KR102588159B1 - 텍스처드 카울 플레이트 및 사용 방법 - Google Patents

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Abstract

복합재 물품을 제작하기 위한 시스템은 복합재 프리폼의 복합재 플라이와 접촉하여 배치되도록 구성된 수지 습윤 제어 층을 구비할 수 있다. 수지 습윤 제어 층은 복합재 플라이의 플라이 표면과 상호 보완적으로 구성될 수 있다.

Description

텍스처드 카울 플레이트 및 사용 방법{TEXTURED CAUL PLATE AND METHOD OF USE}
본 발명은 복합재 물품 제작에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로, 경화된 복합재 물품의 표면의 공극을 줄이거나 방지하기 위한 수지-습윤 제어 층과 이에 대한 사용 방법에 관한 것이다.
복합재 구조물은 높은 강도-중량 비율과, 개선된 부식 저항성, 그리고 다른 유리한 특성들로 인해 매우 다양한 분야에서 사용된다. 항공기 구조에서, 복합재는 동체, 날개, 수평, 수직 스테빌라이저(stabilizer), 및 다른 구성요소를 형성하기 위해 분량을 늘리는 데 사용된다. 복합재 물품은 폴리머 매트릭스(polymer matrix) 물질로 함침된 강화 섬유로 구성된 복합재 플라이를 적층함으로써 형성될 수 있다. 복합재 플라이는 경화된 복합재 물품의 원하는 형상과 일치하는 툴(tool) 표면 윤곽을 가진 성형 툴에 적층될 수 있다.
몇몇 예시에서, 카울 플레이트(caul plate)는 복합재 층이 카울 플레이트와 성형 툴 사이에 끼워지도록 복합재 층의 상부에 배치될 수 있다. 카울 플레이트는 복합재 층의 표면에 원하는 윤곽과 표면 마감을 부여할 수 있다. 복합재 플라이의 수지이 혼합될 수 있도록 수지 유동을 용이하게 하기 위해, 열 및/또는 압력은 수지 경화를 촉진하고 수지 점도를 줄이기 위해 카울 플레이트 및/또는 복합재 층에 적용될 수 있다.
일부 예시에서, FrekoteTM과 같은 박리 코팅(release coating)이 복합재 플라이의 적층 이전에 툴 표면에 도포될 수 있다. 박리 코팅은 또한 복합재 층의 상부에 카울 플레이트의 배치 전에 카울 플레이트 표면에 도포될 수 있다. 박리 코팅은 경화 후 성형 툴로부터 복합재 물품을 때어낼 수 있도록 복합재 층과 성형 툴 및/또는 카울 플레이트 사이의 접착을 막을 수 있다. 유감스럽게, 박리 코팅은 경화된 복합재 물품의 표면 공극의 발생을 초래할 수 있는, 복합재 층의 표면의 균일하지 않은 습윤도를 야기할 수 있다.
복합재 물품의 표면 공극의 발생을 줄이기 위한 시도는, 툴 표면의 복합재 플라이의 적층 이전에 및/또는 복합재 층 위의 카울 플레이트의 도포 전에 성형 툴의 툴 표면에 도포될 수 있는 필 플라이(peel plies)의 사용을 포함한다. 몇몇 예시에서, 필 플라이는 성형 툴 및/또는 카울 플레이트의 표면에 본드 접착될 수 있다. 필 플라이는 경화 중 복합재 층 표면의 균일한 습윤도를 촉진시킬 수 있으며, 이로써 경화된 복합재 물품의 표면 공극의 발생을 줄일 수 있다.
유감스럽게도, 성형 툴의 툴 표면 및/또는 카울 플레이트의 카울표면에 필 플라이를 도포하는 것은 시간 소모적인 공정이다. 게다가, 성형 툴 또는 카울 플레이트로부터 본드로 접착된 필 플라이를 분리시키기 어렵기 때문에, 문제가 제기될 수 있는 각각의 경화 사이클 이후에 필 플라이는 교체될 수 있다. 일부 예시에서, 필 플라이는 시간 소모적인 재작업을 필요로 하는, 경화된 복합재 물품의 외부 표면의 주름 형성을 야기할 수 있다.
명시된 것처럼, 필 플라이와 연관된 단점들을 피할, 복합재 물품의 표면 공극을 줄이거나 방지하기 위한 시스템 및 방법을 위한 필요성이 존재한다.
앞서 명시된 복합재 물품의 표면 공극 방지와 관련된 필요성은, 특히 복합재 물품을 제작하기 위한 시스템을 제공하는 본 발명에 의해, 다루어지고 완화된다. 시스템은 복합재 프리폼(preform)의 복합재 플라이와 접촉되어 배치되도록 구성된 수지-습윤 제어 층을 포함할 수 있다. 수지 습윤 제어 층은 플라이 표면의 표면 공극을 줄이기 위해 복합재 플라이의 플라이 표면을 보완하도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명은 성형 툴 및 카울 플레이트 중 적어도 하나를 포함하는 복합재 물품을 제작하기 위한 시스템이다. 성형 툴은 툴 표면을 가질 수 있다. 카울 플레이트는 카울 표면을 가질 수 있다. 툴 표면과 카울 표면은 다수의 오목부(divots)를 가진 직물 조직으로 형성된 적어도 하나의 가장 바깥쪽 플라이를 포함하는 복합재 프리폼의 각각의 툴 측면 및 콜 측면과 접촉하도록 구성될 수 있다. 수지 습윤 제어 층은 툴 표면 및 카울 표면 중 적어도 하나와 연관될 수 있으며, 복합재 프리폼의 각각의 툴 측면 및 카울 측면의 표면 공극을 줄이도록 구성될 수 있다. 수지 습윤 제어 층은 두께 관통 방향을 따라 순응될 수 있고, 선택적으로 가장 바깥쪽 플라이의 오목부와 상호 보완하도록 구성된 표면 텍스처를 포함할 수 있는, 탄성중합체로서 형성될 수 있다.
또한, 본 발명은 다수의 오목부를 포함하는 플라이 표면을 가진 복합재 프리폼의 측면과 수지 습윤 제어 층을 상호 보완하도록 매치시키는 단계를 포함하는 복합재 물품을 제작하는 방법에 대한 것이다. 방법은 수지 습윤 제어 층으로 오목부의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 방법은 복합재 프리폼의 경화 도중 수지 습윤 제어 층을 보완하는 구조에 의해 발생된 오목부 중 적어도 일부의 공간으로 수지 및 가스가 들어가는 것을 방지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 설명되었던 특징, 기능 및 이점들은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 성취될 수 있으며, 또는 또 다른 실시예와 다음의 설명과 도면을 참고하여 나타내질 수 있는 추가적인 세부 사항에서 조합될 수 있다.
본 발명의 이러한 특징 및 다른 특징들은 도면을 참고하여 더욱 명확해질 것이며, 전체적으로 동일한 번호가 동일한 부품들을 나타낸다:
도 1은 경화된 복합재 물품의 표면 공극을 줄이거나 방지하기 위해 수행될 수 있는 시스템에 대한 기능 블록 구성도를 나타낸다;
도 2는 직물 조직으로 형성된 가장 바깥쪽 플라이에 표면 공극을 가진 경화된 복합재 물품의 예시에 대한 사시도이다;
도 3은 도 2의 경화된 복합재 물품의 일부분의 사시도이며, 직물 조직의 섬유 가닥(fiber tows)의 교차점에서 오목부의 표면 공극을 나타낸다;
도 4는 도 3의 선 4를 따라 잘라낸 경화된 복합재 물품의 일부분의 사시도이며, 가장 바깥쪽 플라이의 플라이 표면의 표면 공극을 나타낸다;
도 5는 직물 조직으로 형성된 복합재 플라이의 예시에 대한 사시도이다;
도 6은 도 5의 선 6을 따라 잘라낸 복합재 플라이의 일부분에 대한 단면도이며, 복합재 플라이의 오목부의 오목부 깊이와 오목부 간격을 나타낸다;
도 7은 패널로 형성된 수지 습윤 제어 층의 예시에 대한 사시도이며, 도 6의 직물 조직 복합재 플라이의 오목부의 크기 및 형태와 상호 보완적인 형상 및 크기의 볼록부(nubs)로 구성된 다수의 표면 구조물을 구비하는 표면 텍스처를 포함한다;
도 8은 도 7의 선 8을 따라 잘라낸 수지 습윤 제어 층의 일부분의 확대도이며, 볼록부의 형상과 볼록부 사이의 간격의 예시를 나타낸다;
도 9는 성형 툴의 성형 표면으로 일체로 형성된 수지 습윤 제어 층 위의 복합재 프리폼 층과 배깅 시스템(bagging system)에 대한 분해도이다;
도 10은 조립된 상태의 도 9의 배깅 시스템의 측면도이며, 성형 툴의 수지 습윤 제어 층과 카울 플레이트 사이에 끼워진 복합재 프리폼에 열과 압축 압력을 가하는 것을 나타낸다;
도 11은 도 9의 선 11을 따라 잘라낸 카울 플레이트와 복합재 프리폼의 일부분에 대한 분해 확대도이며, 카울 플레이트의 카울 표면에 형성된 다수의 볼록부로 구성된 다수의 표면 구조물을 구비한 표면 텍스처로 구성된 수지 습윤 제어 층을 나타낸다;
도 12는 도 10의 선 12를 따라 잘라낸 카울 플레이트와 복합재 프리폼의 측면도이며, 복합재 플라이의 오목부를 채우는 볼록부를 나타낸다;
도 13은 카울 플레이트에 통합된 수지 습윤 제어 층을 이용하여 제작된 경화된 복합재 물품의 사시도이며 결과적으로 표면 공극이 전혀 없는 가장 바깥쪽 플라이를 야기한다;
도 14는 도 13의 선 14를 따라 잘라낸 경화된 복합재 물품의 일부분의 평면도이며, 가장 바깥쪽 플라이에서의 표면 텍스처의 자국과 가장 바깥쪽 플라이에 표면 공극이 없는 것을 볼 수 있다;
도 15는 탄성 중합체 재료로 형성된 순응층(compliant layer)으로 구성된 수지 습윤 제어 층의 예시에 대한 사시도이다;
도 16은 도 15의 선 16을 따라 잘라낸 순응층의 일부분의 확대도이며, 복합재 층이 두께 관통 방향으로 순응하는 층 두께를 나타낸다;
도 17은 복합재 프리폼으로 조립되기 전에 순응층으로 구성된 카울 플레이트의 일부분에 대한 분해도이다;
도 18은 순응층의 국부 변형 부분이 가장 바깥쪽 플라이의 오목부를 채우게 하는 카울 플레이트에 적용된 압축 압력으로 조립된 상태의, 카울 플레이트 및 복합재 프리폼에 대한 측면도이다;
도 19는 툴 표면과 카울 표면 각각에 수지 습윤 제어 층을 각각 가진 성형 툴과 카울 플레이트를 이용하여, 양쪽 코어 표면에 수지 습윤 제어 층을 포함하는 내부 코어(internal core)를 가진 복합재 프리폼을 경화시키기 위한 배깅 시스템의 분해 측면도이며, 상기 카울 플레이트는 복합재 프리폼의 플라이 표면의 윤곽과 상호 보완하도록 형성된다;
도 20은 도 19의 배깅 시스템의 측면도이며, 성형 툴의 수지 습윤 제어 층과 카울 플레이트 사이에 끼워진 복합재 프리폼에 열과 압축 압력을 적용하는 것을 나타낸다;
도 21은 복합재 프리폼의 표면 공극을 제어하는 방법에 포함될 수 있는 하나 이상의 작업을 포함하는 흐름도를 나타낸다;
도 22는 본 발명의 시스템 및/또는 방법의 하나 이상의 예시를 이용하여 제작될 수 있는 하나 이상의 복합재 물품을 포함하는 항공기를 나타낸다;
도 23은 항공기 제작 및 서비스 방법론에 대한 흐름도를 나타낸다; 및
도 24는 항공기의 블록 구성도를 나타낸다.
다음으로 도면에 도시된 것은 본 발명의 다양한 실시예를 나타내는 목적을 위한 것이며, 도 1은 복합재 물품(322, 도 2)의 제작 중에 실행될 수 있는 시스템(100)의 기능 블록 구성도를 나타낸다. 하기에서 더 자세하게 설명될 것으로서, 시스템(100)은 복합재 프리폼(300, composite preform)의 하나 이상의 복합재 플라이(306, composite plies)와 접촉되어 배치될 수 있는 수지 습윤 제어 층(400, resin-wetting control layer)을 포함할 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)은 플라이 표면(310)의 표면 공극(도시되지 않음)을 줄이기 위해 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)을 보완하도록 구성될 수 있다. 하나의 예시로서, 표면 공극이 줄어들었거나 없는 경화된 복합재 물품(322, 도 2)을 형성하기 위해 복합재 프리폼(300)을 경화하는 도중, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102, forming tool), 카울 플레이트(106, caul plate), 및/또는 복합재 프리폼(300)의 코어(358, core)와 연관될 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 한쪽 또는 양쪽면에서 가장 바깥쪽 플라이(308, 도 2)와 접촉하여 배치될 수 있으며, 수지 습윤 제어 층(400)이 결여된 종래의 성형 툴(도시되지 않음) 또는 종래의 카울 플레이트(도시되지 않음)의 수지 습윤 성능에 비해 성형 툴(102) 및/또는 카울 플레이트(106)의 수지 습윤 성능을 개선할 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)은 또한 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이들(307, 도 19) 사이에 끼워질 수 있는 코어(358)의 양쪽 코어 표면(364) 중 적어도 하나와 연관될 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 적어도 하나의 코어 측면(305)에 내부 플라이(307, 도 19)의 플라이 표면(310)을 보완하도록 구성될 수 있다.
하기에서 더욱 자세히 설명된 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 가장 바깥쪽 플라이(308)(도 2) 및/또는 내부 플라이(307)(도 19)와 같은, 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)(도 1)을 보완하도록 구성될 수 있으며, 이들 중 하나 또는 둘 모두는 다수의 오목부(350)(도 1)를 가질 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)이 복합재 플라이(306)와 매치될 때, 수지 습윤 제어 층(400)은 적어도 부분적으로 오목부(306)의 적어도 일부분을 채울 수 있으며 이로 인해, 복합재 프리폼(300)의 경화 도중 및/또는 수지 주입 중 오목부(350)의 적어도 일부분에 있는 수지(312)(도 1) 및 가스(도시되지 않음)를 막거나 대체할 수 있으며, 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 복합재 플라이(306) 표면 공극(도시되지 않음)을 방지할 수 있다. 이와 관련하여, 수지 습윤 제어 층(400)에 의한 오목부(350)의 대체는, 수지(312)으로 오목부(350)가 채워지는 것을 막을 수 있으며, 이는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적비의 증가를 초래할 수 있고, 수지 습윤 제어 층(400) 없이 경화된 복합재 물품(도시되지 않음)에 비해 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및/또는 비강성의 개선을 야기한다. 게다가, 오목부(350)가 수지(312)으로 채워지는 것을 막는 것은, 복합재 프리폼(300)의 가장 바깥쪽 플라이(308)(도 19)와 성형 툴(102)(도 19) 및/또는 카울 플레이트(106)(도 19) 사이의 인터페이스(도시되지 않음)에서, 및/또는 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307)(도 19)와 복합재 프리폼(300)의 코어(358)(도 19) 사이의 인터페이스(도시되지 않음)에서 수지(312)에 의해 발생된 휘발성 물질의 양을 줄일 수 있다. 휘발성 물질의 저감은 상기 인터페이스(도시되지 않음)에 포집된 가스(도시되지 않음)를 줄이거나 막을 수 있으며, 인터페이스(도시되지 않음)에서의 복합재 프리폼(300)의 표면 공극을 줄이거나 막을 수 있다.
수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 또한 적어도 부분적으로 오목부(350)(도 1)의 적어도 일부분을 채울 수 있으며, 이로 인해 복합재 프리폼(300)(도 1)과 종래의 카울 플레이트(도시되지 않음) 또는 종래의 성형 툴(도시되지 않음) 사이의 인터페이스(도시되지 않음)에 포집될 수 있는 공기와 같은 가스(도시되지 않음)를 막거나 대체할 수 있다. 그러나, 적어도 부분적으로 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 구조물(405)으로 오목부(350)를 채우는 것 및/또는 두께 관통 방향으로 순응하는 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)의 국부 변형 부분(426)(도 18)으로 오목부(350)를 채우는 것은 오목부(350)로 수지(312) 및/또는 가스 거품(미도시, 예컨대 포집된 공기 및/또는 휘발성 물질)의 진입을 배제하거나, 막고 및/또는 피할 수 있다. 가스의 배제는 성형 툴(102)의 툴 표면(104), 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108) 및/또는 코어(358)(도 1)의 코어 표면(364)과 접촉하는 복합재 프리폼(300) 표면(도시되지 않음) 근처의 수지(312)에서 휘발성 물질을 감소시킴으로써 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)(도 1)의 수지 습윤 성능을 증가시킬 수 있다. 이와 관련하여, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)(도 1)의 습윤 성능 증가는 플라이 표면(310)과 수지 습윤 제어 층(400) 사이의 인터페이스(도시되지 않음)에서의 가스 감소에 비례할 수 있다.
도 1은 툴 표면(104)을 가진 성형 툴(102)을 또한 나타낸다. 전술한 바와 같이, 수지 습윤 제어 층(400)은 툴 표면(104)과 연관될 수 있다. 다수의 복합재 플라이(306)는 복합재 프리폼(300)을 형성하기 위해 성형 툴(102)의 수지 습윤 제어 층(400)에 적층될 수 있다. 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302)은 수지 습윤 제어 층(400)과 접촉될 수 있다. 어떤 예시에서, 복합재 플라이(306)는 부분적으로 경화된 상태에서의 수지(312)(예컨대, 열가소성 수지 또는 열경화성 수지)으로 미리 함침된 섬유 가닥(314, tow)(예컨대, 강화 섬유)으로 이루어진 프리프레그(prepreg) 복합재 플라이(도시되지 않음)일 수 있다. 그러나, 다른 예시에서, 복합재 프리폼(300)은 습윤 적층 공정에서 수지(312)이 주입될 수 있으며 경화될 수 있는 건조 섬유 프리폼(도시되지 않음)의 하나 이상의 층으로 형성될 수 있다. 전술한 것처럼, 일부 예시에서, 복합재 프리폼(300)은 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 굽힘 강도를 증가시키기 위해 상대적으로 낮은 밀도의 물질(도시되지 않음)로 형성될 수 있는 코어(358)를 구비할 수 있다.
도 1은 또한 복합재 프리폼(300) 위에 도포될 수 있는 카울 플레이트(106)를 나타낸다. 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)의 카울 측면(304)과 접촉될 수 있도록 구성된 카울 표면(108)을 포함할 수 있다. 카울 표면(108)은 카울 플레이트(106)의 수지 습윤 성능을 개선시키기 위해 수지 습윤 제어 층(400)을 포함 또는 구비할 수 있다. 또 다른 예시에서, 복합재 프리폼(300)은 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307)(도 19) 사이에 끼워진 코어(358)를 포함할 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)은 코어(358)와 공유하는 내부 플라이(307)(도 19)의 플라이 표면(310)(도 1)에 존재할 수 있는 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우기 위해 코어(358)의 양쪽 코어 표면(364) 중 적어도 하나와 연관될 수 있으며, 이로써 코어(358)와의 인터페이스(도시되지 않음)에서 플라이 표면(310)(도 19) 근처에 수지(312)에 의해 생성될 수 있는 휘발성 물질과 같은 가스(도시되지 않음) 및/또는 수지(312)을 막거나 대체할 수 있다. 이와 관련하여, 코어 표면(364) 중 하나 또는 모두와 연관된 수지 습윤 제어 층(400)은, 코어(358)와 공유하는 내부 플라이(307)의 표면 공극(도시되지 않음)의 발생을 줄이거나 막기 위해 코어(358)의 수지 습윤 성능을 개선할 수 있으며, 전술한 것처럼, 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율을 추가로 증가시킬 수 있으며, 이로써 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및/또는 비강성의 증가를 야기할 수 있다.
일부 예시에서, 성형 툴(102), 복합재 프리폼(300), 및 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)을 경화시키기 위해, 오토클래이브(200, autoclave) 또는 오븐(201, oven) 내에 조립체로서 배치될 수 있다. 진공 백(204, vacuum bag)은 엣지 실란트(210, edge sealant)를 이용하여 성형 툴(102)에 복합재 프리폼(300)을 밀봉할 수 있다. 진공 공급원(208)은 복합재 프리폼(300)의 고화 및/또는 경화 도중 복합재 프리폼(300)에 압축 압력(214)의 적용을 용이하게 하도록 진공 백(204)에 진공(도시되지 않음)을 적용하기 위해 진공 배관(206)을 이용하여 진공 백(204)에 유동적으로 연결될 수 있다. 가열(212)은 또한 압축 압력(214) 하에 수지(312) 유동을 촉진하기 위해 및/또는 상승된 온도에서 수지(312)의 경화를 용이하게 하기 위해 수지(312) 점도를 줄이도록 적용될 수 있다.
도 2는 종래의 성형 툴(도시되지 않음) 및/또는 종래의 카울 플레이트(도시되지 않음)를 이용하여 복합재 프리폼(300) 경화의 결과로서 복합재 프리폼(300)의 가장 바깥쪽 플라이(308)에 표면 공극(도시되지 않음)을 가진 경화된 복합재 물품(322)의 예시에 대한 사시도이다. 경화된 복합재 물품(322)은 복합재 플라이(306)의 적층으로서 형성될 수 있다. 복합재 플라이(306)는 직물 조직(314)으로 형성된 프리프레그 복합재 플라이(도시되지 않음)일 수 있다. 직물 조직(318)은 양방향 섬유 배열(도시되지 않음)의 섬유 가닥(314)의 크로스-플라이 직조물(cross-ply weave, 도시되지 않음)일 수 있다. 표면 공극(도시되지 않음)은 교차 섬유 가닥(314)의 교차점에서 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310)에서 일어날 수 있다. 표면 공극은 경화된 복합재 물품(322)의 표면 마감(도시되지 않음)의 외관 및/또는 미학을 손상시킬 수 있다.
도 3은 도 2의 경화된 복합재 물품(322)의 일부분에 대한 사시도로서 직물 조직(318)의 섬유 가닥(314)의 교차점에 형성된 오목부(350)(예컨대, 오목한 곳)를 나타낸다. 섬유 가닥(314) 각각은 단방향 섬유실(316, filaments) 다발로 형성될 수 있으며 수지(312)으로 함침되거나 주입될 수 있다. 오목부(350)는 직물 조직(318)에서 섬유가 서로 교차하면서 섬유 가닥(314)에서의 파도 형상으로 인해 나타날 수 있다. 오목부(350)는 복합재 플라이(306)의 하나의 섬유 가닥(314) 위를 가로지르는 같은 복합재 플라이(306)의 다른 섬유 가닥(314)의 겹쳐진 부분의 가장자리를 따라 연장될 수 있다. 오목부(350)는 또한 같은 복합재 플라이(306)의 인접한 두 쌍의 섬유 가닥(314)의 교차점에 형성될 수 있다. 게다가, 오목부(350)는 평면에서 볼 때 직물 조직(318)에 상대적으로 작은 관통 구멍(도시되지 않음)을 야기하는 인접한 복합재 플라이(306) 사이의 틈(도시되지 않음)에 의해 형성될 수 있다. 알 수 있는 것처럼, 복합재 플라이(306)의 오목부(350)의 형태는 직조된 형태, 섬유 가닥(314)의 형상, 같은 복합재 플라이(306)의 인접한 평행한 섬유 가닥(314) 사이의 어떤 틈(도시되지 않음)의 존재, 및 다른 변수들로 형성될 수 있다.
도 4는 도 3의 경화된 복합재 물품(322)의 일부분에 대한 단면도이며 섬유 가닥(314)의 교차점에 형성된 오목부(350)를 또한 나타낸다. 오목부(350)는 표면 공극(도시되지 않음)이 나타날 수 있는 위치에 해당할 수 있다. 표면 공극은 경화된 복합재 물품(322)의 플라이 표면(310)의 표면 피팅(pitting, 도시되지 않음), 공동(도시되지 않음), 핀 홀(도시되지 않음, pin hole), 및/또는 작은 분화구(도시되지 않음)로 표현될 수 있다. 전술한 것처럼, 표면 공극은 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 하나 이상의 부분의 균일하지 않은 습윤의 결과로 발생할 수 있다. 전술한 것처럼, 상기 불균일 습윤은, 경화된 복합재 물품(322)이 경화 이후 성형 툴(102)에서 제거될 수 있도록 복합재 프리폼에 접착되는 것을 막기 위해 일반적으로 매끄러운 표면(도시되지 않음)을 가질 수 있으며 박리 코팅(도시되지 않음)이 처리될 수 있는 종래의 성형 툴(도시되지 않음) 및/또는 종래의 카울 플레이트(도시되지 않음)의 사용과 함께 발생할 수 있다. 상기 박리 코팅은 수지 도포범위를 국부적으로 억제할 수 있으며 및/또는 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 국소 구역(도시되지 않음)으로 수지의 흐름을 억제할 수 있으며 표면 공극을 야기할 수 있다.
도 4에서, 일부 예시에서, 표면 공극(도시되지 않음)은 오목부(350)로의 수지(312) 흐름의 부족 또는 섬유 가닥(314)의 특정 부분 위의 수지(312) 도포의 부족의 결과일 수 있다. 그러나, 본 발명에서, 표면 공극은 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 어떤 위치에서 발생할 수 있으며, 직물 조직(318) 복합재 플라이(306)(도 3)의 오목부(350)에 한정되지 않는다. 이와 관련하여, 불균일한 습윤(도시되지 않음)은 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)을 따라 어떤 위치에서 수지(312)의 부족 및/또는 불균일한 수지 도포로서 설명될 수 있으며, 직물 조직(318) 복합재 플라이(306)의 오목부(350)로의 수지 흐름의 부족 또는 오목부(350)에서의 수지 도포의 부족에 한정되지 않는다.
바람직하게, 본 발명의 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 표면 공극(도시되지 않음)의 발생을 줄이거나 막기 위해 복합재 프리폼(300)(도 1)의 플라이 표면(310)의 균일한 습윤을 촉진한다. 앞서 설명되고 하기에서 더 자세히 설명된 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 성형 툴(102)(도 1)의 툴 표면(104)(도 1), 카울 플레이트(106)(도 1)의 카울 표면(108)(도 1), 및/또는 코어(358)의 코어 표면(364)과 연관될 수 있으며, 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 가장 바깥쪽 플라이(308) 및/또는 내부 플라이(307)의 플라이 표면(310)(도 1)에서의 수지(312)(도 1)의 표면 피팅(도시되지 않음), 공동(도시되지 않음), 핀홀(pin hole, 도시되지 않음), 및/또는 분화구(도시되지 않음)와 같은 표면 공극의 발생 없이, 경화 중 복합재 프리폼(300)(도 1)의 플라이 표면(310)(도 1)의 균일한 수지(312)(도 1) 도포를 촉진할 수 있다. 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 표면 텍스처(404)(도 7-8, 도 12-13)로 제공될 수 있다. 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 두께 관통 방향(422)(도 16)에서 순응성(compliance)을 가진 순응층(420)(도 15-18)으로 제공될 수 있다. 또 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 표면 텍스처(404) 및 순응층(420)의 조합으로 제공될 수 있다.
도 5는 복합재 플라이(306)의 적층과 접하거나 매치될 수 있는 수지 습윤 제어 층(400)(도 7-8)의 표면 텍스처(404)(도 7-8)의 구성을 결정하기 위해 사용될 수 있는, 직물 조직(318)의 단일 복합재 플라이(306)에 대한 컴퓨터 모델(320)의 예시를 나타낸 사시도이다. 직물 조직(318)는 직물 조직(318)의 섬유 가닥(314)의 교차점에 다수의 오목부(350)를 포함할 수 있다. 오목부(350)는 오목부 형상(도시되지 않음)을 가질 수 있으며 직물 조직(318)를 만드는 섬유 가닥(314)의 배열에 의해 조정된 오목부 간격(354)으로 서로 이격될 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)에 대한 표면 텍스처(404)(도 7-8)는 복합재 플라이(308)의 윤곽(도시되지 않음) 및/또는 텍스처(도시되지 않음)를 보완하도록 형성된 다수의 표면 구조물(405)(도 7-8)을 포함할 수 있다. 하나의 예시에서, 표면 구조물(405)(도 7-8)은 볼록부(406) 형상(도 8)과 볼록부 간격(412)(도 7)을 가진 볼록부(406)(도 7-8)로서 구성될 수 있으며, 상기 볼록부는, 복합재 플라이(306)의 컴퓨터 모델(320)의 분석으로부터 결정될 수 있는, 오목부 형상(도시되지 않음) 및 오목부 간격(354)과 상호 보완하도록 구성된다. 그러나, 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)에 대한 표면 텍스처(404)는 실제 복합재 플라이(306)의 오목부 형상과 오목부 간격(354)의 측정을 통해 결정될 수 있다.
도 5에서, 복합재 플라이(306)는 양방향 섬유 배열의 섬유 가닥(314)의 평직(도시되지 않음)의 직물 조직(318)이다. 그러나, 복합재 플라이(306)는 다양한 대안의 직조 구성 중 임의의 하나로 제공될 수 있으며, 평직에 한정되지 않는다. 예를 들어, 직물 조직(318)은 능직(twill weave)(도시되지 않음), 수자직(satin weave)(도시되지 않음), 또는 다른 양방향 직물 배열(도시되지 않음)로 형성될 수 있다. 또 다른 예시에서, 직물 조직(318) 직물 조직(318)의 섬유 가닥(314)을 위한 셋 이상(예컨대, 3방향 직물-도시되지 않음)의 다른 조직 방향을 포함하는 다중-방향 조직 방향(도시되지 않음)으로 형성될 수 있다. 또한, 복합재 플라이(306)는 단방향 복합재 플라이(도시되지 않음)의 플라이 표면(310)의 균일한 습윤을 촉진하기 위해 상기 단방향 복합재 플라이와 접촉하여 배치될 수 있는 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 텍스처(404)(도 7-8)의 구성의 결정을 용이하게 하도록 분석되거나 측정될 수 있는 단방향 조직 방향(예컨대, 단방향 테이프 또는 단방향 시트-도시되지 않음)을 가질 수 있다. 이와 관련하여, 수지 습윤 제어 층(400)(도 7-8)의 표면 텍스처(404)는, 표면 공극(도시되지 않음)을 줄이거나 방지하기 위해 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 균일한 습윤을 촉진하도록 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 텍스처(도시되지 않음)를 보완하도록 구성된 표면 구조물(405)의 범프(bump)(도시되지 않음), 릿지(ridge)(도시되지 않음), 홈(도시되지 않음) 또는 다른 형상과 같은, 표면 구조물(405)(도 7-8)의 어떤 크기, 간격, 형상 및 구조를 포함할 수 있다.
도 6은 도 5의 복합재 플라이(306)의 일부분에 대한 단면도이며 직물 조직(318)(도 5)의 단일 복합재 플라이(306)의 섬유 가닥(314)의 교차점에 형성된 오목부(350) 사이의 오목부 간격(354)의 예시를 나타낸다. 도시된 예시에서, 오목부 간격(354)은 인접한 오목부(350)의 기하학적 중심(356)(예컨대, 구역 중심) 사이의 간격으로서 정의될 수 있다. 일부 예시에서, 오목부 간격(354)은 복합재 플라이(306)의 둘 이상의 방향을 따라서 일반적으로 균일할 수 있다. 예를 들어, 오목부 간격(354)은 복합재 플라이(306)의 길이 및/또는 폭을 따라 균일할 수 있다. 그러나, 다른 도시되지 않은 예시에서, 오목부 간격(354)은 길이(도시되지 않음) 및/또는 폭(도시되지 않음)을 따라 불균일할 수 있다.
게다가, 도 6에서, 복합재 플라이(306)의 직조 형식에 따라(도시되지 않음), 복합재 플라이(306)의 한 방향을 따르는 오목부 간격(354)은 복합재 플라이(306)의 다른 방향을 따른 오목부 간격(354)과 다를 수 있다. 예를 들어, 복합재 플라이(306)의 길이(도시되지 않음)를 따른 오목부 간격(354)은 폭(도시되지 않음)을 따른 오목부 간격(354)과 다를 수 있다. 도 6에서, 오목부(350)는 복합재 플라이(306)의 면내 방향과 수직한 방향을 따라 측정될 수 있는 오목부 깊이(352)를 가질 수 있다. 오목부 깊이(352)는 섬유 가닥(314)의 가장 위쪽 표면(도시되지 않음)에서 오목부(350)의 가장 아래쪽 부분(도시되지 않음)으로 연장될 수 있다.
도 7은 도 5의 복합재 플라이(306)의 텍스처(도시되지 않음)를 보완하도록 형성된 표면 텍스처(404)를 가진 수지 습윤 제어 레이어(400)의 예시에 대한 사시도이다. 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)과 일체형일 수 있으며 및/또는 수지 습윤 제어 층(400)은 카울 플레이트(106)와 일체형일 수 있다. 대안으로, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)과 조립될 수 있거나 및/또는 카울 플레이트(106)(도 1)와 조립될 수 있는 패널(402)로서 별개로 형성될 수 있다. 도시된 예시에서, 표면 텍스처(404)는 다수의 표면 구조물(405)을 포함할 수 있으며, 상기 표면 구조물(405)은 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)(도 1)의 텍스처(도시되지 않음)를 보완하도록 구성된 볼록부(406)로서 구성된다. 다수의 표면 구조물(405)의 크기, 형상, 및 간격은 복합재 플라이(306)의 크기에 따를 수 있다. 전술한 것처럼, 복합재 플라이(306)의 컴퓨터 모델(320)(도 5)이 분석될 수 있으며 또는 실제 복합재 플라이(306)가 표면 구조물(405)의 크기, 형상, 및 간격을 결정하기 위해 측정될 수 있다.
직물 조직(318)(도 5) 복합재 플라이(306)(도 5)의 예시에서, 복합재 플라이(306)의 분석 내지 측정은 수지 습윤 제어 층(400)이 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)(도 3)과 접촉될 때, 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우기 위해 필요한 볼록부 간격(412)(도 7) 및 볼록부(406) 형상(도시되지 않음 - 예컨대, 볼록부 크기 및 볼록부 모양)을 측정하는 데 사용될 수 있다. 볼록부(406)(도 7)의 패턴(pattern)은 도 5의 직물 조직(318) 복합재 플라이(306)와 같은 직물 조직(318)의 오목부(350)의 패턴(도시되지 않음)을 보완하도록 구성될 수 있다. 하나의 예시에서, 볼록부(406) 각각은, 수지 습윤 제어 층(400)이 복합재 플라이(306)와 접촉될 때, 상응하는 오목부(350)의 공간(351)(도 6) 또는 부피를 100%까지 채우거나 또는 대체하도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 복합재 플라이(306)의 오목부(350)의 부피를 100%까지 채우거나 대체시키는 것은 복합재 프리폼의 총 수지 양을 줄일 수 있으며, 따라서 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 비강도 및/또는 비강성을 을 증가시킬 수 있는 경화된 복합재 물품(322)의 섬유 체적 비율(도시되지 않음)을 증가시킬 수 있다. 이와 관련하여, 최근 공지된 수지 습윤성 제어 층(400)은 종래의 툴링(tooling)(도시되지 않음) 또는 종래의 코어(도시되지 않음)를 이용하여 얻을 수 있는 섬유 체적 비율(도시되지 않음)에 비해 경화된 복합재 물품(322)의 섬유 체적 비율을 증가시키기 위한 수단을 나타낸다.
도 7을 참고하면, 수지 습윤 제어 층(400)의 일부 예시에서, 볼록부(406)는 오목부(350)(도 6)의 공간(351)(도 6) 또는 체적의 100% 미만으로 채우거나 대체시키도록 구성될 수 있으며, 이는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율(도시되지 않음)을 줄일 수 있는 한편, 볼록부(406)(도 7)를 성형하기 위한 제작 공차를 또한 완화시킬 수 있으며(예컨대, 증가시킬 수 있는) 및/또는 수지 습윤 제어 층(400)(도 12)이 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)(도 11)와 접촉되어 있을 때, 볼록부(406)(도 11)가 오목부(350)(도 11)와 정렬될 수 있게 하는 제작 공차(예컨대, 정밀도)를 완화시킬 수 있다. 하나의 예시에서, 볼록부(406)는 오목부(350) 체적의 70%까지 채우도록 구성되고 크기가 정해질 수 있다. 또 다른 예시에서, 볼록부(406)는 오목부(350) 체적의 50%까지 채우도록 구성되고 크기가 정해질 수 있다.
도 8은 도 7의 수지 습윤 제어 층(400)의 일부분에 대한 확대도이며, 복합재 플라이(306)(도 5)의 오목부(350)의 오목부 형상(도시되지 않음) 및 오목부 간격(354)(도 5)과 상보적으로 구성된 볼록부 형상(도시되지 않음) 및 볼록부 간격(412)의 예시를 나타낸다. 볼록부(406)는 오목부 깊이(352)(도 6) 및 오목부 크기(도시되지 않음) 및 오목부 간격(354)과 각각 상호보완적으로 구성된 볼록부 높이(408), 볼록부 베이스 폭(410), 및 볼록부 간격(412)을 구비할 수 있다.
도 7-8에 도시된 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은, 길이 방향(도시되지 않음) 및 폭 방향(도시되지 않음)을 따라 약 0.087(예컨대, ±0.005)인치의 오목부 간격(354)(도 5)을 갖도록 분석된, 직물 조직(318)(도 5)에 기초한 볼록부 간격(412)을 가진 패널(402, panel)로서 제작되었다. 직물 조직(318)에서의 오목부(350)(도 5)의 체적(미도시) 및 형상(미도시)의 분석은 오목한 측면(미도시)을 가진 거의 사다리꼴 단면(미도시)을 형성하는 볼록부(406)의 절단된 피라미드 형상에 영향을 미치며, 각각의 볼록부(406)는 약 0.004인치(예컨대, ±0.001)의 볼록부 높이(408)와 약 0.039인치(예컨대, ±0.003)의 볼록부 베이스 폭(410)을 갖는다. 비록 도 8의 볼록부(406)가 각 볼록부(406)의 길이방향(미도시) 및 폭 방향(미도시) 모두를 따라 중앙 수직 축(414)(도 8) 또는 수직 평면(미도시)에 대해 대칭으로 도시되어 있지만, 볼록부(406)는 하나 이상의 방향을 따라 비대칭일 수 있는 다양한 형상 중 임의의 하나로 형성될 수 있다. 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 수지 습윤 제어 층(400) 및 복합재 프리폼(300) 사이의 인터페이스(미도시)에 수지 주입을 용이하게 하기 위해 길이 방향(미도시)에 대해 비대칭이거나 및/또는 폭 방향에 대해 비대칭인 볼록부(406)를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 비대칭 볼록부 형상은 볼록부(406)의 적어도 한쪽 측면의 볼록부 표면과 플라이 표면 사이의 큰 틈(미도시)을 야기할 수 있으며, 오목부(350)에 플라이 표면의 수지 습윤을 보장하기 위해 볼록부와 플라이 표면(예컨대, 오목부(350)) 사이의 공간으로 상기 틈을 통과하여, 수지이 흐르게 할 수 있다.
알 수 있는 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 텍스처(404)(도 8)의 구성(예컨대, 표면 구조물(405)의 형태, 크기, 및 간격)은, 수지 습윤 제어 층(400)(도 8)과 접촉하여 배치되기 위해, 복합재 플라이(306)(도 5)의 구성에 영향을 받을 수 있다. 표면 구조물(405)(도 8)의 구성에 영향을 미칠 수 있는 복합재 플라이(306)(도 5)의 변수는 섬유 폭(미도시), 섬유 두께(미도시), 섬유 단면 형상(미도시), 섬유 간격(미도시), 및 복합재 플라이(306)의 타입(예컨대, 단방향, 직물 등)을 포함한다.
직물 조직(318)(도 5)을 위해, 직조 타입(예컨대, 일반, 새틴(satin) 등 - 미도시)은 표면 구조물(405)(도 7-8)의 간격에 영향을 줄 수 있다. 복합재 플라이(306)를 형성하는 섬유 가닥(314)(도 5)과 연관된 다른 변수는 수지 습윤 제어 층(400)(도 7-8)의 표면 구조물(405)의 구성에 영향을 끼칠 수 있다. 하나의 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 텍스처(404)(도 7)는 약 0.02-0.1인치 범위의 표면 구조물 간격, 그리고 약 0.02인치까지의 표면 구조물 깊이(미도시)를 가진 표면 구조물(405)을 포함할 수 있다. 그러나, 표면 텍스처(404)는 0.02인치보다 작거나 0.1인치보다 더 큰 표면 구조물 간격(미도시)과, 0.02인치보다 더 큰 표면 구조물 깊이(미도시)를 가진 표면 구조물(405)을 포함할 수 있다.
수지 습윤 제어 층(400)(도 8)이 성형 툴(102)(도 1), 카울 플레이트(106)(도 1), 또는 코어(358)(도 1)와 별개의 패널(402)(도 8)로 형성된 예시에서, 패널(402)은 패널(402)의 제작(예컨대, 가공)과 취급을 할 수 있는 두께(미도시)로 형성될 수 있다. 도 8의 예시에서, 패널(402)은 철, 알루미늄, 인바(InvarTM), 또는 다른 합금과 같은 금속 재질로서 상대적으로 강한 금속으로 가공될 수 있다. 대안으로서, 패널(402)은 세라믹 재질, 복합재질(예컨대, 탄소 섬유 강화 폴리머 매트릭스 재질), 또는 다른 타입의 재질로 형성될 수 있다. 임의의 예시에서, 패널(402)은 상대적으로 높은 면외 강성(예컨대, 급힘 강성)을 가진 재질로 형성될 수 있다.
하나의 예시에서, 패널(402)(도 7-8)은 알루미늄 플레이트의 적어도 한쪽 측면으로 가공된 표면 텍스처(404)(도 8)를 가진 알루미늄 플레이트(미도시)로 형성될 수 있다. 비-제한적인 예시에서, 알루미늄 플레이트는 다른 두께가 가능하지만 약 0.12인치의 두께로 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 패널(402)은 경화된 복합재 물품(도 2)의 여러 사본을 생산할 수 있도록 여러 경화 사이클(cycle)을 통해 패널(402)에 대한 내구성을 제공하는 임의의 두께로 제공될 수 있다. 그러나, 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은, 복합재 프리폼(300)의 윤곽이 형성된 플라이 표면(310)(도 19)의 전역 곡률(미도시) 및/또는 굴곡(미도시)과 같은, 복합재 프리폼(300)(도 19)의 윤곽(미도시)에 카울 플레이트(106)가 일치될 수 있도록, 면외 방향으로 상대적으로 유연하거나 잘 구부러질 수 있는 패널(402)로 형성될 수 있다.
이곳에 도시된 실시예들 중 임의의 하나에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 경화된 복합재 물품(322)(도 2) 제작과 연관된 처리 온도와 온도-호환되는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)(도 8)은 상대적으로 높은 경화 온도와 호환되는 재질로 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 화씨 475도(℉)까지의 경화 온도를 가진 비스말레이미드(bismaleimide)와 같은 복합재 조성물을 경화시키기 위해 화씨 650도(℉)까지의 온도에서 기계적으로 안정된 재질로 형성될 수 있다. 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 8)은 화씨 250도(℉)까지의 온도로 에폭시 수지(312)(도 4)을 경화하기 위한 호환 재질로 형성될 수 있다. 게다가, 수지 습윤 제어 층(400)을 위한 재질은 바람직하게 복합재 프리폼(300)(도 3)의 열팽창계수(CTE)와 호환되는 CTE를 갖는다. 더욱이, 재질은 바람직하게 여러 경화 사이클 이후 줄어들어 무시할만한 뒤틀림을 가진 수지 습윤 제어 층(400)의 구조적 무결성 및 형상을 유지하기 위해 상대적으로 높은 수준의 내구성을 갖는다. 재질은 또한 바람직하게 복합재 프리폼(300)과 화학적으로 호환될 수 있으며, 하기에서 더 자세하게 설명될 것처럼, 복합재 프리폼(300)의 수지(312)과 화학적으로 반응하지 않을 수 있다.
도 9는 배깅 시스템(202, bagging system)에 대한 분해도이며, 성형 툴(102)에 적층될 수 있는 복합재 프리폼(300)을 포함한다. 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300) 위에 배치될 수 있다. 도시된 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104)과 일체화될 수 있다. 카울 플레이트(106)는 또한 카울 플레이트(106)와 일체로 형성될 수 있는 수지 습윤 제어 층(400)을 가질 수 있는 카울 표면(108)을 포함할 수 있다. 각각의 수지 습윤 제어 층(400)은 다수의 표면 구조물(405)을 가진 표면 텍스처(404)를 포함할 수 있다. 표면 구조물(405)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104) 및/또는 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108)에 가공되거나, 금형 주조되거나, 성형되거나, 또는 일체로 형성될 수 있는 다수의 볼록부(406)(도 8)로 제공될 수 있다.
도 9를 참고하면, 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400) 패널(402)은 툴 표면(104) 및/또는 카울 표면(108)에 예컨대, 접착 본딩(bonding) 및/또는 기계적 체결에 의해 고정식으로 부착될 수 있다. 그러나, 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 패널(402) 위에 복합재 프리폼(300)을 적층하기 전에 성형 툴(102)에 배치될 수 있는 패널(402)과 같은 별개의 구성요소로 형성될 수 있다. 패널(402)의 복합재 프리폼(300)의 적층 다음으로, 수지 습윤 제어 층(400)을 가진 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)에 배치될 수 있다. 대안으로서, 수지 습윤 제어 층(400)을 가진 패널(미도시)은 카울 플레이트(106)가 패널(402) 위에 적용된 이후 복합재 프리폼(300) 위에 적용될 수 있다. 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102) 또는 카울 플레이트(106) 중 하나를 생략할 수 있다. 다른 예시에서, 패널(402)은 복합재 프리폼(300)에 배치될 수 있으며, 카울 플레이트(106)는 진공 백(204, vacuum bag)이 패널(402) 위에 직접 적용되도록 생략될 수 있다. 도시되지 않은 또 다른 예시에서, 패널(402)과 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)의 상부에서 생략될 수 있으며, 진공 백(204)은 복합재 프리폼(300) 위에 직접 적용될 수 있다.
도 10은 조립된 상태의, 도 9의 배깅 시스템(202)의 측면도를 나타낸다. 복합재 프리폼(300)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104)과 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108) 사이에 끼워질 수 있으며, 툴 표면(104) 및 카울 표면(108) 각각은 복합재 프리폼(300)과 접촉한 표면 텍스처(404)와 같은 수지 습윤 제어 층(400)을 포함할 수 있다. 전술한 것처럼, 표면 텍스처(404)는 수지 습윤 성능을 개선시킬 수 있으며, 이로써 툴 측면(302) 및 카울 측면(304)에 수지 습윤 제어 층(400) 없이 경화된 복합재 프리폼(미도시)에 나타날 수 있는 표면 공극에 비하여 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302) 및/또는 카울 측면(304)의 표면 공극(미도시)을 줄이거나 방지할 수 있다. 열 및/또는 압축 압력(214)은 복합재 프리폼(300)에 적용될 수 있다. 복합재 프리폼(300) 경화 과정은 수지(312)(도 4)의 점성을 줄이거나 및/또는 복합재 프리폼(300)에서의 수지(312)의 경화를 시작하거나 용이하게 하기 위한 열(212)의 적용을 포함할 수 있다.
도 11은 도 9의 카울 플레이트(106)와 복합재 프리폼(300)의 일부분에 대한 확대된 측면도이며, 카울 플레이트(106)의 일측에 형성된 표면 텍스처(404)를 나타낸다. 도시된 예시에서, 표면 텍스처(404)는, 전술한 것처럼, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 오목부(350)의 공간(351)(도 6) 또는 체적을 채우거나 대체하도록 크기가 정해지고 구성될 수 있는 볼록부(406)로서 구성된 다수의 표면 구조물(405)을 구비한다. 볼록부(406)는 복합재 프리폼(300)의 오목부 간격(354)(도 6)과 실질적으로 동일한 볼록부 간격(412)(도 8)으로 형성될 수 있다.
도 11을 또한 참고하면, 일부 실시예에서, 볼록부(406)(예컨대, 표면 구조물(405))는 오목부(350)의 공간(351)(도 6) 또는 체적의 적어도 일부분을 대체하도록 크기가 정해지고 구성될 수 있으며, 이로써 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)과 종래의 카울 플레이트(미도시) 또는 종래의 성형 툴(미도시) 사이의 인터페이스(미도시)에 오목부(350)를 또한 채울 수 있는 수지(312)을 막거나 대체하는 데 도움을 줄 수 있다. 볼록부(406)로 오목부(350)를 채움으로써 오목부(350)에서 수지(312)을 대체하거나 막는 것은 바람직하게 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및 비강성을 개선시킬 수 있으며, 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 높은 섬유 체적 비율을 야기할 수 있다. 게다가, 볼록부(406)는 오목부(350)의 공간(351)(도 6) 또는 체적 중 적어도 일부분을 대체할 수 있으며, 이로써 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)과 종래의 카울 플레이트(미도시) 내지 종래의 성형 툴(미도시) 사이의 인터페이스(미도시)에서 오목부(350)에 포집될 수 있는 공기 및 휘발성 물질과 같은 가스(미도시)를 막거나 대체하는 데 도움을 줄 수 있다. 오목부(350)에서의 수지(312)의 대체 또는 차단은 또한 수지(312)에 의해 생성되고, 툴 표면(104), 카울 표면(108), 및/또는 하나 또는 둘의 코어 표면(364)(도 19)과 접촉하는 복합재 프리폼(300) 표면(미도시) 근처 오목부(350)에 포집될 수 있는, 휘발성 물질의 전체적인 양을 줄일 수 있다. 이와 관련하여, 표면 구조물(405)(예컨대, 볼록부(406)) 및/또는 관통 두께 순응층(420)(도 18)의 일부분(426)(도 18)으로 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우는 것은 툴 표면(104), 카울 표면(108), 및/또는 코어 표면(364)(도 19)과 접촉하는 복합재 프리폼(300) 표면(미도시) 근처의 수지(312)에서의 휘발성 물질(미도시)의 감소의 결과로서 복합재 프리폼(300)의 습윤 성능을 증가시킬 수 있다. 복합재 프리폼(300)의 습윤 성능 증가는 복합재 프리폼(300)과 툴 표면(104), 카울 표면(108), 및/또는 코어 표면(364)(도 19) 사이의 상기 인터페이스(미도시)에서 가스(예컨대, 포집된 공기 및/또는 휘발성 물질)의 감소와 비례할 수 있다.
도 12는 복합재 프리폼(300)과 접촉하여 배치된 카울 플레이트(106)를 나타내며, 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)를 채우는 노브(406)를 나타낸다. 도시된 예시에서, 볼록부(406) 각각은 상응하는 오목부(350)의 체적의 대부분을 채우도록 구성될 수 있다. 복합재 프리폼(300)에 열(212)(도 10)이 가해질 때, 수지 점성의 감소 결과는 복합재 프리폼(300)의 표면 텍스처(404)와 플라이 표면(310)(도 11) 사이의 어떤 틈을 수지(312)(도 11)이 채울 수 있게 한다. 진공 백(204)(도 10)의 진공 적용(미도시)으로 야기된 압축 압력(214)은 복합재 프리폼(300)을 고화시킬 수 있으며 카울 플레이트(106)의 표면 텍스처(404)와 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306) 사이에 위치되거나 포집될 수 있는 공기(미도시)와, 수지(312)을 대체하는 데 도움을 줄 수 있다.
도 13은 카울 플레이트(106)(도 11)의 카울 표면(108)(도 11)으로 통합된 표면 텍스처(404)(도 11)를 이용하여 경화된 복합재 물품(322)의 사시도이다. 도 14는 도 13의 경화된 복합재 물품(322)의 일부분에 대한 평면도이며, 가장 바깥쪽 플라이(308)에 표면 텍스처(404)가 새겨진 것이 나타난다. 복합재 프리폼(300)의 섬유 가닥(314)과 오목부(350)(도 3)의 플라이 표면(310) 형상과 일치하는 표면 텍스처(404)를 제공함으로써, 경화된 복합재 물품(322)의 표면 공극(예컨대, 표면 자국(pitting))은 줄어들거나 방지될 수 있다.
도 15는 탄성 물질로 형성된 순응층(420)으로서 구성된 수지 습윤 제어 층(400)의 예시에 대한 사시도이다. 일부 예시에서, 순응층(420)은 성형 툴(102)(도 10)의 성형 표면과 통합될 수 있다. 순응층(420)은 또한 카울 플레이트(106)(도 10)의 카울 표면(108)(도 10)과 통합될 수 있다. 이와 관련하여, 순응층(420)은 카울 플레이트(106)(도 10)를 구비할 수 있다. 또 다른 예시에서, 순응층(420)은 복합재 프리폼(300)(도 19)의 내부 플라이(307)(도 19) 사이에 끼워질 수 있는 코어(358)(도 19)의 하나 또는 두 개의 코어 표면(364)(도 19)과 일체화될 수 있다. 대안으로서, 순응층(420)은 예컨대, 본드 접착 및/또는 기계적 체결을 통해, 성형 툴(102), 카울 플레이트(106)(도 10), 및/또는 코어(358)(도 19)와 영구적으로 결합될 수 있는 패널(420)(도 15)로 독립적으로 형성될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 순응층(420)은 성형 툴(102)에 제거 가능하게 적용될 수 있으며(예컨대, 비고정 부착) 이후에 복합재 프리폼(300)(도 10)이 순응층(420)에 적층될 수 있다. 독립된 순응층(420)은 복합재 프리폼(300) 위에 도포될 수 있으며 그 이후 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)의 진공백 작업과 경화 이전에 순응층(420)의 상부에 선택적으로 적용될 수 있다.
도 16은 순응층(420)이 관통 두께 방향(422)에 해당하는 층 두께(424)를 나타내는 순응층(420)의 일부분을 확대한 것이다. 전술한 것처럼, 순응층(420)은 탄성재질로 형성될 수 있다. 일부 예시에서, 탄성 재질은 고무, 실리콘, 우레탄, 열가소성 물질, 열경화성 물질, 및/또는 다른 탄성 재질의 시트(sheet)일 수 있다. 탄성 물질은, 탄성 물질이 복합재 프리폼(300)에 접착되지 않고 수지의 경화 변수를 물질적으로 변형하지 않으며(예컨대, 가속, 지연 등을 하지 않는) 또는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 물질 특성에 영향을 미치지 않는다는 의미를 갖는 것으로서, 바람직하게 수지(312)(도 14)과 화학적으로 반응하지 않을 수 있으며 및/또는 복합재 프리폼(300)의 섬유 재질(미도시)과 화학적으로 반응하지 않을 수 있다. 일부 예시에서, 순응층(420)은 순응층(420)이 복합재 프리폼(300)의 섬유 가닥(314)(도 14) 및 오목부(350)의 플라이 표면(310) 형상에 따를 수 있도록 0.002인치에서 0.12인치까지 범위의 층 두께(424)로 형성될 수 있다.
도 16을 또한 참고하면, 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 순응층(420)은 순응층(420)의 적어도 일부 국한된 부분(426)이 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채울 때까지, 복합재 프리폼(300)(도 18)의 가장 바깥쪽 플라이(308)(도 18)의 플라이 표면(310)에 대해 압축될 수 있다. 하나의 예시에서, 순응층(420)은 진공 압력(미도시)으로 진공 백(204)(도 10)에 의해 가해진 압축 압력(214)을 이용하여, 가장 바깥쪽 플라이(308) 및/또는 내부 플라이(도 19)와 같은 복합재 플라이(306)로 압축될 수 있다. 그러나, 순응층(420)은 기계 프레스(mechanical press, 미도시) 같은 기계적인 수단(미도시)을 이용하여 압축될 수 있다. 순응층(420)은, 표면 구조물(405)(예컨대, 볼록부(406) - 도 8)이 오목부(350)의 수지(312)과 가스 거품(미도시)을 대체하거나, 막고 또는 방지하는 전술한 방식과 유사한 방식으로, 복합재 프리폼(300)의 수지(312)(도 18)을 경화시키는 동안, 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채워서 오목부(350)의 수지(312) 및 가스 거품(미도시)을 대체하고 막거나 방지하기 위해, 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)을 초래하는 압축 압력(214) 수준으로 복합재 플라이(306)에 압축될 수 있다. 이와 관련하여, 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)에 의해 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우는 것은 수지(312)에 의해 생성되고 오목부(350)에 포집될 수 있는 휘발성 물질(미도시)의 전체적인 양을 줄일 수 있다. 순응층(420)(도 18)의 국부 변형 부분(426)(도 18)은 툴 표면(104), 카울 표면(108), 및/또는 코어 표면(364)(도 19)의 하나 또는 둘을 가진 복합재 프리폼(300) 표면(미도시)의 인터페이스(미도시)에서 가스(예컨대, 포집된 공기 및/또는 휘발성 물질)의 감소에 비례하여 복합재 프리폼(300)의 습윤 성능을 증가시킬 수 있다.
도 16에서, 앞서 나타낸 것처럼, 순응층(420)은 0.002 - 0.12인치 범위의 비압축된 층 두께(424)를 가질 수 있다. 그러나, 순응층(420)은 0.12인치보다 더 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 게다가, 순응층(420)은 바람직하게 수지 주입 중 및/또는 복합재 프리폼(300)의 경화 중과 같은 순응층(420)이 복합제 플라이(306)(예컨대, 가장 바깥쪽 플라이(308) 및/또는 내부 플라이(307) - 도 19)에 압축될 때, 복합재 프리폼(300)의 뒤틀림을 방지하는 층 두께(424) 및 듀로미터(durometer, 미도시) 또는 경도(예컨대, 쇼 에이 경도(Shore A hardness))로 제공된다.
도 17은 복합재 프리폼(300)과 조립되기 전, 순응층(420)으로 구성된 카울 플레이트(106)(도 12)의 일부분에 대한 단면도이다. 순응층(420)은 적어도 오목부 깊이(352)(도 6)만큼 클 수 있는 층 두께(424)를 가질 수 있다. 게다가, 순응층(420)은 순응층(420)이 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 탄성적으로 일치될 수 있도록 상대적으로 낮은 듀로미터로 또는 경도로 제공될 수 있다. 예를 들어, 순응층(420)은 70보다 작은 쇼 에이 경도를 가질 수 있다. 일부 예시에서, 순응층(420)은 20 - 70 범위의 쇼 에이 경도를 가질 수 있다. 또 다른 예시에서, 순응층(420)은 30 - 60 범위의 쇼 에이 경도를 가질 수 있다.
아래에 나타난 것처럼, 순응층(420)(도 17)의 경도계(예컨대, 쇼 에이 경도계)의 선정은 적어도 부분적으로 순응층(420)의 층 두께(424)에 기초할 수 있다. 이와 관련하여, 순응층(420)의 쇼 에이 경도 및 층 두께(424)의 조합은 복합재 프리폼(300)의 처리 중(예컨대, 고화 및/또는 경화 중) 복합재 프리폼(300)(도 17)의 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)(도 17)로 맞추질 것이다. 게다가, 전술한 것처럼, 순응층(420)은 바람직하게 수지 주입 중 및/또는 복합재 프리폼(300)의 경화 중과 같이 복합재 프리폼(300)의 뒤틀림을 막는 층 두께(424) 및 경도(예컨대, 쇼 에이 경도)로 제공된다.
도 18은 조립된 상태의 카울 플레이트(106)와 복합재 프리폼(300)의 측면도이다. 압축 압력(214)은 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350) 체적을 적어도 부분적으로 채우기 위해 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)을 야기하는 진공 백(204)(도 10)에 의해 순응층(420)에 적용될 수 있다. 도시된 예시에서, 순응층(420)은 오목부(350)로 순응층(420)의 순응을 허용하는 상대적으로 낮은 경도(예컨대, 낮은 쇼 에이 경도)를 가질 수 있다.
도 18-19에 대해, 전술한 것처럼, 순응층(420)에 대한 쇼 에이 경도의 선정은 진공 백(204)(도 10)에 진공 압력(미도시)을 가하는 중과 같은 복합재 프리폼(300)에 압축 압력(214)이 가해질 때, 순응층(420)이 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)를 변형시키고 적어도 부분적으로 채울 수 있도록 적어도 부분적으로 순응층(420)의 층 두께(424)에 따를 수 있다. 상대적으로 낮은 쇼 에이 경도(예, 30-50 범위)의 순응층(420)은 상대적으로 작은 층 두께(424)(예, 0.002-0.060인치)를 허용할 수 있으며, 반면 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)(도 18)이 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350) 체적의 적어도 일부분(예, 적어도 50%)을 채우고 일치될 수 있게 한다. 반대로, 상대적으로 높은 쇼 에이 경도(예, 50-70 범위)의 순응층(420)은 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)(도 18)이 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350) 체적의 적어도 일부분(예, 적어도 50%)에 일치하고 채울 수 있도록 상대적으로 큰 층 두께(424)(예, 적어도 0.060인치)로 될 수 있다.
도 19는 복합재 프리폼(300)의 내부에 위치한 코어(358)를 가진 복합재 프리폼(300)을 경화시키기 위한 배깅 시스템(202, bagging system)(도 9)의 분해 측면도이다. 코어(358)는 양쪽의 코어 표면(364)을 가질 수 있으며, 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307) 사이에 끼워질 수 있다. 일부 예시에서, 코어(358)는 상대적으로 낮은 밀도의 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 코어(358)는 발포체, 벌집구조, 발사나무(balsa wood), 또는 고분자 재료, 세라믹 재료 및/또는 금속 재료를 포함하는 어떤 다른 저밀도 물질로 형성될 수 있다. 테이퍼진 코어(358)는 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 비평면 전역 윤곽(미도시)을 야기할 수 있다.
도 19를 또한 참고하면, 하나의 예시에서, 카울 플레이트(106)는 테이퍼진 코어(358)의 결과로서 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 전역 윤곽(미도시)을 보완하도록 윤곽이 형성된 상대적으로 단단한 구성요소로 형성될 수 있다. 대안으로서, 카울 플레이트(106)는 카울 플레이트(106)가 다양한 다른 윤곽들 중 임의의 하나에 일치되게 하도록 면외 방향으로 신축성있는 재질의 시트로 형성될 수 있다. 일부 예시에서, 카울 플레이트(106)는 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 일치할 수 있게 구부러질 수 있는 탄성 재질로 형성될 수 있다. 비록 도 19가 복합재 프리폼(300)의 윤곽진 상부 표면(미도시)으로의 적용을 위해 카울 플레이트(106)가 포함된 수지 습윤 제어 층(400)를 나타내지만, 수지 습윤 제어 층(400)은 또한 복합재 프리폼(300)의 윤곽진 하부 표면(미도시)에 적용될 수 있다. 예를 들어, 하부 표면(미도시)을 보완하도록 윤곽이 형성된 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)과 연결될 수 있다(예, 일체형으로 형성되거나 제거가능하게 결합). 하나의 실시예에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 상대적으로 단단할 수 있으며 복합재 프리폼(300)의 하부 표면(미도시)의 전역 윤곽(미도시)을 보완하도록 윤곽이 형성될 수 있으며, 또는 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 하부 표면(미도시)의 전역 윤곽(미도시)에 수지 습윤 제어 층(400)이 일치될 수 있게 구부러질 수 있다.
도 19를 다시 참고하면, 전술한 것처럼, 일부 실시예에서, 코어(358)의 양쪽 코어 표면(364) 중 하나 또는 둘 모두는, 코어(358)와 접촉하는 내부 플라이(307)의 플라이 표면(310)을 상호 보완하도록 구성된 수지 습윤 제어 층(400)을 포함할 수 있다. 전술한 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)은 코어 표면(364)과 일체형으로 형성될 수 있으며, 또는 수지 습윤 제어 층(400)은 코어(358)에 본드 접착(미도시)과 같은 식으로 코어 표면(364)에 결합될 수 있는 별도의 패널(미도시)로서 제공될 수 있다. 코어(358)의 수지 습윤 제어 층(400)이 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307)와 매치될 때, 수지 습윤 제어 층(400)은 내부 플라이(307)의 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채울 수 있으며, 이로써, 수지 주입 및/또는 복합재 프리폼(300) 경화 중, 오목부(350)의 적어도 일부분의 수지(312)(도 1) 및 가스(미도시)를 막거나 대체할 수 있다. 전술한 것처럼, 오목부(350)에서의 수지(312)의 대체는 코어 표면(364)과 수지 습윱 제어 층(400)의 인터페이스(미도시)에서 수지(312)에 의해 발생된 휘발성 물질(미도시)의 저감을 야기할 수 있으며, 이로써, 상기 인터페이스(미도시)에 포집된 가스(예, 휘발성 물질, 미도시)의 양을 줄일 수 있으며, 이는 코어 표면(364)과 수지 습윤 제어 층(400)의 인터페이스(미도시)에서 표면 공극(미도시)을 줄이거나 막을 수 있다. 게다가, 오목부(350)의 수지(312)의 방지 및 대체는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율을 증가시키는 효과를 가질 수 있으며, 전술한 것처럼, 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및/또는 비강성의 개선을 야기할 수 있다.
이곳에 공지된 어떤 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은 표면 텍스처(404)(도 1), 순응층(420)(도 16), 또는 표면 텍스처(404)와 순응층(420)의 조합으로서 제공될 수 있다. 하나의 실시예에서, 수지 습윤 제어 층(400)은, 직물 조직(318)(도 5)의 텍스처(미도시)를 복제한 주형에서의 표면 텍스처(404)를 성형하기 위해, 건조한 직물 조직(미도시) 위에 상대적으로 낮은 듀로미터(예, 20-40의 쇼 에이 경도)의 고무(예, 실리콘 고무) 주형(미도시)을 성형함으로써, 표면 텍스처(404)를 가진 순응층(420)으로 제작될 수 있다. 생성된 실리콘 고무 주형(미도시)은 가장 바깥쪽 플라이의 오목부(미도시)를 채우는 표면 텍스처(미도시)를 가진 복합재 프리폼(미도시)의 툴 측면(미도시) 및/또는 부품 측면(미도시) 위에 직물 조직(미도시)의 가장 바깥쪽 플라이(미도시)에 적용될 수 있다. 그 유연성으로 인해(예, 상대적으로 낮은 쇼 에이 경도), 실리콘 고무 주형(미도시)은 또한, 예컨대, 복합재 프리폼(300)(도 19)에 포함될 수 있는 코어(도 19)의 테이퍼진 두께 부분의 코어 가장자리(360)(도 19)의 결과로서 발생된 가장 바깥쪽 플라이(308)(도 19)의 전역 윤곽과 같은, 복합재 프리폼(미도시)의 가장 바깥쪽 플라이(미도시)의 전역 윤곽(미도시)에 일치될 수 있다.
도 20은 도 19의 배깅 시스템(202)을 나타내는 측면도이며, 엣지 실란트(210, edge sealant)(도 20)를 이용하여, 성형 툴(102)에 복합재 프리폼(300)을 밀봉한 진공 백(204)을 나타낸다. 열(212)(도 10)과 압축 압력(214)(도 10)은 성형 툴(102)(도 19)의 수지 습윤 제어 층(400)과 카울 플레이트(106) 사이에 끼워진 복합재 프리폼(300)에 적용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 각각의 수지 습윤 제어 층(400)은 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310) 형상과 코어(358)에 인접한 내부 플라이(307)와 일치될 수 있으며, 이로써, 플라이 표면(310)의 균일한 습윤을 용이하게 하여 경화된 복합재 물품(322)(도 14)의 표면 공극을 줄이거나 방지하도록 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 일치하는 텍스처(미도시)를 찍어낼 수 있다.
도 21은 복합재 물품(322)(도 2)을 제작하는 방법(500)이 포함될 수 있는 하나 이상의 작업을 포함하는 흐름도를 나타내며, 이는 복합재 물품(322)의 표면 공극(미도시)을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 방법(500)은 하나 이상의 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)을 이용하여 복합재 프리폼(300)(도 1)의 툴 측면(302)(도 1), 카울 측면(304)(도 1) 및/또는 코어 측면(305)(도 1)의 습윤 성능을 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 습윤 성능은 수지(312)(도 1)에 의해 덮일 수 있는 표면 구역의 상대적인 양으로서 설명될 수 있다. 예를 들어, 100% 습윤 성능은, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)(도 1)의 100%가 복합재 프리폼(300)의 경화 도중, 수지(312)에 의해 덮힌 상태로서 설명될 수 있으며, 표면 공극이 전혀 없는 경화된 복합재 물품(322)을 야기할 수 있다. 전술한 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)(도 1)의 툴 표면(104)과 연관될 수 있다. 대안으로서 또는 부가적으로, 수지 습윤 제어 층(400)은 카울 플레이트(106)(도 1)의 카울 표면(108)과 연관될 수 있다. 또 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 코어(358)의 코어 표면(364)와 연관될 수 있다.
방법(500)의 단계(502)(도 21)는 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)과 복합재 프리폼(300)의 상보적인 매칭 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 방법(500)은 수지 습윤 제어 층(400)과 다수의 오목부(350)를 가진 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302) 및 카울 측면(304) 중 적어도 하나의 가장 바깥쪽 플라이(308)를 상보적으로 매칭시키는 단계를 포함할 수 있다. 대안으로 내지 부가적으로, 방법은 수지 습윤 제어 층(400)과 복합재 프리폼(300)의 코어 측면(305)(도 19)의 내부 플라이(307)(도 19)를 상보적으로 매칭시키는 단계를 포함할 수 있다. 단계(502)의 수행은 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)을 포함하는 툴 표면(104)(도 1)을 가진 성형 툴(102)(도 1)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 성형 툴(102)은 이에 한정하지 않지만, 철, 알루미늄, 인바아(InvarTM), 복합재료, 세라믹 재료, 또는 다른 재료를 포함하는 어떤 적합한 금속 내지 비금속 재질로 형성될 수 있다. 전술한 것처럼, 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104)과 일체화될 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104)으로, 가공, 주조, 성형, 또는 형성될 수 있는 표면 텍스처(404)일 수 있다.
예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)(도 9)과 별개의 구성요소로서 형성되며, 방법(500)(도 21)은 수지 습윤 제어 층(400)(도 11)을 성형 툴(102)에 제거 가능하게 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 볼록부(406)(도 11)와 같은 다수의 표면 구조물(405)(도 11)로 형성된 표면 텍스처(404)(도 11)이며, 방법(500)은 수지 습윤 제어 층(400)을 복합재 프리폼(300)(도 11)의 가장 바깥쪽 플라이(308)(도 11)와 접촉하여 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복합재 프리폼(300)의 가장 바깥쪽 플라이(308)는 다수의 오목부(350)(도 11)를 가진 직물 조직(318)(예, 프리프레그(prepreg))이며, 방법(500)은 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 표면 텍스처(404)의 표면 구조물(405)을 오목부(350)와 정렬하여 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 복합재 프리폼(300)은 내부 플라이(307)(도 19) 사이에 끼워진 코어(358)(도 19)를 포함하며, 방법(500)은 코어 표면(364)(도 19)의 수지 습윤 제어 층(400)을 내부 플라이(307)(도 19)의 플라이 표면(310)(도 19)과 접촉하여 배치하는 단계를 포함할 수 있다.
방법(500)의 단계(504)(도 21)는 오목부(350)의 적어도 일부분을 수지 습윤 제어 층(400)으로 적어도 부분적으로 채우는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 다수의 표면 구조물(405)을 가진 표면 텍스처(404)를 구비한 수지 습윤 제어 층(400)의 하나의 실시예에 대해서, 수지 습윤 제어 층(400)과 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)(예, 가장 바깥쪽 플라이(308) 내지 내부 플라이(307))를 매치시키는 단계는 오목부(350)(도 3) 중 적어도 일부를 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 텍스처(404)의 상응하는 표면 구조물(405)(예, 볼록부(406))로 채우는 단계를 야기할 수 있다. 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 표면 구조물(405)은 복합재 프리폼(300)(미도시)의 플라이 표면(310)의 복잡한 윤곽(예, 다수의 오목부(350)-도 3)을 상호 보완하도록 구성될 수 있다. 하기에 나타난 것처럼, 적어도 부분적으로 오목부(350)를 채우는 것은 오목부(350)에 수지의 진입을 차단할 수 있으며, 이는 수지 습윤 제어 층(400)과 플라이 표면(310)의 인터페이스(미도시) 근처에서의 수지(312)에 의해 발생된 휘발성 물질(미도시)을 줄일 수 있으며, 이로써, 표면 공극을 야기하는 오목부(350)에 포집될 수 있는 휘발성 물질(미도시)을 막는 데 도움을 줄 수 있다. 또한 하기에 나타난 것처럼, 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우는 것은 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율을 증가시킬 수 있으며, 이는 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및/또는 비강성을 증가시킬 수 있다.
방법(500)의 단계(506)(도 21)는, 수지 습윤 제어 층(400)의 상보적인 구조(401)(도 12 - 예, 표면 구조물(405); 국부 변형 부분(426) - 도 18)에 의해 적어도 부분적으로 채워지거나 점유될 수 있는, 오목부(350)의 적어도 일부분의 공간에 수지(312)(도 19) 및/또는 가스(미도시)가 들어가는 것을 막는 단계를 포함할 수 있다. 하나 이상의 오목부(350) 내에 수지(312) 및/또는 가스가 있는 것은 복합재 프리폼(300)의 고화 및/또는 경화 중 수지 습윤 제어 층(400)에 의해서 오목부(350)를 적어도 부분적으로 점유하거나 채우는 것을 막을 수 있다. 하기에 더 자세히 설명되는 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)과 복합재 플라이(306)의 매칭의 결과로서, 오목부(350)를 채우는 단계는 수지(312) 및/또는 공기(미도시)가 오목부(350)로 들어가거나 이를 점유하는 것을 막거나 대체하는 것을 초래할 수 있으며, 바람직하게 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 표면 공극을 줄이거나 방지할 수 있다.
게다가, 오목부(350)를 채움으로서, 방법(500)은 수지 습윤 제어 층(400)과 플라이 표면(310)의 인터페이스(미도시) 근처에서 수지(312)에 의해 발생된 휘발성 물질(미도시)를 줄이는 단계를 포함할 수 있으며, 이로써, 플라이 표면(310)과 수지 습윤 제어 층(400) 사이의 인터페이스(미도시)에서 오목부(350)에 포집될 수 있는 휘발성 물질(미도시)을 막는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 방법은, 수지 습윤 제어 층(400)으로 오목부(350)를 채움으로 인해 오목부(350)의 수지(312)의 대체 및/또는 차단의 결과로서, 경화된 복합재 물품(322)의 비강도 및/또는 비강성의 증가를 야기함에 따라 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율을 증가시키는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 것처럼, 방법은, 수지 습윤 제어 층(400)과 플라이 표면(310) 사이의 인터페이스(미도시) 근처의 수지(312)의 휘발성 물질(미도시)의 감소에 비례하여 플라이 표면(310)의 습윤 성능을 증가시키기 위해, 오목부(350)를 적어도 부분적으로 관통 두께 순응층(420)(도 18)의 표면 구조물(405)(예, 볼록부(406) - 도 8) 및/또는 국부 변형 부분(426)(도 18)으로 채우는 단계를 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 전술한 것처럼, 관통 두께 방향(422)(도 11)을 따라 순응되는 순응층(420)(도 18)으로 구성될 수 있다. 방법(500)(도 21)은 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)(예, 가장 바깥쪽 플라이(308) 내지 내부 플라이(307) - 도 19)와 접촉하여 순응층(420)을 배치하는 단계와, 순응층(420)의 국부 변형 부분으로 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채움으로써 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)에 대해 순응층(420)을 압축하는 단계를 포함할 수 있다. 다른 예시에서, 복합재 프리폼(300)은 프리프레그 복합재 플라이(미도시)로 형성될 수 있으며 순응층(420)은 경화 전에 수지(312)의 점성을 줄이기 위해 복합재 프리폼(300)으로 열(212)(도 1)을 가하기 전, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 대해 압축될 수 있다. 도 18에 도시된 것처럼, 방법은, 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)이 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우도록, 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310)에 대해 순응층(420)을 압축하는 압축 압력(214)을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 국부 변형 부분의 적어도 일부분이 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채울 때, 순응층(420)은 수지 습윤 제어 층(400)으로서 기능하게 된다.
전술한 것처럼, 순응층(420)은 탄성 물질로 형성될 수 있다. 하나의 예시에서, 탄성 물질은 사용될 수 있는 관통 두께 방향의 순응성을 가진 다른 형태의 탄성 물질일 수도 있지만 실리콘 고무일 수 있다. 순응층(420)은 성형 툴(102), 카울 플레이트(106), 또는 코어(358)에 고정식으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 순응층(420)은 성형 툴(102) 및/또는 카울 플레이트(106)(도 12)에 본드 접착되거나 및/또는 기계적으로 채결될 수 있다. 순응층(420)은 또한 코어(358)(도 19)의 양쪽 코어 표면(364)(도 19)의 한쪽 또는 두 쪽에 본드 접착되거나 및/또는 기계적으로 체결될 수 있다. 대안으로서, 복합재 플라이(306) 및/또는 순응층(420)의 층이 순응층(420)의 상부에 카울 플레이트(106)를 배치함으로써 선택적으로 이어지는 복합재 프리폼(300) 위에 설치될 수 있기 전에, 순응층(420)은 성형 툴(102)(도 10)에 제거 가능하게 적용될 수 있는 별도의 구성요소(미도시)로서 제공될 수 있다.
전술한 것처럼, 방법(500)(도 21)은 복합재 프리폼(300)을 성형하기 위해 성형 툴(102)에 하나 이상의 복합재 플라이(306)를 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 성형 툴(102)(도 9)은 수지 습윤 제어 층(400)(도 9)을 포함하며, 방법은 수지 습윤 제어 층(400) 위에 복합재 플라이(도 9)를 적층하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 복합재 플라이(306)는 프리프레그 복합재 플라이(미도시)일 수 있다. 그러나, 다른 예시에서, 방법은 건조 섬유 복합재 플라이(미도시)와 같은 건조 섬유 프리폼(미도시)을 적층하고, 이후 이에 한정하진 않지만, 진공 보조 수지 이송 몰딩(vacuum-assisted resin transfer molding, VARTM), 수지 이송 몰딩(RTM), 수지 필름 주입(RFI), 또는 다른 습윤 적층 공정을 포함하는 다양한 수지 주입 공정 중 임의의 하나를 이용하여 건조 섬유 프리폼으로 수지(312)(도 1)를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)의 표면(미도시)은 수지 습윤 제어 층(400)과 접촉한 복합재 플라이(미도시)의 플라이 표면(310)의 윤곽 내지 표면 구조물(미도시)과 상보적인 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 플라이(306)(도 5)의 플라이 표면(310)(도 2)의 복잡한 윤곽(311)(예, 다수의 오목부(350) - 도 3)에 상보적으로 구성된 표면 구조물(미도시)을 가질 수 있다. 플라이 표면(310)의 상기 복잡한 윤곽(311)은 직물 조직(318)(도 5) 복합재 플라이(306)의 섬유 가닥(314)(도 3-5)을 가로지르는 파도 형상의 결과로 일어날 수 있으며, 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)의 오목부(350)(도 4)를 야기한다.
전술한 것처럼, 복합재 플라이(306)(도 9)는 수지 습윤 제어 층(400)(도 9)이 복합재 프리폼(300)(도 9)의 플라이 표면(310)(도 9)의 형상과 일치하도록 적층될 수 있다. 예를 들어, 수지 습윤 제어 층(400)은 수지 주입 전에 표면 텍스처(404) 위에 적층된 복합재 프리폼(300)의 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310)의 오목부(350)(도 9)와 상보적으로 형성된 표면 구조물(405)(도 9)을 가진 표면 텍스처(404)(도 9)로서 제공될 수 있다. 전술한 것처럼, 방법은 표면 텍스처(404) 위에 복합재 플라이(306)를 적층할 때, 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310)(도 9)의 오목부(350)의 공간(351)(도 6) 또는 체적을 적어도 부분적으로 채우는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 수지 습윤 제어 층(400)의 표면 텍스처(404)를 다수의 오목부(350) 내에 상응하게 중첩된 다수의 볼록부(406)를 가진 복합재 플라이(306)(도 9)와 접촉하여 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 오목부(350)를 채우는 과정은, 전술한 것처럼, 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 표면 공극을 야기할 수 있는 오목부(350)의 수지(312) 및/또는 공기를 대체시킬 수 있다. 전술한 것처럼, 하나의 예시에서, 표면 구조물(405)(예, 볼록부(406)) 각각은 직물 조직(318)(도 9)의 상응하는 오목부(350)의 체적의 적어도 50%를 채우도록 크기가 정해지고 구성될 수 있다. 더욱 바람직하게, 다른 예시에서, 표면 구조물(405) 각각은 상응하는 오목부(350)의 체적의 90-100%로 채우기 위한 크기로 구성될 수 있다.
일부 예시에서, 복합재 프리폼(300)(도 19)을 적층하는 과정은 복합재 프리폼(300)의 내의 내부 플라이(307) 사이에 코어(358)(도 19)를 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 코어(358)는 상대적으로 낮은 밀도의 재질로 형성될 수 있으며, 두께 방향으로 테이퍼져 있거나 그렇지 않을 수 있는 코어 가장자리(360)(도 19)를 포함할 수 있다. 추가 복합재 플라이(306)는 복합재 프리폼(300)의 원하는 두께를 얻을 때까지 코어(358) 위에 적층될 수 있다. 코어(358)(도 19)를 포함하는 복합재 프리폼(300)에 대해, 방법(500)은 적층 도중, 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307)(도 19)에 코어 표면(364)(도 19)의 수지 습윤 제어 층(400)을 매치시키는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 것처럼, 수지 습윤 제어 층(400)은 코어(358)의 양쪽 코어 표면 중 한쪽 또는 두쪽 모두에 일체형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 표면 텍스처(404)는 복합재 프리폼(300)에 코어(358)를 적용하거나 설치하기 전에 코어(358)의 양쪽 코어 표면(364)의 한쪽 내지 양쪽에 가공 또는 주조될 수 있다.
대안으로서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 19)은 별도의 패널(미도시) 위에 코어(358)(도 19)를 설치하기 전에 내부 플라이(307)(도 19)와 매치될 수 있는 독립된 패널(미도시)로서 제공될 수 있다. 또 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 코어(358)의 양쪽면의 코어 표면(364)과 연결될 수 있는 수지 습윤 제어 층(400) 위에 내부 플라이(307)를 적층한 다음, 복합재 프리폼(300)에 코어(358)를 적용하거나 설치하기 전에 코어(358)의 한쪽에서 코어 표면(364)(도 19)과 조립(예, 본드 접착)될 수 있다. 복합재 프리폼(300)의 적층은 코어(358)의 상부에 위치한 내부 플라이(307) 위에 추가적으로 복합재 플라이(306)(도 19)를 적층하는 단계를 포함할 수 있다.
일부 예시에서, 방법(500)(도 21)은 복합재 프리폼(300) 위에 카울 플레이트(106)(도 11)를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 전술한 것처럼, 카울 플레이트(106)는 수지 습윤 제어 층(400)(도 11)을 선택적으로 포함하는 카울 표면(108)(도 11)을 포함할 수 있다. 방법은 카울 플레이트(106)의 수지 습윤 제어 층(400)이 복합재 프리폼(300)(도 11)의 가장 바깥쪽 플라이(308)와 접촉하여 배치되는 식으로 복합재 프리폼(300) 위에 카울 플레이트(106)를 적용하는 단계를 포함할 수 있다. 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)(도 11)의 윤곽(미도시)에 적어도 부분적으로 일치되도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)(예, 내부 플라이(307) 및 가장 바깥쪽 플라이(308))는 다수의 표면 구조물(405)을 가지는 표면 텍스처(404)(도 11)로서 제공된 수지 습윤 제어 층(400)과 다수의 오목부(350)를 가진 직물 조직(318)(도 11)으로 형성되며, 방법(500)은 표면 구조물(405)이 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)의 오목부(350)(도 11)를 채우도록 복합재 플라이(306)(도 11)와 표면 구조물(405)을 정렬시키는 단계를 포함할 수 있다.
전술한 것처럼, 일부 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)은 카울 플레이트(106)(도 11)와 일체형으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 카울 플레이트(106)는 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108)(도 11)으로 가공되거나 주조될 수 있는 표면 텍스처(404)(도 11)를 가진 금속 재질(예, 알루미늄)로 형성될 수 있다. 다른 예시에서, 수지 습윤 제어 층(400)(도 11)은 카울 플레이트(106)가 수지 습윤 제어 층(400) 위에 적용된 이후 복합재 프리폼(300) 위에 제거 가능하게 적용될 수 있는 별개의 구성요소로서 제공될 수 있다.
전술한 것처럼, 현재 공지된 방법(500)(도 21)은, 성형 툴(102)(도 10) 및/또는 카울 플레이트(106)의 수지 습윤 제어 층(400)(도 10)을 이용하여, 수지 습윤 제어 층(400)을 통해 오목부(350)를 적어도 부분적으로 채우는 것에 의한 복합재 프리폼(300)(도 10)의 툴 측면(302)과 카울 측면(304)의 습윤 성능을 제어하는 수단을 제공할 수 있다. 습윤 성능의 제어는 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302)(도 10) 및/또는 카울 측면(304)의 플라이 표면(310)(도 10) 전반에 걸쳐 또는 플라이 표면(310)을 따라서 균일하게 수지(312)를 분포시킬 수 있다. 일부 예시에서, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)과 접촉하여 수지 습윤 제어 층(400)을 배치함으로써, 복합재 프리폼(300)의 오목부(350)(도 9)는 채워질 수 있고, 수지(312) 및 공기 주머니(미도시)가 오목부(350)에 들어가거나 형성되는 것을 방지할 수 있다.
프리프레그 복합재 플라이(미도시)로 형성된 복합재 프리폼(300)(도 1)의 경우, 수지 습윤 제어 층(400)(도 1)은, 수지 점성을 줄이게 하는, 프리프레그 복합재 플라이(미도시)의 가열 이전에, 복합재 프리폼(300)(도 1)의 플라이 표면(미도시) 적용될 수 있으며, 인접한 섬유 가닥(314)(도 1) 사이의 틈(미도시) 내에 포함되는 복합재 플라이 전반에 걸쳐, 감소된 점성의 수지(312)(도 1)의 주입을 용이하게 한다. 프리프레그 복합재 플라이(미도시)의 오목부(350)를 채우는 것은, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(미도시)과 수지 습윤 제어 층(400) 사이의 인터페이스(미도시)에서, 감소된 점성의 수지(312)(도 1)가 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(미도시) 위를 균일하게 덮게 할 수 있다. 건조 섬유 프리폼(미도시)으로 형성된 복합재 프리폼(300)의 경우, 수지 습윤 제어 층(400)은, 복합재 프리폼(300)으로 수지(312)을 주입하여 오목부(350)의 공기 주머니(미도시)를 방지하기 전에, 건조 섬유 프리폼(미도시)의 플라이 표면(미도시)의 오목부(350)를 채울 수 있다.
방법(500)의 단계(508)(도 21)는 복합재 프리폼(300)을 경화시키기 위해 열(212)(도 10) 및 압축 압력(214)(도 1)을 가하는 단계를 포함할 수 있다. 성형 툴(102), 복합재 프리폼(300), 카울 플레이트(106), 및/또는 코어(358)의 조립과 연관된 수지 습윤 제어 층(400)은 도 10에 도시된 것처럼 진공 백으로 성형될 수 있다. 열(212)은 오토클레이브(200)(도 1) 또는 대류식 오븐(201)(도 1) 내에서의 대류 가열(미도시)을 포함하는 어떤 적합한 수단에 의해 적용될 수 있으며, 저항 요소(미도시) 또는 가열 패드(미도시), 복사 가열(미도시)과 같은 복합재 프리폼(300)의 직접 가열, 또는 다른 적합한 가열 수단에 의해 적용될 수 있다. 압축 압력(214)은 진공 백(204)에 진공을 뽑아냄으로써 복합재 프리폼(300)에 적용될 수 있다. 압축 압력(214)은 복합재 프리폼(300)을 고화시킬 수 있으며, 초과된 수지(312)(도 1), 휘발성 물질(미도시), 가스, 및 습기를 제거할 수 있고, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)(예, 상부 표면 내지 하부 표면- 미도시)을 따라 및/또는 관통하여 복합재 프리폼(300) 내에 수지(312)의 균일한 분배를 촉진할 수 있다. 오토클레이브 압력(미도시)은 진공 백(204)에 진공에 의해 제공된 압축 압력(214)을 늘리기 위해 적용될 수 있다. 일부 예시에서, 압축 압력(214)의 적용은 수지 습윤 제어 층(400)이 플라이 표면(310)의 오목부(350)를 채움으로써 그 크기를 증가시킬 수 있으며, 오목부(350)의 수지(312) 및/또는 가스(예, 휘발성 물질)의 대체 또는 방지를 야기할 수 있으며, 이는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)의 섬유 체적 비율의 증가를 야기할 수 있고, 또한 수지 습윤 제어 층(400)과 접촉한 플라이 표면(310)(도 19)의 표면 공극을 줄이거나 막을 수 있다.
배깅 시스템(202, bagging system)은 카울 플레이트(106)(도 20)가 없을 때 복합재 프리폼(300)(도 20)에 압축 압력(214)(도 20)의 균일한 적용을 용이하게 하기 위해 브리더 층(breather layer)(미도시)과 같은 하나 이상의 층(미도시)을 포함할 수 있다. 경화된 복합재 물품(322)(도 1)으로부터 진공 백(204)(도 10)의 제거를 용이하게 하기 위해 릴리즈 층(release layer, 미도시)과 같은 추가 층(미도시)이 배깅 시스템(202)에 포함될 수 있다. 복합재 플라이(306)(도 20)를 적층하기 전에, 경화 중 복합재 프리폼(300)에 수지 습윤 제어 층(400)(도 10)을 본드 부착하는 것을 막기 위해, 박리 코팅 또는 필름(미도시)이 성형 툴(102)(도 10) 및/또는 카울 플레이트(106)의 수지 습윤 제어 층(400)에 적용될 수 있다. 복합재 프리폼(300)이 도 10 및 도 20의 진공 백 작업에 도시되어 있지만, 복합재 프리폼(300)의 고화 및/또는 경화는 이에 한정하지 않지만, 기계 프레스 또는 다른 압축 수단을 포함하여, 압축 압력(214)을 적용하기 위한 다른 수단을 이용하여 수행될 수 있다.
방법(500)(도 21)의 단계(510)는 복합재 프리폼(300)(도 1)에 열(212)(도 1)을 가하는 것에 대응하여, 복합재 프리폼(300)(도 1)의 수지(312)(도 1)의 점성을 줄이는 단계를 포함할 수 있다. 게다가, 복합재 프리폼(300)에 가해진 열(212)은 경화를 촉진하기 위해 열경화성 수지(312)의 중합체의 가교 결합을 개시시킬 수 있다. 그러나, 일부 예시에서, 복합재 프리폼(300)은 열(212)의 적용 없이 수지(312)의 경화를 허용하는 재료 시스템에 제공될 수 있다.
방법(500)의 단계(512)(도 21)는 수지 습윤 제어 층(400)(도 20)으로 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우는 것에 대응하여 복합재 프리폼(300)(도 20)의 툴 측면(302)(도 20) 및/또는 카울 측면(304)(도 20)의 플라이 표면(310)(도 20)의 표면 공간(미도시)을 통과하여 수지(312)을 균일하게 분배하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 예시에서, 압축 압력(214)(도 20)의 적용은 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302)(도 20) 및/또는 카울 측면(304)(도 20)에 플라이 표면(310) 전체의 습윤 성능을 허용하기 위해 수지 흐름을 촉진할 수 있다. 전술한 것처럼, 복합재 프리폼(300)의 플라이 표면(310)에 수지 습윤 제어 층(400)을 일치시키는 것은 플라이 표면(310)의 균일한 습윤을 용이하게 할 수 있다. 상기 균일한 습윤은 종래의 카울 플레이트(미도시)와 섬유 가닥(314)(도 18)의 윤곽 사이에서 일어날 수 있는 틈(미도시) 그리고 복합재 플라이(306)(도 20)의 플라이 표면(310)을 형성하는 오목부(350)의 감소 내지 대체의 결과로서 일어날 수 있다.
방법(500)(도 21)의 단계(514)는, 가장 바깥쪽 플라이(도 19) 및/또는 내부 플라이(도 19)를 포함하는 복합재 플라이(306)(도 1) 중 하나 이상의 플라이 표면(310)(도 1)에 표면 공극(미도시)이 제거되어 있거나 존재하지 않는 경화된 복합재 물품(322)(도 2)으로 복합재 프리폼(300)을 경화시키는 단계를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 복합재 프리폼(300)은 코어(358)(도 19)를 포함한다. 일부 예시에서, 경화된 복합재 물품(322)은 툴 측면(302)(도 1), 카울 측면(304)(도 1), 및/또는 코어 측면(305)(도 1)에 표면 피팅이 전혀 없을 수 있다. 상기 나타낸 것처럼, 복합재 프리폼(300)(도 9)을 경화하는 단계는 열(212)(도 10) 및/또는 압축 압력(214)(도 10)의 적용에 의해 용이해질 수 있다. 경화 단계 도중, 복합재 프리폼(300)의 온도는 경화가 마무리될 때까지 하나 이상의 유지 기간동안 하나 이상의 경화 온도로 증가되고 유지될 수 있으며, 그 후, 복합재 프리폼(400)의 온도는 열(212)의 적용을 중단함으로써 줄어들 수 있다. 바람직하게, 성형 툴(102)의 툴 표면(104)과 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108) 및/또는 코어(358)(도 1)의 하나 이상의 코어 표면(354)과 수지 습윤 제어 층(400)을 포함함으로써, 경화된 복합재 물품(322)의 표면 공극(미도시) 내지 표면 피팅(미도시)은 충분히 줄어들거나 방지될 수 있다.
도 22는 이곳에 공지된 하나 이상의 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)을 이용하여 제작될 수 있는 하나 이상의 복합재 물품(322)(도 1)을 포함하는 항공기(614)의 사시도를 나타낸다. 항공기(614)는 전단부에 노즈(618, nose)와 후단부에 꼬리날개(620)를 포함하는 동체(616)를 구비할 수 있다. 꼬리날개(620)는 수직 꼬리날개(624)와 하나 이상의 수평 꼬리 날개(622)를 구비할 수 있다. 게다가, 항공기(614)는 동체(616)에서 양쪽으로 바깥쪽으로 연장된 한 쌍의 날개(628)를 구비할 수 있다. 하나 이상의 추진 유닛(626)은 항공기(614)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 추진체는 날개(628)에 지지될 수 있다.
비록 도 22가 일반적으로 상업적인 항공기(614)로 대표되지만, 이곳에 공지된 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)은, 고정익 항공기, 회전익 항공기, 및 어떤 다양한 다른 타입의 항공기를 포함하는 상업용, 민간 및 군사용을 포함하는 임의의 타입의 항공기를 위한 복합재 물품(322)(도 1)을 제작하기 위해 구현될 수 있다. 더욱이, 이곳에 공지된 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)은 이에 한정하지 않지만, 미사일, 로케트, 발사 장치, 위성을 포함하는 우주 비행체에 사용될 수 있는 복합재 물품(322)(도 1)을 제작하기 위해 구현될 수 있다. 게다가, 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)은 임의의 타입의 자동차 및 임의의 타입의 선박을 포함하는 지상 기반 탑승 수단을 위한 복합재 물품(322)(도 1)을 제작하기 위해 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)은, 이에 한정하진 않지만, 모든 타입의 시스템, 조립체, 하위조립체, 또는 빌딩 및 다른 지상 기반 구조물을 포함하는 구조를 포함하는 임의의 타입의 차량 또는 비차량용 적용을 위한 복합재 물품(322)(도 1)을 성형하기 위해 구현될 수 있다.
도 23을 참고하면, 본 발명의 실시예는 도 23에 도시된 것과 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(600)과 도 24에 도시된 항공기(614)의 맥락으로 설명될 수 있다. 사전 제작 중, 도시된 방법(600)은 항공기(614)의 사양 및 설계(601)와 자제 조달(602)을 포함할 수 있다. 항공기(614)의 생산, 구성요소 및 서브 어셈블리 제조(604)와 시스템 통합(606) 중 나타날 수 있다. 이후, 항공기(614)는 인증 및 인도(608) 단계를 거쳐, 서비스 중(610)으로 이어질 수 있다. 고객에 의한 서비스 중(610), 항공기(614)는 규칙적인 유지보수 및 점검(612) 단계(또한 수정, 재구성, 보수 등이 포함될 수 있는)가 예정될 수 있다. 하기에 언급된 것처럼, 현재 공지된 시스템(100)(도 1)과 방법(도 21)은 자재 조달(602) 및/또는 구성요소 및 서브어셈블리 제조(604) 중에 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)(도 1) 및 방법(도 21)은, 이에 한정하지 않지만, 항공기(614)의 기체(630) 및/또는 내부(632)를 포함하는 항공기(614)의 다양한 다른 항공기 구성요소(미도시) 중 하나의 구성요소 및 서브어셈블리 제조, 수정, 재구성, 및/또는 보수를 위해 구현될 수 있다.
방법(600)(도 23)의 각각의 단계는 시스템 인테그레이터(system integrator), 제3자, 및/또는 운영자(예, 고객)에 의해 수행될 수 있다. 이러한 설명의 목적에 대해, 시스템 인테그레이터에는 많은 항공기 제조사와 주요 시스템 하청업체가, 이에 국한되지 않고, 포함될 수 있으며; 제3자에는 많은 판매업체와 하청업체 및 공급자가, 이에 국한되지 않고, 포함될 수 있고;그리고 운영자에는 항공사, 임대차 회사, 군사 기업, 서비스 기관 등이 포함될 수 있다.
도 24에 도시된 것처럼, 도시된 방법(600)에 의해 생산된 항공기(614)는 다수의 높은 수준의 시스템(634)과 내부(632)로 구성된 기체(630)를 포함할 수 있다. 높은 수준의 시스템(634)은 하나 이상의 추진 시스템(636), 전기 시스템(638), 유압 시스템(640), 및 환경 시스템(642)을 포함할 수 있다. 많은 다른 시스템(634이 포함될 수도 있다. 현제 공지된 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(도 21)은 항공기(614)(도 22)의 생산, 구성요소 및/또는 하위어셈블리 제조(604) 중 및/또는 항공기(614)의 시스템 통합(606) 중에 구현될 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)(도 1) 및/또는 방법(500)(또 21)은 동체(616)(도 22), 수직 꼬리날개(624)(도 22), 수평 꼬리날개(622)(도 22), 및/또는 날개(628)(도 22)와 같은 기체(630)로 통합될 수 있는 복합재 물품(322)(도 2)을 제작하기 위해 구현될 수 있다. 시스템(100)(도 1) 및 방법(500)(또 21)은 또한 항공기(614)의 하나 이상의 높은 수준의 시스템(634) 및/또는 내부(632)에 포함될 수 있는 하나 이상의 항공기 구성요소를 제작하기 위해 구현될 수 있다. 비록 항공 산업의 예시로 도시되었지만, 본 발명의 원리는 자동차 산업과 같은 다른 산업에 적용될 수 있다.
이곳에 예시된 장치 및 방법은 제조 및 서비스 방법(600)(도 23)의 단계 중 임의의 하나 이상에 채용될 수 있다. 예를 들어, 제작 과정에 상응하는 구성요소 또는 서브 어셈블리(subassemblies)는 항공기(614)(도 22)가 서비스 중에 있는 동안 생산된 구성요소 또는 서브 어셈블리와 유사한 방식으로 조립 또는 제작될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 이들의 조합은 제조 단계 중에, 예를 들어, 항공기(614)의 비용 절감 또는 실질적인 조립 시간 단축에 의해 활용될 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 이들의 조합은 항공기(614)가 서비스 중에 있는 동안, 예컨대 이에 한정하지 않고, 유지보수 및 점검(612)(도 23) 중에 활용될 수 있다.
따라서, 요컨대, 본 발명의 제1 실시예에 따라서, 다음이 제공된다:
A1. 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)와 접촉하여 배치되도록 구성되고, 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)과 상호 보완하도록 구성된 수지 습윤 제어 층(400)으로 이루어진 복합재 물품(322)을 제작하기 위한 시스템(100).
A2. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 상기 플라이 표면(310)의 표면 공극을 줄이도록 구성된, 시스템(100).
A3. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)과 카울 플레이트(106) 각각의 툴 표면(104)과 카울 표면(108) 중 적어도 하나와 연관되며, 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302)과 카울 측면(304) 각각의 가장 바깥쪽 플라이(308)의 플라이 표면(310)과 상호 보완하도록 구성되는, 시스템(100).
A4. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 내부 플라이(307)들 사이에 끼워지도록 구성된 코어(358)의 양쪽 코어 표면(364) 중 적어도 한쪽에 연결되며, 상기 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 코어 측면(305)에서의 내부 플라이(307)의 플라이 표면(310)을 보완하도록 구성되는, 시스템(100).
A5. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은, 복합재 플라이(306)의 플라이 표면(310)과 상호 보완하도록 구성된 다수의 표면 구조물(405)을 가진, 표면 텍스처(404)를 포함하는, 시스템(100).
A6. 단락 A5에 있어서,
상기 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)는 직물 조직(318)으로 형성되며;
상기 표면 구조물(405)은 상기 직물 조직(318)과 상보적으로 형성되는, 시스템(100).
A7. 단락 A6에 있어서,
상기 직물 조직(318)은 직물 조직(318)의 섬유 가닥(314)의 교차점에 형성된 다수의 오목부(350)를 가지며;
상기 표면 구조물(405)은 상기 오목부(350)를 상호 보완하게 형성된 다수의 볼록부(406)를 구비하는, 시스템(100).
A8. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 플라이 표면(310)의 복잡한 윤곽(311)에 일치되도록 두께 관통 방향(422)을 따라 순응되는 순응층(420)을 포함하는, 시스템(100).
A9. 단락 A8에 있어서,
상기 순응층(420)은 탄성 재질로 이루어지는, 시스템(100).
A10. 단락 A8에 있어서,
상기 순응층(420)은 0.002인치에서 0.12인치 범위의 층 두께(424)를 갖는, 시스템(100).
A11. 단락 A1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104), 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108), 및 코어(358)의 코어 표면(364) 중 적어도 하나와 일체화되는, 시스템(100).
B1. 다수의 오목부(350)를 가진 직물 조직(318)으로 형성된 가장 바깥쪽 플라이(308)를 포함하는 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302) 및 카울 측면(304) 각각과 접촉되도록 구성되며, 툴 표면(104)을 가진 성형 툴(102)과 카울 표면(108)을 가진 카울 플레이트(106) 중 적어도 하나;
툴 표면(104)과 카울 표면(108) 중 적어도 하나와 연관되며, 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302) 및 카울 측면(304) 각각의 표면 공극을 줄이도록 구성된 수지 습윤 제어 층(400);으로 이루어지되,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 두께 관통 방향(422)을 따라 순응하는 탄성 중합체 층으로 형성되거나 및/또는 가장 바깥쪽 플라이(308)의 오목부(350)의 형상 및 간격과 상호 보완하게 구성된 표면 구조물(404)을 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하기 위한 시스템(100).
C1. 다수의 오목부(350)를 가진 복합재 프리폼(300)의 복합재 플라이(306)와 접촉하여 배치되도록 구성된 표면 텍스처(404);로 이루어지되,
상기 표면 텍스처(404)는 오목부(350)와 상호 보완하도록 배치된 다수의 볼록부(406)를 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하기 위한 수지 습윤 제어 층(400).
C2. 단락 C1에 있어서,
상기 하나 이상의 볼록부(406)는 볼록부(406)의 적어도 한 방향을 따라서 중앙 수직축(414)에 대해 대칭인 볼록부 형태를 갖는, 복합재 물품(322)을 제작하기 위한 수지 습윤 제어 층(400).
C3. 단락 C1에 있어서,
상기 하나 이상의 볼록부(406)는 중앙 수직축(414)에 대해 비대칭인 볼록부 형상을 갖는, 복합재 물품(322)을 제작하기 위한 수지 습윤 제어 층(400).
D1. 다수의 오목부(350)를 포함하는 플라이 표면(310)을 갖는 복합재 프리폼(300)의 일측과 수지 습윤 제어 층(400)을 상호 보완적으로 매치시키는 단계;
복합재 프리폼(300)의 경화 중, 수지 습윤 제어 층(400)의 상호 보완 구조(401)에 의해 채워진 오목부(350)의 적어도 일부분의 공간(351)으로 수지(312) 및 가스가 들어가는 것을 막는 단계로 이루어진 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D2. 단락 D1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)으로 상기 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D3. 단락 D1에 있어서,
상기 복합재 프리폼(300)의 일측과 수지 습윤 제어 층(400)을 상호 보완적으로 매치시키는 단계는:
상기 수지 습윤 제어 층(400)을 상기 다수의 오목부(350)를 가진 복합재 프리폼(300)의 툴 측면(302)과 카울 측면(304) 중 적어도 하나의 가장 바깥쪽 플라이(308)와 상호 보완적으로 매치시키는 단계를 포함하되;
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)과 카울 플레이트(106) 각각의 툴 표면(104)과 카울 표면(108) 중 적어도 하나와 연관되는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D4. 단락 D1에 있어서,
상기 복합재 프리폼(300)의 일측과 수지 습윤 제어 층(400)을 상호 보완적으로 매치시키는 단계는:
코어(358)를 가진 복합재 프리폼(300)의 코어 측면(305)의 내부 플라이(307)와 상기 수지 습윤 제어 층(400)을 상호 보완적으로 매치시키는 단계를 포함하되,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 코어 표면(364)의 양쪽 면 중 적어도 하나와 연관되는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D6. 단락 D1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 복합재 프리폼(300)의 직물 조직(318)의 플라이 표면(310)과 상호 보완적인 다수의 표면 구조물(405)을 가진 표면 텍스처(404)를 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D7. 단락 D1에 있어서,
상기 복합재 프리폼(300)의 일측과 수지 습윤 제어 층(400)을 상호 보완적으로 매치시키는 단계는:
상기 플라이 표면(310)의 오목부(350)와 상기 표면 구조물(405)을 정렬되도록 배치하는 단계를 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D8. 단락 D1에 있어서,
상기 표면 구조물(405)은 볼록부(406)이며;
상기 볼록부(406) 중 적어도 하나는 직물 조직(318)의 오목부(350)의 적어도 50%를 채우도록 구성되고 크기가 정해지는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D9. 단락 D1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 두께 관통 방향(422)을 따라 순응되는 순응층(420)이며,
상기 플라이 표면(310)에 대해 상기 순응층(420)을 압축하는 단계와;
상기 플라이 표면(310)에 대해 상기 순응층(420)을 압축하는 것에 의한 순응층(420)의 국부 변형 부분(426)으로 오목부(350)의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D10. 단락 D1에 있어서,
상기 플라이 표면(310)에 대해 순응층(420)을 압축한 이후 수지(312)을 복합재 프리폼(300)에 주입하는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D11. 단락 D1에 있어서,
상기 복합재 프리폼(300)은 프리프레그 복합재 플라이(306)로 이루어지는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D12. 단락 D1에 있어서,
상기 수지 습윤 제어 층(400)은 성형 툴(102)의 툴 표면(104), 카울 플레이트(106)의 카울 표면(108), 및 코어(358)의 코어 표면(364) 중 적어도 하나와 일체화되는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
D13. 단락 D1에 있어서, 항공기 구성요소를 성형하는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품(322)을 제작하는 방법.
본 발명의 추가적인 변경과 개선은 당업자들에게 명백할 수 있다. 따라서, 이곳에 공지되고 명시된 부품들의 특정한 조합은 오직 본 발명의 어떤 실시예를 나타내기 위함이며, 본 발명의 의도와 범위 내에서 대안의 실시예 또는 장치의 제한으로서 제공되려는 의도는 아니다.

Claims (15)

  1. 복합재 프리폼(composite preform)의 복합재 플라이(composite ply)와 접촉하여 배치되도록 구성되며; 복합재 플라이의 플라이 표면과 상호 보완적인 형상으로 구성된 수지 습윤 제어 층을 포함하여 이루어지고,
    상기 수지 습윤 제어 층은 복합재 플라이의 플라이 표면과 상호 보완적인 형상으로 구성된 다수의 표면 구조물을 가진 표면 텍스처(texture)를 포함하는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수지 습윤 제어 층은 플라이 표면의 표면 공극을 줄이도록 구성되는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수지 습윤 제어 층은 또한 성형 툴(forming tool)의 툴(tool) 표면과 카울 플레이트(caul plate)의 카울(caul) 표면 중 적어도 하나에 일체형으로 형성되거나 제거가능하게 결합되며, 복합재 프리폼의 각각의 툴 측면과 카울 측면에서 가장 바깥쪽 플라이의 플라이 표면과 상호 보완적인 형상으로 구성되는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수지 습윤 제어 층은 복합재 프리폼의 내부 플라이 사이에 끼워지도록 구성된 코어(core)의 양쪽 코어 표면 중 적어도 하나에 일체형으로 형성되거나 제거가능하게 결합되며, 상기 수지 습윤 제어 층은 복합재 프리폼의 코어 측면에서 내부 플라이의 플라이 표면과 상호 보완적인 형상으로 구성되는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 복합재 프리폼의 복합재 플라이는 직물 조직으로 형성되며;
    상기 표면 구조물은 직물 조직과 상호 보완적인 형상으로 형성되는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 직물 조직은 직물 조직의 섬유 가닥(tow)의 교차점에 형성된 다수의 오목부(divot)를 가지며;
    상기 표면 구조물은 상기 오목부와 상호 보완적인 형상으로 구성된 다수의 볼록부(nub)를 포함하는, 복합재 물품을 제작하는 시스템.
  8. 다수의 오목부를 가진 복합재 프리폼의 복합재 플라이와 접촉하여 배치되도록 구성된 표면 텍스처로 이루어지되;
    상기 표면 텍스처는 상기 오목부와 상호 보완적인 형상으로 배치된 다수의 볼록부를 포함하는, 복합재 물품을 제작하기 위한 수지 습윤 제어 층.
  9. 제8항에 있어서,
    하나 이상의 볼록부는 볼록부의 적어도 한 방향을 따라 중앙 수직축에 대해 대칭인 볼록부 형상을 가진, 복합재 물품을 제작하기 위한 수지 습윤 제어 층.
  10. 다수의 오목부를 구비한 플라이 표면을 가진 복합재 프리폼의 일측에 수지 습윤 제어 층을 상호 보완적인 형상으로 매치시키는 단계; 및
    복합재 프리폼의 경화 도중, 수지 습윤 제어 층의 상호 보완적인 구조에 의해 점유된 오목부의 적어도 일부분의 공간으로 수지 및 가스가 들어가는 것을 차단하는 단계로 이루어지고,
    상기 수지 습윤 제어 층은 복합재 프리폼의 직물 조직의 플라이 표면과 상호 보완적인 다수의 표면 구조물을 가진 표면 텍스처를 구비하며,
    상기 표면 구조물을 상기 플라이 표면의 오목부와 정렬되도록 배치하는 단계를 포함하는, 복합재 물품을 제작하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 수지 습윤 제어 층으로 오목부의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 채우는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품을 제작하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 복합재 프리폼의 일측에 수지 습윤 제어 층을 상호 보완적인 형상으로 매치시키는 단계에는:
    다수의 오목부를 가진 복합재 프리폼의 툴 측면과 카울 측면 중 적어도 한쪽의 가장 바깥쪽 플라이에 수지 습윤 제어 층을 상호 보완적인 형상으로 매치시키는 단계가 포함되되,
    상기 수지 습윤 제어 층은 성형 툴과 카울 플레이트 각각의 툴 표면과 카울 표면 중 적어도 하나에 일체형으로 형성되거나 제거가능하게 결합되는, 복합재 물품을 제작하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 복합재 프리폼의 일측에 수지 습윤 제어 층을 상호 보완적인 형상으로 매치시키는 단계에는:
    코어를 가진 복합재 프리폼의 코어 측면의 내부 플라이와 수지 습윤 제어 층을 상호 보완적인 형상으로 매치시키는 단계가 포함되되;
    상기 수지 습윤 제어 층은 양쪽 코어 표면 중 적어도 한쪽에 일체형으로 형성되거나 제거가능하게 결합되는, 복합재 물품을 제작하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 수지 습윤 제어 층으로 오목부를 적어도 부분적으로 채운 이후, 상기 복합재 프리폼의 툴 측면, 카울 측면, 및 코어 측면 중 적어도 하나에 전체적으로 수지를 분배하는 단계를 추가로 포함하는, 복합재 물품을 제작하는 방법.
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