 항목의 장치로서, 프레임에 의해 지지되며, 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들로부터의 제 1 테이프들을 수용하고 제 1 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하여 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 1 결합 테이프를 형성하도록 구성되는, 제 1 테이프 결합 모듈을 더 포함한다.
A2.3.1. 항목 A2.3의 장치로서, 제 1 테이프 결합 모듈은 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 1 결합 테이프를 압착하도록 더 구성된다.
A2.3.2. 항목 A2.3의 장치로서, 프레임에 의해 지지되며, 제 1 테이프 결합 모듈로부터, 제 1 결합 테이프를 수용하고 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 1 결합 테이프를 압착하도록 구성되는, 제 1 테이프 컴팩터 모듈(compactor module)을 더 포함한다.
A3. 항목 A1 내지 항목 A2.3.2 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A1에 종속될 때, 제 2 테이프의 소스는 제 2 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들을 포함한다.
A3.1. 항목 A3의 장치로서, 제 2 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들은, 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
A3.2. 항목 A3의 장치로서, 제 2 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들은 동일한 폭, 선택적으로 동일한 두께를 가지며, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 선택적으로 상이한 테이프들을 포함한다.
A3.3. 항목 A3 내지 항목 A3.2 중 어느 한 항목의 장치로서, 프레임에 의해 지지되며, 제 2 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들로부터의 제 2 테이프들을 수용하고 제 2 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하여 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프를 형성하도록 구성되는, 제 2 테이프 결합 모듈을 더 포함한다.
A3.3.1. 항목 A3.3의 장치로서, 제 2 테이프 결합 모듈은 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프를 압착하도록 더 구성된다.
A3.3.2. 항목 A3.3의 장치로서, 프레임에 의해 지지되며, 제 2 테이프 결합 모듈로부터, 제 2 결합 테이프를 수용하고 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에, 제 2 결합 테이프를 압착하도록 구성되는, 제 2 테이프 컴팩터 모듈을 더 포함한다.
A4. 항목 A 내지 항목 A3.3.2 중 어느 한 항목의 장치로서, 프레임에 의해 지지되며, 제 1 테이프의 소스로부터의 제 1 테이프를 수용하고 제 1 테이프를 길이 방향으로 그 자체에 대해 작동식으로 접어서 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 접혀진 제 1 테이프를 형성하도록 구성되는, 제 1 테이프 폴딩 모듈을 더 포함한다.
A5. 항목 A 내지 항목 A4 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A1에 종속될 때, 프레임에 의해 지지되며, 제 2 테이프의 소스로부터의 제 2 테이프를 수용하고 제 2 테이프를 길이 방향으로 그 자체에 대해 작동식으로 접어서 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 접혀진 제 2 테이프를 형성하도록 구성되는, 제 2 테이프 폴딩 모듈을 더 포함한다.
A6. 항목 A 내지 항목 A5 중 어느 한 항목의 장치로서, 제 1 테이프 배치 모듈 반대쪽 제 2 테이프 배치 모듈에 대해 프레임에 의해 지지되며, 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프(그리고 항목 A1에 종속될 때, 제 2 테이프)를 압착하도록 구성되는, 복합재 구조물 컴팩터(composite structure compactor)를 더 포함한다.
A7. 항목 A1 내지 항목 A6 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A1에 종속될 때, 제 2 테이프 배치 모듈은, 프레임이 제 1 방향과 반대쪽인 제 2 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 2 테이프를 선택적으로 배치하도록 더 구성되며; 그리고 제 1 테이프 배치 모듈은, 프레임이 제 2 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 배치된 제 2 테이프 상에 제 1 테이프를 선택적으로 배치하도록 더 구성된다.
A7.1. 항목 A7의 장치로서, 항목 A6에 종속될 때, 복합재 구조물 컴팩터는 제 1 복합재 구조물 컴팩터이며, 이 장치는, 제 2 테이프 배치 모듈 반대쪽 제 1 테이프 배치 모듈에 대해 프레임에 의해 지지되며, 프레임이 제 2 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프 및 제 2 테이프를 압착하도록 구성되는, 제 2 복합재 구조물 컴팩터를 더 포함한다.
A8. 항목 A 내지 항목 A7.1 중 어느 한 항목의 장치로서, 프레임에 작동식으로 커플링되고, 레이업 표면에 대해 프레임을 작동식으로 그리고 선택적으로 병진운동시키도록 구성되는, 드라이브 조립체를 더 포함한다.
A8.1. 항목 A8의 장치로서, 드라이브 조립체는 로봇 아암을 포함한다.
A9. 항목 A 내지 A8.1 중 어느 한 항목의 장치로서, 미리 정해진 단면 프로파일을 갖는 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하도록, 선택적으로, 프레임, 제 1 테이프의 소스, 제 2 테이프의 소스, 제 1 테이프 배치 모듈, 및 제 2 테이프 배치 모듈 중 하나 또는 그 초과, 및 선택적으로, 제 1 테이프 결합 모듈, 제 1 테이프 컴팩터, 제 2 테이프 결합 모듈, 제 2 테이프 컴팩터, 복합재 구조물 컴팩터, 제 2 복합재 구조물 컴팩터, 및 드라이브 조립체 중 하나 또는 그 초과를 작동시키록 작동식으로 통신 및 프로그램되는 제어기를 더 포함한다.
A9.1. 항목 A9의 장치로서, 항목 A2.3에 종속될 때, 제어기는 제 1 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들로부터 특정 개수의 제 1 테이프들을 수용하고 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하도록 제 1 테이프 결합 모듈을 선택적으로 작동시키게 프로그램된다.
A9.2. 항목 A9 내지 A9.1 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A3.3에 종속될 때, 제어기는 제 2 테이프의 2 개 또는 그 초과의 공급장치들로부터 특정 개수의 제 2 테이프들을 수용하고 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 이 테이프들을 함께 작동식으로 커플링하도록 제 2 테이프 결합 모듈을 선택적으로 작동시키게 프로그램된다.
A9.3. 항목 A9 내지 A9.2 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A4에 종속될 때, 제어기는 제 1 테이프의 공급장치로부터의 제 1 테이프를 수용하고 제 1 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 제 1 테이프를 그 자체에 대해 작동식으로 접도록 제 1 테이프 폴딩 모듈을 선택적으로 작동시키게 프로그램된다.
A9.4. 항목 A9 내지 A9.3 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A5에 종속될 때, 제어기는 제 2 테이프의 공급장치로부터의 제 2 테이프를 수용하고 제 2 테이프 배치 모듈에 의한 수용 이전에 제 2 테이프를 그 자체에 대해 작동식으로 접도록 제 2 테이프 폴딩 모듈을 선택적으로 작동시키게 프로그램된다.
A9.5. 항목 A 내지 항목 A9.4 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A6에 종속될 때, 제어기는 제 1 방향으로 프레임을 선택적으로 병진운동시키고, 프레임이 제 1 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프 및 제 2 테이프를 압착하게 복합재 구조물 컴팩터를 선택적으로 작동시키도록 프로그램된다.
A9.6. 항목 A 내지 항목 A9.5 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A6.1에 종속될 때, 제어기는 제 2 방향으로 프레임을 선택적으로 병진운동시키고, 프레임이 제 2 방향으로 레이업 표면을 따라 병진운동함에 따라 레이업 표면 상에 제 1 테이프 및 제 2 테이프를 압착하게 제 2 복합재 구조물 컴팩터를 선택적으로 작동시키도록 프로그램된다.
A10. 항목 A1 내지 항목 A9.6 중 어느 한 항목의 장치로서, 항목 A1에 종속될 때, 프레임에 의해 지지되는 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가의 소스들; 및 제 1 테이프 배치 모듈 및 제 2 테이프 배치 모듈에 대해 프레임에 의해 지지되고, 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들에 제각기 대응하는, 하나 또는 그 초과의 추가 배치 모듈들; 선택적으로, 프레임에 의해 지지되고, 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들에 제각기 대응하는, 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 결합 모듈들; 선택적으로, 프레임에 의해 지지되고, 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들에 제각기 대응하는, 하나 또는 그 초과의 추가 컴팩터 모듈들; 선택적으로, 프레임에 의해 지지되고, 테이프들의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들에 제각기 대응하는, 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 폴딩 모듈들을 더 포함하고, 그리고 선택적으로, 항목 A8에 종속될 때, 제어기는 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들, 하나 또는 그 초과의 추가 배치 모듈들, 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 결합 모듈들, 하나 또는 그 초과의 추가 컴팩터 모듈들, 및 하나 또는 그 초과의 추가 테이프 폴딩 모듈들 중 하나 또는 그 초과를 작동시키도록 작동식으로 통신되고 프로그램된다.
A11. 항목 A 내지 항목 A10 중 어느 한 항목의 장치로서, 제 1 테이프의 수용을 위해 프레임에 대해 위치 설정되는 레이업 표면을 더 포함한다.
A11.1. 항목 A11의 장치로서, 레이업 표면은 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하면서 레이어드 테이프 복합재 구조물을 일시적으로 지지하기 위한 구조물의 표면이며, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 더 큰 복합재 구조물의 컴포넌트로서 후속의 설비를 위해 구조물로부터 제거될 것이다.
A11.2. 항목 A11의 장치로서, 레이업 표면은 레이어드 테이프 복합재 구조물에 의해 조립되는 더 큰 복합재 구조물에 의해 규정된다.
A11.2.1. 항목 A11.2의 장치로서, 더 큰 복합재 구조물은 섬유 보강식 복합재 재료로 구성된다.
A11.3. 항목 A11 내지 항목 A11.2.1 중 어느 한 항목의 장치로서, 레이업 표면은 선택적으로 대체로 삼각형인 단면 프로파일을 갖는, 평면이 아닌 윤곽에 의해 규정된다.
A12. 항목 A 내지 항목 A11.3 중 어느 한 항목의 장치로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러(layered tape radius filler)이다.
A13. 항목 A 내지 항목 A12 중 어느 한 항목의 장치로서, 장치는 항목 B 내지 B11 중 어느 한 항목의 방법을 용이하게 하도록 구성된다.
A14. 항목 A 내지 항목 A13 중 어느 한 항목의 장치의 용도로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물, 선택적으로 레이어드 테이프 레이디어스 필러를 생성하기 위한 장치의 용도.
B. 제 1 테이프를 공급하는 단계; 및 레이업 표면 상에 제 1 테이프를 배치하는 단계를 포함하는, 레이어드 테이프 복합재(layered tape composite) 구조물을 생성하는 방법.
B1. 항목 B의 방법으로서, 제 2 테이프를 공급하는 단계; 및 레이업 표면 상의 제 1 테이프 상에 제 2 테이프를 배치하는 단계를 포함한다.
B1.1. 항목 B1의 방법으로서, 제 1 테이프가 폭, 두께 및 재료 구성 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이하며, 선택적으로 제 1 테이프 및 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 선택적으로 제 1 테이프는 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이하다.
B2. 항목 B 내지 항목 B1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 공급하는 단계는 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 포함한다.
B2.1. 항목 B2의 방법으로서, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들은, 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
B2.2. 항목 B2의 방법으로서, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들은, 동일한 폭, 선택적으로 동일한 두께를 가지며, 그리고 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 선택적으로 상이한 테이프들을 포함한다.
B2.3. 항목 B2 내지 항목 B2.2 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 배치하는 단계 이전에, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 결합하여 제 1 결합 테이프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
B2.3.1. 항목 B2.3의 방법으로서, 제 1 테이프를 배치하는 단계 이전에, 제 1 결합 테이프를 압착하는 단계를 더 포함한다.
B3. 항목 B1 내지 항목 B2.3.1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B1에 종속될 때, 제 2 테이프를 공급하는 단계는, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 포함한다.
B3.1. 항목 B3의 방법으로서, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들은, 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
B3.2. 항목 B3의 방법으로서, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들은, 동일한 폭, 선택적으로 동일한 두께를 가지며, 그리고 두께, 섬유 재료, 섬유 각도 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 선택적으로 상이한 테이프들을 포함한다.
B3.3. 항목 B3 내지 항목 B3.2 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 2 테이프를 배치하는 단계 이전에, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 결합하여 제 2 결합 테이프를 형성하는 단계를 더 포함한다.
B3.3.1. 항목 B3.3의 방법으로서, 제 2 테이프를 배치하는 단계 이전에, 제 2 결합 테이프를 압착하는(compacting) 단계를 더 포함한다.
B4. 항목 B 내지 항목 B3.3.1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 배치하는 단계 이전에 제 1 테이프를 길이방향으로 접는(folding) 단계를 더 포함한다.
B5. 항목 B1 내지 항목 B4 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B1에 종속될 때, 제 2 테이프를 배치하는 단계 이전에 제 2 테이프를 길이방향으로 접는 단계를 더 포함한다.
B6. 항목 B 내지 항목 B5 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면에 맞닿게 제 1 테이프(및 항목 B1에 종속될 때, 제 2 테이프)를 압착하는 단계를 더 포함한다.
B7. 항목 B 내지 항목 B6 중 어느 한 항목의 방법으로서, 미리 규정된 단면 프로파일을 갖는 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하도록, 제 1 테이프를 공급하는 단계, 제 2 테이프를 공급하는 단계, 제 1 테이프를 배치하는 단계 및 제 2 테이프를 배치하는 단계 중 하나 또는 그 초과의 단계를 능동적으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
B7.1. 항목 B7의 방법으로서, 능동적으로 제어하는 단계는, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 제 1 테이프를 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 항목 B1에 종속될 때, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 제 2 테이프를 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 항목 B2에 종속될 때, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 이상의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 항목 B3에 종속될 때, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 이상의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 항목 B4에 종속될 때, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께 및 폭을 선택적으로 제어하도록 제 1 테이프를 길이 방향으로 접는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 및 항목 B5에 종속될 때, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께 및 폭을 선택적으로 제어하도록 제 2 테이프를 길이 방향으로 접는 단계를 시작 및 중단하는 단계를 더 포함한다.
B8. 항목 B1 내지 항목 B7.1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B1에 종속될 때, 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들을 공급하는 단계; 및 레이업 표면 상에 제 1 테이프 및 제 2 테이프에 대해 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들로부터의 테이프를 배치하는 단계를 더 포함하며, 선택적으로, 항목 B7에 종속될 때, 능동적으로 제어하는 단계는, 테이프의 하나 또는 그 초과의 소스들을 공급하는 단계, 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들로부터 테이프를 배치하는 단계, 테이프들의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계, 및 테이프의 하나 또는 그 초과의 추가 소스들로부터 테이프를 배치하는 단계를 시작 및 중단하는 단계들 중 하나 또는 그 초과의 단계를 능동적으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
B9. 항목 B 내지 B8 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면은 레이어드 테이프 복합재 구조물이 생성되는 동안 레이어드 테이프 복합재 구조물을 일시적으로 지지하기 위한 구조물의 표면이며, 상기 방법은, 레이업 표면으로부터 레이어드 테이프 복합재 구조물을 제거하는 단계 및 더 큰 복합재 구조물의 컴포넌트로서 레이어드 테이프 복합재 구조물을 설치하는 단계를 더 포함한다.
B10. 항목 B 내지 항목 B8 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면은, 레이어드 테이프 복합재 구조물에 의해 조립되는 더 큰 복합재 구조물에 의해 규정되며, 선택적으로, 더 큰 복합재 구조물은 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 그리고 선택적으로 레이업 표면은 선택적으로 대체로 삼각형인 단면 프로파일을 갖는, 평면이 아닌 윤곽에 의해 규정된다.
B11. 항목 B 내지 항목 B10 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러이다.
B12. 항목 B 내지 항목 B11 중 어느 한 항목의 방법으로서, 이 방법은 항목 A 내지 항목 A13 중 어느 한 항목의 장치에 의해 수행된다.
B13. 항목 B 내지 항목 B12 중 어느 한 항목의 방법에 따라 생성되는 레이어드 테이프 복합재 구조물.
C. 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들(tapes)을 공급하는 단계; 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계; 레이업 표면 상에 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 배치하는 단계; 레이업 표면 상의 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프 상에 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프를 배치하는 단계; 및 (i) 배치되는 제 1 테이프들의 두께를 제어하도록 공급되고 그리고 배치되는 제 1 테이프들의 개수, 및 (ii) 배치되는 제 2 테이프들의 두께를 제어하도록 공급되고 그리고 배치되는 제 2 테이프들의 개수 중 하나를 능동적으로 제어하는 단계를 포함하고; 제 1 테이프는 폭, 두께, 및 재료 구성 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이한, 레이어드 테이프 복합재(layered tape composite) 구조물을 생성하는 방법.
C1. 항목 C의 방법으로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러이다.
C2. 항목 C 내지 항목 C1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 이 방법은 항목 A 내지 항목 A13 중 어느 한 항목의 장치에 의해 수행된다.
C3. 항목 C 내지 항목 C2 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B 내지 항목 B12 중 어느 한 항목의 방법의 요지를 더 포함한다.
C4. 항목 C 내지 항목 C3 중 어느 한 항목의 방법에 따라 생성되는 레이어드 테이프 복합재 구조물.
D. 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 공급하는 단계―2 개 또는 그 초과의 테이프들은 동일한 폭을 가짐―; 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 결합 테이프를 형성하는 단계; 및 레이업 표면 상에, 결합 테이프를 배치하는 단계를 포함하는, 레이어드 테이프 복합재(layered tape composite) 구조물을 생성하는 방법.
D1. 항목 D의 방법으로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러이다.
D2. 항목 D 내지 항목 D1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 이 방법은 항목 A 내지 항목 A13 중 어느 한 항목의 장치에 의해 수행된다.
D3. 항목 D 내지 항목 D2 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B 내지 항목 B12 중 어느 한 항목의 방법의 요지를 더 포함한다.
E. 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들(tapes)을 공급하는 단계; 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계―상기 제 1 테이프들은 폭 및 두께 중 적어도 하나에 있어서 제 2 테이프들과 상이함―; 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들 중 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 제 1 결합 테이프를 형성하는 단계; 및 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들 중 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 제 2 결합 테이프를 형성하는 단계 중 하나의 단계; 레이업 표면(layup surface) 상에 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 배치하는 단계; 및 레이업 표면 상의 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프 상에 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프를 배치하는 단계를 포함하는, 레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
E1. 항목 E의 방법으로서, 제 1 테이프는 제 2 테이프들과 폭이 상이하다.
E2. 항목 E 내지 항목 E1 중 어느 한 항목의 방법으로서, 미리 규정된 단면 프로파일(cross-sectional profile)을 갖는 레이어드 테이프 레이디어스 필러를 생성하도록, 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계, 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계, 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 배치하는 단계 및 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 배치하는 단계 중 하나 또는 그 초과의 단계를 능동적으로 제어하는 단계를 더 포함한다.
E3. 항목 E2의 방법으로서, 능동적으로 제어하는 단계는, 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 1 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계; 및 생성된 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부분에서 제 2 테이프의 두께를 선택적으로 제어하도록 하나 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하는 단계 중 하나 또는 그 초과의 단계를 포함한다.
E4. 항목 E 내지 항목 E3 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프는 두께 및 재료 구성 중 하나 또는 그 초과에 있어서 제 2 테이프와 상이하다.
E5. 항목 E 내지 항목 E4 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 공급하는 단계는 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 방법은, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들 중 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 제 1 결합 테이프를 형성하는 단계를 포함한다.
E6. 항목 E5의 방법으로서, 제 1 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들은 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
E7. 항목 E6의 방법으로서, 제 1 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 2 개 또는 그 초과의 제 1 테이프들은 동일한 폭을 가지며, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 상이한 테이프들을 포함한다.
E8. 항목 E5 내지 항목 E7 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 배치하는 단계 이전에, 제 1 결합 테이프를 압착하는 단계를 더 포함한다.
E9. 항목 E 내지 항목 E8 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 2 테이프를 공급하는 단계는 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 포함하며, 상기 방법은, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들 중 2 개 또는 그 초과의 테이프들을 결합하여 제 2 결합 테이프를 형성하는 단계를 포함한다.
E10. 항목 E9의 방법으로서, 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들은 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함한다.
E11. 항목 E9의 방법으로서, 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되며, 2 개 또는 그 초과의 제 2 테이프들은 동일한 폭을 가지며, 두께, 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 또는 그 초과에 있어서 상이한 테이프들을 포함한다.
E12. 항목 E9 내지 항목 E11 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 2 테이프를 배치하는 단계 이전에, 제 2 결합 테이프를 압착하는(compacting) 단계를 더 포함한다.
E13. 항목 E 내지 항목 E12 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 1 테이프를 배치하는 단계 이전에 제 1 테이프를 길이방향으로 접는(folding) 단계를 더 포함한다.
E14. 항목 E 내지 항목 E13 중 어느 한 항목의 방법으로서, 제 2 테이프를 배치하는 단계 이전에 제 2 테이프를 길이방향으로 접는 단계를 더 포함한다.
E15. 항목 E 내지 항목 E14 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면에 맞닿게 제 1 테이프 및 제 2 테이프를 압착하는 단계를 더 포함한다.
E16. 항목 E 내지 E15 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면은 레이어드 테이프 복합재 구조물이 생성되는 동안 레이어드 테이프 복합재 구조물을 일시적으로 지지하기 위한 구조물의 표면이며, 상기 방법은, 레이업 표면으로부터 레이어드 테이프 복합재 구조물을 제거하는 단계 및 더 큰 복합재 구조물의 컴포넌트로서 레이어드 테이프 복합재 구조물을 설치하는 단계를 더 포함한다.
E17. 항목 E 내지 항목 E16 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이업 표면은 레이어드 테이프 복합재 구조물에 의해 조립되는 더 큰 복합재 구조물에 의해 규정된다.
E18. 항목 E 내지 항목 E17 중 어느 한 항목의 방법으로서, 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러이다.
E19. 항목 E 내지 항목 E18 중 어느 한 항목의 방법으로서, 이 방법은 항목 A 내지 항목 A13 중 어느 한 항목의 장치에 의해 수행된다.
E20. 항목 E 내지 항목 E19 중 어느 한 항목의 방법으로서, 항목 B 내지 항목 B12 중 어느 한 항목의 방법의 요지를 더 포함한다.
E21. 항목 E 내지 항목 E20 중 어느 한 항목의 방법에 따라 생성되는 레이어드 테이프 복합재 구조물.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "적응되는" 및 "구성되는"은, 요소, 컴포넌트 또는 다른 요지가 부여된 기능을 수행하도록 설계되고 그리고/또는 의도되는 것을 의미한다. 이에 따라, 용어 "적응되는" 및 "구성되는"의 사용은, 부여된 요소, 컴포넌트 또는 다른 요지가 단순히 부여된 기능의 수행이 "가능하다"는 것이 아니라, 요소, 컴포넌트 및/또는 다른 요지가 기능을 수행하기 위해서 특별히 선택되고, 생성되며, 구현되고, 활용되며, 프로그램되고, 그리고/또는 설계되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 개시의 범주 내에서, 특별한 기능을 수행하도록 적응되는 것으로서 인용되는 요소들, 컴포넌트들 및/또는 다른 인용된 요지는 그 기능을 수행하도록 구성되고 그리고 그와 반대로 구성되는 것으로서 추가로 또는 대안으로 설명될 수 있다. 유사하게, 특별한 기능을 수행하도록 구성되는 것으로서 인용되는 요지는, 그 기능을 수행하도록 작동하는 것으로서 추가로 또는 대안으로서 설명될 수 있다.
장치들의 다양하게 개시된 요소들 및 본원에 개시된 방법들의 단계들은, 본 개시에 따른 모든 장치들 및 방법들에게 요구되지 않으며, 본 개시는, 본원에 개시된 다양한 요소들 및 단계들의 신규하고 비자명한 조합들 및 하위 조합들 모두를 포함한다. 게다가, 본원에 개시된 다양한 요소들 및 단계들 중 하나 또는 그 초과는, 개시된 장치 또는 방법 전부와 별개(separate)이고 독자적인(apart) 독립적인 진보적 요지를 규정할 수 있다. 이에 따라, 이러한 진보적 요지는, 본원에서 명확히 개시된 특정 장치들 및 방법들과 연관될 필요가 없으며, 이러한 진보적 요지는 본원에서 명확히 개시되지 않은 장치들 및/또는 방법들에서의 유용성을 발견할 수 있다.

Claims (17)

  1. 엔드 이펙터(end effector)를 사용하여 레이어드 테이프 복합재(layered tape composite) 구조물을 생성하는 방법으로서,
    상기 엔드 이펙터는, 레이업 표면(layup surface)에 대해 병진운동되도록 구성되는 프레임, 상기 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프의 2 이상의 공급부들, 상기 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프 결합 모듈, 상기 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프 배치 모듈, 상기 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프의 2 이상의 공급부들, 상기 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프 결합 모듈, 및 상기 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프 배치 모듈을 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 테이프의 2 이상의 공급부들 중 적어도 하나에 의해 하나 이상의 제 1 테이프들을 공급하는 단계 ― 상기 제 1 테이프들은 모두 동일한 제 1 폭을 가짐 ―;
    상기 제 2 테이프의 2 이상의 공급부들 중 적어도 하나에 의해 하나 이상의 제 2 테이프들을 공급하는 단계 ― 상기 제 2 테이프들은 모두 동일한 제 2 폭을 가지고, 상기 제 2 폭은 상기 제 1 폭과 상이함 ―;
    상기 제 1 테이프 결합 모듈에 의해 상기 제 1 테이프의 2 이상의 공급부들로부터 상기 하나 이상의 제 1 테이프들 중 2 이상을 수용하고, 상기 제 1 테이프 결합 모듈에 의해 상기 하나 이상의 제 1 테이프들 중 2 이상을 결합하여 제 1 결합 테이프를 형성하는 단계; 및 상기 제 2 테이프 결합 모듈에 의해 상기 제 2 테이프의 2 이상의 공급부들로부터 상기 하나 이상의 제 2 테이프들 중 2 이상을 수용하고, 상기 제 2 테이프 결합 모듈에 의해 상기 하나 이상의 제 2 테이프들 중 2 이상을 결합하여 제 2 결합 테이프를 형성하는 단계 중 적어도 하나의 단계;
    상기 제 1 테이프 배치 모듈에 의해 상기 제 1 테이프 결합 모듈로부터 상기 하나 이상의 제 1 테이프들을 수용하고, 상기 제 1 테이프 배치 모듈에 의해 상기 하나 이상의 제 1 테이프들을 상기 레이업 표면 상에 배치하는 단계;
    상기 제 2 테이프 배치 모듈에 의해 상기 제 2 테이프 결합 모듈로부터 상기 하나 이상의 제 2 테이프들을 수용하고, 상기 제 2 테이프 배치 모듈에 의해 상기 하나 이상의 제 2 테이프들을 상기 레이업 표면 상의 상기 하나 이상의 제 1 테이프들 상에 배치하는 단계;
    상기 제 1 테이프 결합 모듈, 상기 제 2 테이프 결합 모듈, 상기 제 1 테이프 배치 모듈, 및 상기 제 2 테이프 배치 모듈 중 하나 이상을 능동적으로 제어하여, 상기 엔드 이펙터에 의해 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물이 생성되고 있을 때 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물의 단면 프로파일(cross-sectional profile)을 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물의 길이를 따라 능동적으로 제어하는 단계를 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 능동적으로 제어하는 단계는,
    상기 하나 이상의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하여 생성되는 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부에서 제 1 테이프의 두께를 능동적으로 제어하는 단계; 및
    상기 하나 이상의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 시작 및 중단하여 생성되는 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물의 적어도 일부에서 제 2 테이프의 두께를 능동적으로 제어하는 단계 중 하나 이상을 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 테이프는 두께 및 재료 구성 중 하나 이상에 있어서 상기 제 2 테이프와 상이한,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 테이프를 공급하는 단계는 2 이상의 제 1 테이프들을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 제 1 테이프 결합 모듈에 의해 상기 제 1 테이프의 2 이상의 공급부들로부터 상기 하나 이상의 제 1 테이프들 중 2 이상을 수용하고, 상기 제 1 테이프 결합 모듈에 의해 상기 2 이상의 제 1 테이프들 중 2 이상을 결합하여 제 1 결합 테이프를 형성하는 단계를 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 테이프는 섬유 보강식 복합재(fiber reinforced composite) 재료로 구성되고, 상기 2 이상의 제 1 테이프들은 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더(binder) 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되고, 상기 2 이상의 제 1 테이프들은 두께, 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 이상에 있어서 상이한 테이프들을 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프 컴팩터 모듈(compactor module)을 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 테이프 컴팩터 모듈에 의해 상기 제 1 테이프 결합 모듈로부터 상기 제 1 결합 테이프를 수용하고, 상기 제 1 결합 테이프를 배치하는 단계 전에 상기 제 1 테이프 컴팩터 모듈에 의해 상기 제 1 결합 테이프를 압착하는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 테이프를 공급하는 단계는 2 이상의 제 2 테이프들을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 방법은 상기 제 2 테이프 결합 모듈에 의해 상기 제 2 테이프의 2 이상의 공급부들로부터 상기 하나 이상의 제 2 테이프들 중 2 이상을 수용하고, 상기 제 2 테이프 결합 모듈에 의해 상기 2 이상의 제 2 테이프들 중 2 이상을 결합하여 제 2 결합 테이프를 형성하는 단계를 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되고, 상기 2 이상의 제 2 테이프들은 동일한 폭, 동일한 두께, 동일한 섬유 재료, 동일한 섬유 각도, 및 동일한 바인더 재료를 포함하는 동일한 구성의 테이프들을 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 테이프는 섬유 보강식 복합재 재료로 구성되고, 상기 2 이상의 제 2 테이프들은 두께, 섬유 재료, 섬유 각도, 및 바인더 재료 중 하나 이상에 있어서 상이한 테이프들을 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프 컴팩터 모듈을 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 2 테이프 컴팩터 모듈에 의해 상기 제 2 테이프 결합 모듈로부터 상기 제 2 결합 테이프를 수용하고, 상기 제 2 결합 테이프를 배치하는 단계 전에 상기 제 2 테이프 컴팩터 모듈에 의해 상기 제 2 결합 테이프를 압착하는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 지지되는 제 1 테이프 폴딩 모듈(folding module)을 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 1 테이프 폴딩 모듈에 의해 제 1 테이프의 공급부들 중 하나로부터 상기 제 1 테이프를 수용하고, 상기 제 1 테이프를 배치하기 전에 상기 제 1 테이프 폴딩 모듈에 의해 상기 제 1 테이프를 길이 방향으로 접는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 지지되는 제 2 테이프 폴딩 모듈을 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 제 2 테이프 폴딩 모듈에 의해 제 2 테이프의 공급부들 중 하나로부터 상기 제 2 테이프를 수용하고, 상기 제 2 테이프를 배치하기 전에 상기 제 2 테이프 폴딩 모듈에 의해 상기 제 2 테이프를 길이 방향으로 접는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 엔드 이펙터는 상기 프레임에 의해 지지되는 복합재 구조물 컴팩터를 더 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 복합재 구조물 컴팩터에 의해 상기 레이업 표면에 대해 상기 제 1 테이프 및 상기 제 2 테이프를 압착하는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이업 표면은 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물이 생성되고 있는 동안 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물을 일시적으로 지지하기 위한 구조물의 표면이고,
    상기 방법은,
    상기 레이업 표면으로부터 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물을 제거하고, 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물을 더 큰 복합재 구조물의 컴포넌트로 설치하는 단계를 더 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 제 1 테이프들을 배치하는 단계 및 상기 하나 이상의 제 2 테이프들을 배치하는 단계는, 상기 레이어드 테이프 복합재 구조물과 조립되는 더 큰 복합재 구조물 상에 상기 하나 이상의 제 1 테이프들 및 상기 하나 이상의 제 2 테이프들을 인 시츄(in situ)로 배치하는 단계를 포함하는,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이어드 테이프 복합재 구조물은 레이어드 테이프 레이디어스 필러(layered tape radius filler)인,
    레이어드 테이프 복합재 구조물을 생성하는 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10668683B2 (en) * 2016-09-15 2020-06-02 The Boeing Company Gap fillers for composite materials
US11065830B2 (en) 2017-04-26 2021-07-20 The Boeing Company Pultrusion systems that apply lengthwise curvature to composite parts
GB2567684B (en) * 2017-10-20 2022-03-30 Mclaren Automotive Ltd Composite manufacturing
CN109466739B (zh) * 2018-11-02 2022-03-15 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种飞机大载荷开剖面拉杆结构及使用方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331723A (en) 1980-11-05 1982-05-25 The Boeing Company Advanced composite
US4699683A (en) 1986-02-07 1987-10-13 The Boeing Company Multiroving fiber laminator
US4789594A (en) * 1987-04-15 1988-12-06 The Boeing Company Method of forming composite radius fillers
US5639535A (en) 1996-06-06 1997-06-17 The Boeing Company Composite interleaving for composite interfaces
US6231941B1 (en) 1998-07-14 2001-05-15 The Boeing Company Radius fillers for a resin transfer molding process
JP3591347B2 (ja) * 1998-12-15 2004-11-17 株式会社豊田自動織機 空隙部充填用繊維構造体
EP1261787A2 (en) 2000-02-25 2002-12-04 The Boeing Company Laminated composite radius filler
JP5055728B2 (ja) * 2004-09-10 2012-10-24 東レ株式会社 棒状予備賦形物およびその製造方法
US8540833B2 (en) 2008-05-16 2013-09-24 The Boeing Company Reinforced stiffeners and method for making the same
US8308101B2 (en) * 2009-03-09 2012-11-13 The Boeing Company Simplified fiber tensioning for automated fiber placement machines
US8776375B2 (en) * 2011-05-19 2014-07-15 The Boeing Company Aircraft structure for high capacity pull off
US8591685B2 (en) * 2011-10-27 2013-11-26 The Boeing Company Method and apparatus for producing composite fillers
EP2610165B1 (en) 2011-12-28 2017-02-08 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH Composite gusset filler and method of manufacture of said composite gusset filler
US9616594B2 (en) * 2012-08-06 2017-04-11 The Boeing Company Radius fillers for composite structures, composite structures that include radius fillers, and systems and methods of forming the same
US9463880B2 (en) * 2013-02-07 2016-10-11 The Boeing Company Method and system of making composite structures having gap fillers with chopped fiber material

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