KR20110003512A - Ｐｉ- 예비형성체를 위한 개선된 섬유 아키텍처 - Google Patents

Ｐｉ- 예비형성체를 위한 개선된 섬유 아키텍처 Download PDF

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Abstract

보강된 복합재료를 위한 예비형성체는 평직으로 직조되어 일정 형상으로 접혀진다. 예비형성체는 날실 섬유들(116)의 층들의 층 대 층 교합 뿐만아니라 각 층 내에서 섬유들의 교합을 제공하도록 직조된 충진 섬유들(114)을 구비한 3차원 직조 아키텍처를 갖는다. 적어도 2개의 레그들(125;135)이 베이스(120)로부터 연장되고, 베이스(120)와 레그들(125;135)은 적어도 2개 층의 날실 섬유들을 각각 갖는다. 레그들(125;135)은 대칭적 또는 비대칭적 분포된 컬럼 교차부에서 레그들 사이에 위치하는 날실 섬유들의 짝수개 혹은 홀수개의 컬럼들에 연결된다. 베이스 및/또는 레그들의 타단부들은 날실 섬유들의 끝나는 층들로부터 단이진 패턴으로 형성된 테이퍼들을 갖는다.

Description

ＰＩ- 예비형성체를 위한 개선된 섬유 아키텍처{Improved fiber architecture for ＰＩ- preforms}
본 발명은 일반적으로 직조 예비형성체에 관한 것이며, 특히 예비형성체에 원치않는 루프들을 생성함이 없이 평직물이 될 수 있고 그것의 최종 형상으로 접혀질 수 있는 보강된 복합재료에 사용되는 직조 예비형성체에 관한 것이다.
참조 통합
모든 특허들, 특허출원들, 문서들, 참조문헌들, 제조업자의 지시서, 설명서, 제품 명세서 및 여기에서 언급된 모든 제품들에 대한 제품 시이트들은 여기에서 참조로서 통합된 것이며, 본 발명의 실행에 채용될 것이다.
구조적 성분들을 생산하기 위해서 보강 복합재료를 사용하는 것은 특히 경량화, 강성, 인성, 내열성, 자체 지지성 및 형성되고 형상화되기에 적합한 것과 같은 원하는 특징들을 필요로 하는 응용분야에 널리 보급되어 있다. 그러한 성분들은 예를 들어 항공학 분야, 항공우주산업, 인공위성, 오락(예를 들어 경주용 보트와 자동차) 및 다른 응용분야에서 사용된다.
통상적으로 그러한 부품들은 매트릭스 재료에 매립된 보강재료들로 구성된다. 보강성분은 유리, 탄소, 세라믹, 아라미드, 폴리에틸렌 및/또는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 성질들(응력 실패에 대한 큰 강성이 가장 중요함)을 나타내는 다른 재료들과 같은 재료로 제조될 것이다. 궁극적으로는 완성된 부품의 구성 요소가 되는 그러한 보강 재료들의 사용을 통해서, 매우 높은 강도와 같은 보강재료들의 원하는 특징들이 완성된 합성 부품에 부여된다. 구성 보강재료들은 통상적으로 직조되거나 짜이거나 비직조되거나 또는 보강 예비형성체를 위해서 원하는 구성 및 형상으로 배향된다. 구성 보강 재료들이 선택되는 특성들의 최적 이용을 보장하기 위해서 특별한 관심이 주어졌다. 일반적으로 그러한 보강 예비형성체들은 원하는 최종 부품들을 형성하거나 또는 완성된 부품의 최종적인 생산을 위해서 워킹 스톡(working stock)을 생산하도록 매트릭스 재료와 결합된다.
원하는 보강 예비 형성체가 완성된 후에, 매트릭스 재료가 예비형성체 내로 도입될 것이며, 통상적으로 보강 예비 형성체는 매트릭스 재료 내에 에워싸이고, 매트릭스 재료는 보강 예비 형성체의 구성 요소들 사이에 있는 사이 영역들을 채운다. 매트릭스 재료는 에폭시, 폴리에스테르, 비닐-에스테르, 세라믹, 탄소 및/또는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 성질들을 나타내는 다른 재료들과 같은 광범위한 재료들 중 하나가 될 것이다. 매트릭스로서 사용하기 위해서 선택된 재료는 보강 예비형성체의 것과 동일하거나 동일하지 않으며, 비교할만한 물리적, 화학적, 열적 또는 다른 성질들을 갖거나 갖지 않을 것이다. 그러나 통상적으로 이들은 동일한 재료로 이루어지지 않으며, 제 1 위치에서 합성물들을 사용하는 유용한 목적이 하나의 구성 재료만을 사용하는 것을 통해서 달성할 수 없으므로 최종 제품에서 특성들의 조합을 달성하기 때문에, 비교할만한 물리적, 화학적, 열적 또는 다른 성질들을 갖는다. 그렇게 결합된 보강 예비형성체 및 매트릭스 재료는 열경화 또는 다른 공지된 방법에 의해서 동일한 작동으로 경화되고 안정화되며, 원하는 성분을 생산하는 다른 동작을 거치게 된다. 경화된 후에 매트릭스 재료의 고화된 매스(mass)는 보강 재료(예를 들어 보강 예비형성체)에 매우 강하게 고착되는 것이 중요하다. 그 결과, 특히 섬유들 사이에서 접착제로서 작용하는 매트릭스 재료를 거쳐서 완성 부품에 가해지는 응력은 보강 예비형성체의 구성 재료로 효과적으로 전달되어 보유된다.
빈번하게도, 판들, 시이트들, 직사각형 또는 사각형 고체들 등과 같이 단순한 기하학적 형상들과는 다른 구성들의 부품들을 만들어내는 것이 바람직하다. 이것을 수행하는 방식은 그러한 기본적인 기하학적 형상들을 원하는 보다 복잡한 형태들로 결합하는 것이다. 그러한 통상적인 결합은 서로에 대하여 일정 각도(통상적으로 직각)로 상기한 바와 같이 만들어진 보강 예비형성체들을 결합하여 이루어진다. 결합된 보강 예비형성체들의 그러한 각 정렬을 위한 일반적 목적들은 하나 이상의 단부 벽들이나 "티(T)" 교차부들을 포함하는 보강 예비형성체를 형성하도록 원하는 형상을 만들거나 또는 압력이나 텐션과 같은 외부 힘들에 노출될 때 일어나는 편향이나 실패에 대항하도록 보강 예비형성체들과 합성 구조물의 결합을 강화하기 위한 것이다. 모든 경우에 있어서, 관련된 고려사항은 구성 성분들 사이에서 각각의 접합을 가능한한 강하게 만드는 것이다. 보강 예비형성체의 원하는 매우 높은 강도를 부여하면 접합의 약함이 구조적 "체인(chain)"에서 효과적으로 "취약한 링크(weak link)"가 되는 것이다.
교차구성의 예가 미합중국 특허 제 6,103,337 호에 개시되어 있으며, 상기 문헌은 여기에서 참조로서 통합된다. 이 참조문헌은 2개의 보강 판들을 티(T) 형태로 함께 결합하는 효과적인 수단을 발표하였다.
그러한 접합부들을 만들기 위해서 과거에는 다양한 다른 제안들이 실행된바 있다. 패널 요소와 각이진 보강요소를 서로 별도로 형성하여 경화시키는 것이 제안되었는데, 이때 후자는 단일 패널 접촉면을 갖거나 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉표면들을 형성하기 위해서 일단부에서 두 갈래로 나뉜다. 2개의 성분들은 열경화성 접착제나 다른 접착제 재료를 사용하여 다른 성분의 접촉면에 보강요소의 패널 접촉면(들)을 접착 결합시킴으로써 함께 결합된다. 그런데, 텐션이 경화된 패널에 적용되거나 복합 구조물의 스킨(skin)에 적용되는 경우, 수용하기 어려운 낮은 수치의 부하들은 "벗겨지는(peel)" 힘을 야기하고, 결합의 유효 강도는 접착제가 아니라 매트릭스 재료이기 때문에, 이는 보강요소가 패널로부터 그들 사이의 계면으로부터 이탈되는 결과를 초래하게 된다.
그러한 성분들의 계면에서 금속볼트나 리벳을 사용하는 것은, 복합 구조물들 자체의 완결성을 적어도 부분적으로 파괴하여 취약하게 하고 무게를 증가시키며 그러한 요소들과 주변 재료들 사이에서 열팽창 계수에서의 차이를 유도하므로, 수용하기 어렵다.
이러한 문제를 해결하기 위한 다른 접근방법은 그 부분들 중 하나를 다른 부분에 바느질하고 그러한 보강 섬유들을 접합 사이트 내로 그리고 이를 가로질러서 도입하도록 바느질 실에 의존하는 그러한 방법들의 사용을 통해서 결합영역에 걸쳐서 고강도 섬유들을 도입하는 개념을 기초로 한다. 그러한 한가지 해결방안이 미합중국 특허 제 4,331,495 호 및 그것의 방법 분할출원인 미합중국 특허 제 4,256,790 호에 개시되어 있다. 이 특허들은 접착제로 결합된 섬유 겹들로 제조된 제 1 및 제 2 복합 패널 사이에 만들어진 접합부들을 개시하고 있다. 제 1 패널은 종래의 방식으로 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉면들을 형성하도록 일단부에서 두갈래로 갈라지고, 두 패널들을 통해서 경화되지 않은 유연한 복합 실을 바느질함에 의해서 제 2 패널에 결합된다. 패널들과 실은 "공통 경화(co-cured)", 예를 들면 동시에 경화된다. 접합 강도를 개선하기 위한 다른 방법이 미합중국 특허 제 5,429,853 호에 개시되어 있다.
종래 기술은 보강된 복합물의 구조적 완결성을 개선하기 위한 것이며 달성된 결과를 갖고 있는데, 특히 미합중국 특허 제 6,103,337 호의 경우에 특히 그러하고, 접착제 또는 기계적인 결합을 사용하는 것과는 다른 해법을 통해서 문제를 개선 또는 해소하고자하는 희망사항이 존재한다. 이러한 점에서, 한가지 해법은 특별화된 기계장치들에 의해서 직조 3차원 구조물을 만드는 것에 의해서 이루어질 것이다. 그런데, 여기에 들어가는 비용이 상당하고 단일 구조물을 만들기 위한 직조장치를 구비하여야 한다. 이러한 사실에도 불구하고, 섬유 보강 복합 성분들로 처리될 수 있는 3D 예비형성체들은 종래의 2차원적 적층 복합물에 증가된 강도를 제공하기 때문에 바람직하다. 이러한 예비형성체들은 복합물로 하여금 면외 부하(out-of-plane loads)을 지탱하도록 하는데 필요한 응용분야에서 특히 유용하다. 그런데, 위에서 설명한 종래의 예비형성체들은 자동화된 직기 공정에서 직조되도록 그리고 예비형성체의 부분들의 두께를 변화시키기 위해서 면외 부하를 견디는데 있어서 그들의 능력에 한계가 있다. 예비 형성체 직조의 직조 구성 및 자동화는 초창기이고 종래의 라미네이트된 섬유-권선 또는 꼰 복합물들에 걸쳐서 단지 작은 장점만을 제공하며 예비형성체의 다양성에 제한이 있었다.
다른 해법으로는 2차원 구조물을 직조하여 그것을 3D 형상으로 접는 것이다. 그러나, 이것은 예비형성체가 접혀질 때 부분적으로 뒤틀리는 결과를 초래한다. 뒤틀림은 예비형성체가 접혀질 때 이들이 이루기 위한 것과 직조할 때 섬유의 길이들이 다르기 때문에 발생한다. 이것은 직조하는 섬유길이가 너무 짧은 영역에서 오목한 자국(dimples)과 물결자국(ripples)을 야기하고 섬유길이가 너무 긴 영역에서는 버클들(buckles)을 야기한다. 예비형성체가 접혀지는 영역들에서 물결자국이나 루프들을 야기할 3D 예비형성체 직조 아키텍처의 예는 미합중국 특허 제 6,874,543 호에 개시되어 있으며, 이것의 전체 내용은 여기에서는 참조로서 통합된 것이다. '543 특허에 개시된 직조 아키텍처는 소위 "하프-피크(half-picks)"의 사용 때문에 직조하기가 어렵다. 하프-피크는 예비형성체의 폭을 중간에 가로지르는 것보다 작게 진행하는 씨실이나 충진 섬유 또는 충진 실이다. 이러한 피크가 직기에 의해서 삽입되는 경우, 예비형성체의 폭 절반보다 큰 섬유의 길이는 실패로부터 계속해서 당겨진다. 이렇게 과도한 섬유는 이 실패 상에서 예비형성체 내로 감기지 않으며, 마찬가지로 하프-피크인 다음의 실패가 삽입되는 경우에 섬유는 너무 과도하고, Pi의 레그들 사이에 루프가 형성된다. 이러한 효과가 도 2에 개략적으로 도시되어 있다.
예비형성체(10)는 베이스(20), 2개의 테두리들(5,15) 및 베이스(20)로부터 연장되는 2개의 레그들(25,35)을 구비하며, 이때 각각의 레그(25,35)는 내부면(22)과 외부면(102)을 갖는다. 구조물에 있는 각각의 충진 섬유(14)는 베이스(20)의 제 1 테두리(5)에서 시작하여 베이스(20)의 제 2 테두리(15)로 연장되고, 다음에는 베이스(20)의 중앙 구간으로 다시 연장되어 베이스(20)의 층들을 빠져나가며, 레그들(35)중 다른 레그의 층들 내로 연장되기 전에 레그들(25)중 하나의 층들 내로 연장된다. 도면을 통해서 볼 수 있는 바와 같이, 과도한 섬유(14)는 직기가 예비형성체(10)를 통과함에 따라서 실패로부터 당겨지고, 씨실들은 하프-피크들을 사용하여 예비형성체(20)의 이러한 측면 내로 직조되지 않는다. 그러므로, 직기가 예비형성체(20)를 다시 가로지르는 경우에 루프(30)는 남겨 지게 된다. 충진 섬유(14)는 레그들(25,35)의 층들을 빠져나간 후에 베이스(20)의 제 1 테두리(5)로 복귀하기 위하여 베이스(20)의 층들 내로 다시 연장된다. 도 3은 이러한 하프-피크들의 사용을 보다 상세하게 나타낸 도면이며, 여기에서는 디자인이 완벽한 피크 시퀀스(pick sequence); 4개의 하프 피크들과 하나의 풀 피크를 위해서 5개의 직기 운동을 사용하는 것을 볼 수 있다. 직기 운동의 이러한 형태는 직기 상에서 생산성을 저해할 뿐만 아니라 앞서 설명한 바와 같이 직조 섬유 길이들이 너무 긴 영역들에서 루프들과 보조개 자국들의 발생을 야기한다. 이러한 변형들은 원하지 않는 표면 변형을 야기하여 예비형성체의 강도와 인성을 감소시킨다.
따라서, 대안적인 해법으로서 3D 예비형성체를 제공하고 구조물에서 루프들이나 보조개 자국들을 형성함이 없이 3D 예비형성체 및/또는 보강된 복합 구조물들을 형성하는 개선된 방법의 제공이 필요하다.
그러므로, 본 발명의 주 목적은 구조물에서 루프들이나 보조개 자국들을 형성함이 없이 개선된 질의 3D 예비형성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현존 예비형성체에 대한 대안 및/또는 개선 그리고 지금까지 유용한 보강된 복합 구조물들의 디자인인 3D 예비형성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 루프 형성을 제거하고 5회 직기 운동을 3회로 대체함으로써 직조시간을 줄인 개선된 질의 3D 예비형성체를 제공하기 위한 새로운 방법을 제공하고 이에 의해서 제조시간을 줄인 양호한 예비형성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 예비형성체를 포함하는 섬유들의 뒤틀림없이 원하는 형상으로 접혀질 3D 예비형성체를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 Pi-형상화된 보강 복합물들을 형성하는데 있어서 특히 유용한 3D 예비형성체를 제공하는 것이다.
따라서, 본 발명의 일 실시 예는 섬유들을 각각의 층에서 교합할 뿐만아니라 날실 섬유들의 층들을 교합하는 층 대 층 교합을 제공하도록 충진 섬유들의 3차원 직조 아키텍처를 갖는 기계적 또는 구조적 조인트들을 위한 예비형성체이다. 직조 예비형성체는 층간 텐션을 최소화하도록 지향된 섬유들을 통해서 면외 부하를 운반한다. 예비형성체는 베이스 및 이 베이스로부터 연장되는 적어도 2개의 레그들을 구비하며, 베이스와 레그들은 날실 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 각각 갖는다.
충진 섬유들은 베이스의 일부를 통해서 충진 섬유들을 운반하여 레그들 내로 위치시키고 최종적으로는 베이스의 반대쪽 부분을 통과시키는 직조 절차를 따른다. 레그들은 대칭적인 분포된-컬럼 교차부에서 연결될 수 있으며, 이때 날실 섬유들의 홀수 컬럼들이 레그들 사이에 위치한다. 그러나 예비형성체는 비대칭적인 구조물을 가지며, 이때 레그 길이들은 동등하거나 동등하지 않다. 예비형성체는 레그들 사이에서 날실 섬유들의 짝수 컬럼들을 가지며, 레그들은 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루게 된다. 베이스의 외부 단부들 및/또는 레그들은 바람직하게는 날실 섬유들의 최종 층들로부터 단이진 패턴으로 테이퍼지게 형성된다.
본 발명의 다른 실시 예는 보강된 복합재료들에서 사용하기 위한 예비형성체의 형성방법이다. 예비형성체는 각각의 층에서 섬유들을 상호연결할 뿐만아니라 날실 섬유들의 층들을 교합하는 층 대 층 교합을 제공하도록 충진 섬유들의 3차원 직조 아키텍처를 갖도록 형성된다. 직조 예비형성체는 층간 텐션을 최소화하도록 지향된 섬유들을 통해서 면외 부하를 운반한다. 예비형성체는 베이스 및 이 베이스로부터 연장되는 적어도 2개의 레그들을 구비하며, 베이스와 레그들은 날실 섬유들로 이루어진 적어도 2개의 층들을 각각 갖는다. 충진 섬유들은 베이스의 일부를 통해서 충진 섬유들을 운반하여 레그들 내로 위치시키고 최종적으로는 베이스의 반대쪽 부분을 통과시키는 직조 절차를 따른다. 레그들은 대칭적인 또는 비대칭적인 분포된-컬럼 교차부에서 연결될 수 있으며, 이때 날실 섬유들의 홀수 또는 짝수 컬럼들은 레그들 사이에 위치한다. 레그들은 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이룰 것이다.
본 발명의 양호한 이해를 위해서, 본 발명은 그것의 사용에 의해서 달성되는 장점들 및 특별한 목적들은 첨부도면들을 참조한 본 발명의 비-제한적인 실시 예들에 의해서 설명된다.
명세서상에서 용어 "포함하는(comprising)" 및 "포함한다(comprises)"는 "구비하는(including)" 및 "구비한다(includes)"의 의미를 가질 수 있거나 또는 미국 특허법에서 용어 "포함하는" 및 "포함한다"에 공통적으로 주어지는 의미를 가질 수 있다. 용어 "필수적으로 구성하는(consisting essentially of)" 또는 "필수적으로 구성하다(consists essentially of)" 가 특허청구범위에 사용되면 미국 특허법에서 이들에 대해 기술하고 있는 의미를 갖는다. 본 발명의 다른 양태들은 다음의 명세서에서 또는 그로부터(본 발명의 영역 내에서) 설명된다.
이러한 목적과 장점 및 다른 목적과 장점들은, 평직될 수 있고 섬유들에서 원하지않는 변형을 일으킴이 없이 수지의 침투전에 최종 형상으로 접혀질 수 있는 3D 직조 예비형성체를 제공함으로써 달성된다. 이것은 예비형성체가 접힘부에서 매끄러운 전이부를 제공하는 형상으로 접혀지는 경우에 섬유 길이들이 같아지도록 직조하는 동안에 섬유들의 길이를 조정함으로써 달성된다. 이 기술은, 특히 Pi-형상화된 직조 예비형성체들을 형성하기에 적합하고 다양한 형상들에 이용될 것이다. 또한, 직조 예비형성체들에 대하여 참조가 이루어지지만, 예를 들어 꼬거나 짜서 결합된 것과 같이 부직에 대한 적용 가능성이 있음은 해당 기술분야의 숙련된 당업자에게 명백할 것이다.
본 발명의 보다 양호한 이해를 제공하기 위해서 포함된 첨부 도면들은 본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성한다. 첨부도면들은 본 발명의 다른 실시 예들을 설명하며, 명세서와 함께 본 발명의 원리들을 설명하는 기능을 수행한다, 도면에 있어서;
도 1은 레그들이 직립위치에 있고 플랜지들이 예비형성체의 다른 쪽에 있는 본 발명의 일 실시 에에 따른 Pi-형상화된 예비형성체의 단면도;
도 2는 하프-피크들(half-picks)로 인한 루프들의 형성을 나타내는 종래의 Pi-형상화된 예비형성체의 개략적인 단부도;
도 3은 하프-피크들(half-picks)의 형성 및 섬유 아키텍처를 나타내는 종래의 Pi-형상화된 예비형성체의 개략적인 단부도;
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 풀-피크들(full-picks)의 형성 및 섬유 아키텍처를 나타내는 종래의 Pi-형상화된 예비형성체의 개략적인 단부도;
도 5(a) 및 5(b)는 각각 본 발명에 따른 예비형성체 및 종래 기술에서 설명한 예비형성체를 보여주는 사진들; 그리고
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 섬유 아키텍처를 나타내는 종래의 Pi-형상화된 예비형성체의 개략적인 단부도이다;
도 1, 4, 5a 및 6은 3차원 예비형성체(100)의 바람직한 실시 예를 나타낸다. 예비형성체(100)는 다수의 날실 섬유들(116), 패턴의 평면에 대하여 수직하게 연장되는 날실 섬유들(116)을 통한 패턴으로 하나 또는 그 이상의 충진 섬유들(114)을 직조함으로써 형성된다. 도 4 및 6에 있어서, Pi-형상화된 예비형성체(100)를 형성하도록 사용된 완벽한 패턴이 도시되어 있는데, 여기에서 충진 섬유들(114)은 평면으로 도시되어 있는 반면, 날실 섬유들(116)은 평면에 대하여 수직하게 도시되어 있다. 섬유들(114,116)은 아키텍처의 개략적인 도면들에서 서로 이격된 것으로 도시되어 있으며, 섬유들(114,116)은 완벽한 예비형성체(100)로 실제로 직조되는 경우에 함께 결속된다.
다시 도 4를 참조하면, 예비형성체(100)에 있는 모든 날실 섬유들(116)은 서로에 대하여 평행하고, 각각의 섬유(116)의 길이방향을 따라서 약간 파도모양을 이루며, 일반적으로 수직한 컬럼들로서 배열된다. 예비형성체(100)는 바람직하게는 통상적인 복합구조물에 대하여 사용되는 재료, 예를 들어 유리섬유 및 탄소섬유들로 직조되고, 베이스(120)와 이 베이스(120)로부터 연장되는 적어도 2개의 레그들(125,135)을 갖도록 직조되어 Pi-형상화된 프로파일을 형성한다. 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지 않게 된다. 베이스(120)와 레그들(125,135)은 날실 섬유들(116)의 적어도 2개 층을 각각 포함하며, 적절하게 테이퍼진 테두리들을 갖는 것으로 도시된다. 직조를 용이하게 하기 위하여, 예비형성체(100)는 베이스(120) 위로 놓인 레그들(125,135)과 함께 직조되고, 레그들(125,135)은 직립위치에서 사용하도록 의도되고, 예를 들어 도 1에 도시된 바와 같은 유(U)링크를 형성한다. 베이스(120)는 날실 섬유들(116)의 8개 층들을 갖는 것으로 도시되고, 레그들(125,135)은 날실 섬유들(116)의 4개 층들을 갖는 것으로 도시된다.
임의적으로, 도시된 바와 같이, 베이스(120)에 있는 날실 섬유들(116)은 레그들(125,135)에 있는 날실 섬유들(116) 보다 작은 단면적을 갖는다. 레그들(125,135)에서가 아니고 단지 베이스(120)에서 작은 날실 섬유들(116)을 사용함으로써, 직기상에서 아키텍처를 직조하는데 필요한 시간의 증가가 최소화되고 반면에 날실 섬유들(116)의 큰 교합을 통해서 예비형성체(100)에 강한 베이스(120)를 제공한다.
다시 도 4를 참조하면, 베이스(120)의 좌측에 도시된 예비형성체(100)는 베이스(120)의 일단부(105)에서 시작하는 직조 패턴을 갖는 것으로 도시된다. 직조 절차의 통상적인 부분에 있어서, 충진 섬유(114)는 층의 교합 섬유들(116)을 오른쪽으로 각각 통과하는 동안에 한 층의 날실 섬유들(116)의 위와 아래를 교대로 통과한다. 또한, 직조절차의 통상적인 부분에 있어서, 충진 섬유(114)는 2개의 인접한 층들을 각각 좌측으로 통과하는 동안에 2개의 인접한 층들의 날실 섬유들(116)의 위와 아래를 교대로 통과하여 층들을 서로 교합시킨다. 도면에 도시되어 있고 아래에서 설명하는 바와 같이, 직조절차의 일부분들은 테두리들과 예비형성체(100)의 외면들에서 레그들(125,135) 내에서 그것들을 포함하며 이러한 일반적인 설명과는 다를 것이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일반적인 직조절차는 위치 A에서 충진 섬유(114)와 함께 시작하고 베이스(120)의 중앙쪽으로 연장되어 위치 B1에서 레그들(135)중 하나의 외측(112) 내로 연장된다. 그러면 충진 섬유(114)는 레그(135)의 먼 우측 단부에서 위치 C로 연장된다. 위치 C로부터, 충진섬유(114)는 동일라인을 따라서 베이스의 중앙쪽으로 다시 직조되고, 그 위치부터 충진섬유(114)는 베이스(120)내로 하방향 연장되어 다른 레그(125)의 외측(112) 내로 다시 연장되어 레그(125)의 먼 좌측단부에 있는 위치 D로 연장된다. 그러면 충진 섬유(114)는 동일한 라인을 따라서 다시 직조되고, 베이스(120)의 중앙쪽으로 향하여 B2위치에서 베이스(120) 내로 다시 연장되고, 레그들(125,135) 사이에 위치한 날실 섬유들(116)의 중앙 컬럼들을 통과하여 E 위치에서 베이스(120) 내로 다시 들어가서 베이스(120)의 타단부(115)에서 위치 F에 도달하게 된다. 이것은 충진 섬유(114)의 완벽한 직조 절차를 형성하는데, 이는 기본적으로 4개의 하프-피크들을 함께 결합시키며 도 4에 도시된 바와 같이 3개의 풀-피크들을 형성한다. 날실 섬유들(116)의 층들은 베이스(120)의 좌측 테두리 상에 있는 테이퍼(124)와 레그(135) 상의 테이퍼(126) 처럼 베이스(120)와 레그들(125,135) 상에서 테이퍼진 테두리들의 단이진 패턴 형태로 종결된다.
하나의 유닛 셀 또는 수직한 구간을 완결하기 위해서, 예비형성체(100)를 가로지르는 충진 섬유(114)의 통과는 모든 층들이 상호 결합할 때까지 날실 섬유들(116)의 인접한 층들에 대하여 반복된다. 충진 패턴은 인접한 수직한 구간들을 형성하도록 반복되어 예비형성체의 연속적인 길이들을 만든다.
도 6은 Pi-형상화된 예비형성체(100)에서 레그들(125,135)과 베이스(120)에 대하여 사용된 직조 패턴을 특별히 보여준다. 베이스(120)는 날실 섬유들(116)의 8개 층들을 구비한 것으로 도시되고, 레그들(125,135)은 날실 섬유들(116)의 4개 층들을 구비한 것으로 도시되고, 패턴은 베이스(120)와 레그들(125,135)에서 날실 섬유들의 다소간 층들과 함께 작용하도록 변경될 수 있다. 다시 말해서, 베이스(120)는 각각의 레그들(125,135)보다 많은 층들을 가질 수 있으며, 그 역도 가능하다. 직조 패턴은 층 내에 날실 섬유(116)의 교합 및 날실 섬유들의 층들 사이의 교합을 위해 제공된다. 인접한 층들은 제 1 컬럼에서 제 1 층에서 날실 섬유(116) 위로 그리고 인접한 제 2 층에서 날실 섬유 아래로 인접한 제 2 컬럼에서 제 2층 아래로 충진 섬유들(114)의 일부를 진행시킴으로써 교합되는데, 이때 제 2 층은 제 1 층 아래에 위치한다. 레그들(125,135)은 도시된 바와 같이 수평위치에서 직조되고, 패턴이 직조된다. 설치과정 동안에, 각각의 레그(125,135)는 수직한 직립위치로 이동하고, 각각의 레그(125,135)의 폭은 직립한 경우에 4개 층들을 포함한다.
예비형성체(100)는 레그들(125,135)과 베이스(120)의 고도의 대칭 분포 교차부를 제공하는데 있어서 예전의 직조 예비형성체로부터 개선된다. 베이스(120)는 날실 섬유들의 3개 중앙 컬럼들을 구비하고, 날실 섬유들의 2개의 별도 컬럼들은 중앙 컬럼들의 각 측방향에서 인접한 컬럼들이다. 홀수 중앙 컬럼들의 사용은 직조로 하여금 중앙 컬럼을 대칭적으로 양분하는 중앙평면의 각 측방향에 대하여 대략적으로 거울 이미지를 형성하게 할 수 있고, 이것은 베이스(120) 내에서 부하 분포의 대칭을 개선시킨다. 3개의 중앙 컬럼들을 구비한 것으로 도시하였지만, 예비형성체(100)의 바람직한 실시 예는 홀수 중앙 컬럼들을 가질 것이며, 중앙 컬럼들의 수는 레그들(125,135)이 직립위치에 있을때 유(U)링크의 명목상의 폭을 결정한다. 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지않게 된다.
직립한 레그들(125,135) 사이에 결합된 부재(도시되지 않음)로부터의 부하과 같은 부하를 레그들(125,135)로부터 베이스(120) 내로 대칭적으로 도입하기 위해서, 레그들(125,135)을 연결하는 충진 섬유들(114)의 부분들은 동등하거나 상당히 동등한 수의 섬유 부분들의 그룹 내로 분할된다. 각각의 그룹은 분리기 컬럼의 하나와 중앙 컬럼들 사이 또는 분리기 컬럼의 하나와 분리기 컬럼에 인접한 나머지 우측 또는 좌측 컬럼 사이에서 베이스(120)를 교차한다. 예를 들면, 도 6에 도시한 바와 같이, 그룹(29)은 레그(125)의 층들(2,4)과 베이스(120) 사이에서 연장되고 컬럼(c,d) 사이에서 베이스(120)를 가로지른다. 마찬가지로, 그룹(31)은 컬럼(d,e) 사이에서 베이스(120)를 가로지르고, 그룹(33)은 컬럼(g,h) 사이에서 베이스(120)를 가로지르며, 그룹(37)은 컬럼(h,i) 사이에서 베이스(120)를 가로지른다. 비록 도면들은 대칭적인 기하학을 보여주고 있지만, 본 발명의 방법은 비대칭적인 구성에서도 잘 사용될 수 있음을 알 수 있을 것이다.
비록 바람직한 위치가 예비형성체(100)의 중앙으로 도시되어 있지만, 중앙 컬럼들(27)은 예비형성체(100)의 중앙으로부터 측방향으로 위치한 날실 섬유들(116)의 컬럼들을 포함할 것이다. 예를 들면, 컬럼들(b,c,d)은 중앙 컬럼들을 포함할 것이며, 컬럼들(a,e)은 분리기 컬럼으로서 작용할 것이다. 이것은 레그들(125,135)을 베이스(120)의 외부 테두리 쪽으로 오프셋시키며, 컬럼들(b,c,d)에 대하여 베이스(120)의 직조에서 대칭을 제공하며, 레그들(125,135)로부터 베이스(120) 내로 부하의 비대칭적인 분배를 제공한다. 날실 섬유들의 연속적인 층들을 종래의 층들보다 짧은 길이로 종결함으로써, 테이퍼들(124,126)과 같은 테이퍼들이 예비형성체의 외부 테두리 상에 형성된다. 예를 들면, 도 6은 컬럼(s)에서 종결하는 층(5)을 보여주며, 반면에 층(6)은 컬럼(t)에서 종결하고, 층(5)은 층(6)보다 짧은 하나의 날실 섬유(116)이다. 마찬가지로, 층(6)은 층(7)보다 짧으며, 이 패턴은 각각의 인접한 하부층에 대하여 반복된다. 베이스나 직립 레그들에서 테이퍼진 테두리들을 갖는 예비형성체는 동일한 길이로 모두 종결하는 날실 섬유 층들에서의 예비형성체보다 박리 부하(peel loads)에 대하여 양호한 저항성을 갖는다. 또한, 날실 테이퍼 섬유에 대한 작은 크기의 섬유 사용은 예비 형성체로부터 거기에 결합된 복합 라미네이트로 매끄럽고 보다 점진적인 전이를 제공한다. 도 6에 도시된 직조 패턴은 베이스(120)의 날실 섬유들(116)의 8개 층들에 대한 것이다.
완벽한 직조 Pi-형상화된 예비형성체(100)가 도 1에 도시되어 있는데, 이때 레그들(125,135)은 수직한 위치에 있으며 레그들(125,135) 사이에는 유(U)링크들이 형성된다. 그런데, 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지않거나 각을 이루게 된다. 예비형성체(100)는 예비형성체(100)의 종방향 길이를 따라서 인접한 수직한 구간들을 형성하도록 완벽한 직조 절차를 반복함으로써 직조된다. 직조 공정은 예비형성체(100)의 연속적인 길이들을 만들어내는데, 이는 설치를 위해서 원하는 길이로 절단된다. 직립한 레그들 사이에 루프들을 갖는 종래 디자인의 예비형성체와 비교하여 본 발명에 따라서 형성된 예비형성체의 예가 각각 도 5(a) 및 5(b)에 도시되어 있다.
통상적으로, 예비형성체들은 예를 들어 탄소(흑연) 섬유들과 같이 한가지 타입의 섬유를 사용하여 날실 섬유와 충진 섬유들 모두에 대하여 직조된다. 그런데, 예비형성체들은 탄소와 유리 섬유들과 같은 다중 재료들로부터 제조된 섬유들을 사용하는 혼성 직조 패턴들이 될 것이다. 이 패턴들은 높은 인성, 감소한 비용 및 최적화된 열팽창 특성들을 갖는 예비형성체를 야기할 수 있다. 직조 패턴들은 한가지 형태의 모든 날실 섬유들과 다른 형태의 모든 충진 섬유들을 포함하거나, 또는 예를 들어 층들을 통해서 "서양장기판" 패턴으로 배열되는 교호 타입들의 날실 및/또는 충진 섬유들을 구비할 것이다.
본 발명의 장점들은 성분들을 구조물들 내로 조립하기 위해서 고강도 및 사용하기에 편리한 예비형성체를 직조하기 위한 능력을 포함한다. 개선된 직조는 각각의 층의 날실 섬유들을 교합시키고 층들을 서로 결합시키는 반면, 고도의 대칭방식으로 예비형성체들을 통해서 부하를 분배한다. 예비형성체의 레그들 사이에서 베이스에 있는 날실 섬유들의 홀수 컬럼들을 구비함으로써, 직조 패턴은 중앙평면에 대하여 거울처럼 대칭을 이룰 수 있다. 그러나, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 예비형성체는 비대칭 구조물이 되거나 비대칭 구조물을 가질 것이며, 동등한 레그 길이나 동등하지 않은 레그 길이를 가지거나 또는 예비형성체의 레그들 사이에서 베이스에서 날실 섬유들의 짝수 컬럼들을 가질 것이다.
본 발명은 예비형성체들을 생산하기 위해서 새롭고 독특한 직기 운동을 도입하며, 이것은 직기의 생산성을 개선할 뿐만 아니라 예비형성체가 접혀지는 영역들에서 루프와 보조개 자국의 형성을 회피할 수 있으며, 따라서 예비형성체의 강도와 인성을 개선하게 된다.
따라서, 본 발명은, 대안적인 해법 및/또는 3D 예비형성체를 만들기 위한 개선된 방법 및/또는 구조물에서 루프들이나 보조개 자국들을 형성함이 없이 보강된 복합 구조물들을 제공한다.
그러므로 본 발명에 의해서 본 발명의 목적 및 장점들이 실현되고, 비록 본 발명의 바람직한 실시 예들이 여기에서 상세하게 설명되고 기술되었지만, 본 발명의 영역은 그것에 의해서 제한되지 않으며, 첨부된 특허청구범위에 의해서 결정된다.

Claims (23)

  1. 직조 예비형성체의 형성방법으로서,
    (a) 다수의 인접한 층들을 제공하는 단계 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 구비하고, 상기 날실 섬유들은 서로 대체적으로 평행하고, 대체적으로 수직한 컬럼들을 형성함 -; 그리고
    (b) 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 2개의 레그들을 형성하도록 다수의 날실 섬유들의 층들을 사용하여 다수의 충진 섬유들을 직조하는 단계 - 상기 베이스와 각각의 레그는 적어도 2개 층의 날실 섬유들로부터 형성되고, 상기 베이스는 제 1 테두리와 제 2 테두리를 구비하며, 각각의 레그는 내부 단부와 외부 단부를 구비하고, 각각의 충진 섬유는 상기 베이스의 상기 제 1 테두리에서 시작하여 상기 베이스의 중앙 영역 쪽으로 연장되고, 다음에는 상기 베이스의 층들을 빠져나가며, 상기 베이스의 상기 중앙영역으로 다시 연장되기 전에 상기 레그들 중 하나의 층들 내로 연장되며, 다음에는 상기 레그들 중 다른 것들의 층들 내로 연장되고, 다음에는 상기 레그들의 층들을 빠져나가서 상기 베이스의 제 2 테두리로 연장하기 위해서 상기 베이스의 층들 또는 중앙 영역 내로 연장되는 방식으로 직조되고, 상기 충진 섬유는 각각의 레그의 내부 단부에서 각각의 레그에 들어가고, 각각의 레그의 내부 단부로 복귀하기 전에 각각의 레그의 외부 단부로 연장되며, 상기 충진 섬유들은 상기 베이스의 층들을 교합시키고 각각의 레그의 층들을 교합시키며, 상기 충진 섬유들은 각각의 층 내에서 상기 날실 섬유들을 또한 교합시킴 -;를 포함하는 직조 예비형성체의 형성방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 레그들 중 하나와 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 그리고 상기 레그들 중 다른 것들과 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 사이에 위치한 날실 섬유들의 중앙 컬럼들을 포함하며, 상기 중앙 컬럼들은 홀수개의 컬럼들을 포함하며, 직조 아키텍처의 대칭의 중앙평면 주위로 대체로 거울-이미지 직조 패턴을 가능하게 하는 직조 예비형성체의 형성방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 레그들 중 하나와 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 그리고 상기 레그들 중 다른 것들과 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 사이에 위치한 날실 섬유들의 중앙 컬럼들을 포함하며, 상기 중앙 컬럼들은 짝수개의 컬럼들을 포함하며, 직조 아키텍처의 중앙평면 주위로 대체로 비대칭 직조 패턴을 가능하게 하는 직조 예비형성체의 형성방법.
  4. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 중앙 컬럼들의 측면들에 대향하여 인접한 날실 섬유들의 분리기 컬럼들을 포함하고, 각각의 분리기 컬럼은 상기 충진 섬유들을 2개의 그룹으로 분할하고, 한 그룹은 컬럼들의 중앙 세트와 인접한 분리기 컬럼 사이로부터 상기 레그와 상기 베이스 사이에서 연장되고, 다른 그룹은 상기 분리기 컬럼의 측방향 외부로 상기 컬럼들과 상기 분리기 컬럼 사이로부터 연장되는 직조 예비형성체의 형성방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 레그들 중 하나보다 많은 층들을 갖거나 그 역도 가능한 직조 예비형성체의 형성방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 및/또는 레그들이 테이퍼지게 형성되는 직조 예비형성체의 형성방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 또는 각을 이루는 직조 예비형성체의 형성방법.
  8. 3차원 예비형성체 직조 아키텍처로서,
    다수의 인접한 층들 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 구비하고, 상기 날실 섬유들은 서로 대체적으로 평행하고, 대체적으로 수직한 컬럼들을 형성함 -; 그리고
    베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 2개의 레그들을 형성하도록 다수의 날실 섬유들의 층들 중에서 직조한 다수의 충진 섬유들 - 상기 베이이스와 각각의 레그는 적어도 2개 층의 날실 섬유들로부터 형성되고, 상기 베이스는 제 1 테두리와 제 2 테두리를 구비하며, 각각의 레그는 내부 단부와 외부 단부를 구비하고, 각각의 충진 섬유는 상기 베이스의 제 1 테두리에서 시작하여 상기 베이스의 중앙 영역 쪽으로 연장되고, 다음에는 상기 베이스의 층들을 빠져나가며, 상기 베이스의 상기 중앙영역으로 다시 연장되기 전에 상기 레그들 중 하나의 층들 내로 연장되며, 다음에는 상기 레그들 중 다른 것들의 층들 내로 연장되고, 다음에는 상기 레그들의 층들을 빠져나가서 상기 베이스의 제 2 테두리로 연장하기 위해서 상기 베이스의 층들 또는 중앙 영역 내로 연장되는 방식으로 직조되고, 각각의 상기 충진 섬유는 각각의 레그의 내부 단부에서 각각의 레그에 들어가고, 각각의 레그의 내부 단부로 복귀하기 전에 각각의 레그의 외부 단부로 연장되며, 상기 충진 섬유들은 상기 베이스의 층들을 교합시키고 각각의 레그의 층들을 교합시키며, 상기 충진 섬유들은 각각의 층 내에서 상기 날실 섬유들을 또한 교합시킴 -;을 포함하는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 레그들 중 하나와 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 그리고 상기 레그들 중 다른 것들과 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 사이에 위치한 날실 섬유들의 중앙 컬럼들을 포함하며, 상기 중앙 컬럼들은 홀수개의 컬럼들을 포함하며, 직조 아키텍처의 대칭의 중앙평면 주위로 대체로 거울-이미지 직조 패턴을 가능하게 하는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  10. 제 8 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 레그들 중 하나와 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 그리고 상기 레그들 중 다른 것들과 상기 베이스를 연결하는 충진 섬유들 사이에 위치한 날실 섬유들의 중앙 컬럼들을 포함하며, 상기 중앙 컬럼들은 짝수개의 컬럼들을 포함하며, 직조 아키텍처의 중앙평면 주위로 대체로 비대칭 직조 패턴을 가능하게 하는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  11. 제 9 항 또는 10 항에 있어서, 상기 날실 섬유들의 컬럼들은 상기 중앙 컬럼들의 측면들에 대향하여 인접한 날실 섬유들의 분리기 컬럼들을 포함하고, 각각의 분리기 컬럼은 상기 충진 섬유들을 2개의 그룹으로 분할하고, 한 그룹은 컬럼들의 중앙 세트와 인접한 분리기 컬럼 사이로부터 상기 레그와 상기 베이스 사이에서 연장되고, 다른 그룹은 상기 분리기 컬럼의 측방향 외부로 상기 컬럼들과 상기 분리기 컬럼 사이로부터 연장되는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  12. 제 8 항에 있어서, 상기 베이스는 상기 레그들 중 하나보다 많은 층들을 갖거나 그 역도 가능한 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  13. 제 8 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 및/또는 레그들이 테이퍼지게 형성되는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  14. 제 8 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 또는 각을 이루는 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  15. 직조 예비형성체의 형성방법으로서,
    (a) 베이스를 형성하기 위해서 적어도 한쌍의 인접한 날실 섬유들의 베이스 층들을 제공하는 단계 - 상기 날실 섬유들은 서로 대체적으로 평행하고, 대체적으로 컬럼들로 배열됨 -;
    (b) 한쌍의 레그들을 형성하기 위해서 적어도 2개 층의 인접한 날실 섬유들의 레그 층들을 제공하는 단계 - 상기 날실 섬유들은 서로 대체적으로 평행하고 대체적으로 컬럼으로 배열됨 -;
    (c) 각각의 베이스 층의 날실 섬유들을 서로 교합시키고 상기 레그 층들의 날실 섬유들을 서로 교합시키기 위해서, 상기 베이스 층들과 상기 레그 층들 중에서 적어도 하나의 충진 섬유를 직조하는 단계 - 상기 레그들은 각각의 레그와 상기 베이스 사이에서 연장되는 충진 섬유의 일부분들에 의해서 교차부에서 상기 베이스에 연결되고, 충진 섬유 부분들의 2개 그룹이 각각의 레그와 상기 베이스를 연결하며, 각각의 충진 섬유는 상기 베이스의 제 1 테두리에서 시작하여 상기 베이스의 중앙 영역 쪽으로 연장되고, 다음에는 상기 베이스의 층들을 빠져나가며, 상기 베이스의 상기 중앙영역으로 다시 연장되기 전에 상기 레그들 중 하나의 층들 내로 연장되며, 다음에는 상기 레그들 중 다른 것들의 층들 내로 연장되고, 다음에는 상기 레그들의 층들을 빠져나가서 상기 베이스의 제 2 테두리로 연장하기 위해서 상기 베이스의 층들 또는 중앙 영역 내로 연장되는 방식으로 직조됨 -;
    (d) 상기 레그들과 상기 베이스의 교차부들 사이에서 상기 베이스에서 날실 섬유들의 짝수개 혹은 홀수개의 중앙 컬럼들을 직조하는 단계; 그리고
    (e) 상기 중앙 컬럼들에 인접하게 분리기 컬럼들을 위치시키는 단계 - 각각의 레그에 대한 충진 섬유 부분들의 그룹들 중 하나는 대응하는 분리기 컬럼의 일측에 인접한 베이스를 가로지르고, 각각의 레그에 대한 충진 섬유 부분들의 그룹들 중 다른 것은 대응하는 분리기 컬럼의 반대쪽에 인접한 베이스를 가로지름 -;를 포함하는 직조 예비형성체의 형성방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그 보다 많은 층들을 갖거나 그 역도 가능한 직조 예비형성체의 형성방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 또는 각을 이루는 직조 예비형성체의 형성방법.
  18. 직조 예비형성체로서,
    중앙부분과 2개의 측방향 테두리들을 갖는 베이스;
    상기 베이스의 일면으로부터 연장되는 적어도 2개의 레그들 - 상기 예비형성체는 3차원 직조 패턴으로 직조되고, 상기 베이스와 각각의 레그는 적어도 2개 층의 날실 섬유들로 형성되며, 상기 날실 섬유들은 대체로 컬럼들로 배열되고, 적어도 하나의 충진 섬유는 상기 베이스의 날실 섬유들을 서로 교합시키고 상기 레그들의 날실 섬유들을 서로 교합시키기 위해서 상기 날실 섬유들 중에서 직조되며, 상기 레그들은 각각의 레그와 상기 베이스 사이에서 연장되는 충진 섬유의 부분들에 의해서 교차부들에서 상기 베이스에 연결되고, 상기 충진 섬유들의 부분들중 2개의 그룹들은 각각의 레그를 상기 베이스에 연결함 -;
    상기 베이스에 있는 날실 섬유들의 짝수 혹은 홀수개의 중앙 컬럼들 - 상기 레그들과 상기 베이스의 교차부들 사이에 위치함 -; 그리고
    상기 중앙 컬럼들에 인접하게 위치한 분리기 컬럼들 - 각각의 레그를 위한 부분들의 그룹들중 하나는 대응하는 분리기 컬럼의 일측에 인접한 베이스를 가로지르고, 각각의 레그를 위한 부분들의 그룹들중 다른 것은 대응하는 분리기 컬럼의 반대쪽에서 베이스를 가로지르고, 각각의 충진 섬유는 상기 베이스의 제 1 테두리에서 시작하여 상기 베이스의 중앙 영역 쪽으로 연장되고, 다음에는 상기 베이스의 층들을 빠져나가며, 상기 베이스의 상기 중앙영역으로 다시 연장되기 전에 상기 레그들 중 하나의 층들 내로 연장되며, 다음에는 상기 레그들 중 다른 것들의 층들 내로 연장되고, 다음에는 상기 레그들의 층들을 빠져나가서 상기 베이스의 제 2 테두리로 연장하기 위해서 상기 베이스의 층들 또는 중앙 영역 내로 연장됨 -;을 포함하는 직조 예비형성체.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그 보다 많은 층들을 갖거나 그 역도 가능한 직조 예비형성체.
  20. 제 18 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 또는 각을 이루는 직조 예비형성체.
  21. 제 1 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 레그들은 길이가 같거나 다른 직조 예비형성체의 제조방법.
  22. 제 8 항에 있어서, 상기 레그들은 길이가 같거나 다른 3차원 예비형성체 직조 아키텍처.
  23. 제 18 항에 있어서, 적어도 2개의 레그들은 길이가 같거나 다른 직조 예비형성체.
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