KR20110129538A - A preform for composites having discontinuous reinforcements and method for manufacturing thereof - Google Patents

A preform for composites having discontinuous reinforcements and method for manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20110129538A
KR20110129538A KR1020100048950A KR20100048950A KR20110129538A KR 20110129538 A KR20110129538 A KR 20110129538A KR 1020100048950 A KR1020100048950 A KR 1020100048950A KR 20100048950 A KR20100048950 A KR 20100048950A KR 20110129538 A KR20110129538 A KR 20110129538A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
preform
dimensional
reinforcement
reinforcing material
composite material
Prior art date
Application number
KR1020100048950A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101281185B1 (en
Inventor
변준형
곽명락
장정훈
이상복
이원오
엄문광
이상관
Original Assignee
한국기계연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국기계연구원 filed Critical 한국기계연구원
Priority to KR1020100048950A priority Critical patent/KR101281185B1/en
Publication of KR20110129538A publication Critical patent/KR20110129538A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101281185B1 publication Critical patent/KR101281185B1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/04—Punching, slitting or perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
    • B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
    • B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/14—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces
    • B32B5/147—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by a layer differing constitutionally or physically in different parts, e.g. denser near its faces by treatment of the layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B38/00—Ancillary operations in connection with laminating processes
    • B32B38/04—Punching, slitting or perforating
    • B32B2038/047—Perforating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2305/00—Condition, form or state of the layers or laminate
    • B32B2305/02—Cellular or porous
    • B32B2305/026—Porous

Abstract

PURPOSE: A preform for composite having discontinuous reinforcing agents is provided to reduce failure rate remarkably by improving strength and rigidity, thereby improving productivity. CONSTITUTION: A preform(10) for composite having discontinuous reinforcements comprises a 2D-preform(12) and a plurality of reinforcing agents(14). A 2D perform is laminated by multi-layer. A plurality of reinforcing agents are inserted into the one end of the inside of the 2D perform along the laminated direction.

Description

불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼 및 이의 제조방법 {A preform for composites having discontinuous reinforcements and method for manufacturing thereof}A preform for composites having discontinuous reinforcements and method for manufacturing description

본 발명은 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 직조된 2차원 프리폼을 적층하고, 교차하는 방향으로 로드(rod) 형태의 강화재를 삽입하는 과정을 다수회 교번 실시하여 복합재료용 프리폼 내부에 일정 길이를 가지는 강화재가 불연속적으로 평행하게 구비되도록 함으로써 두께 방향의 강도 및 강성이 향상되도록 한 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composite preform having a discontinuous reinforcing material and a method for manufacturing the same, and more particularly, a process of stacking a woven two-dimensional preform and inserting a rod-shaped reinforcing material in an intersecting direction. The present invention relates to a composite preform having a discontinuous reinforcing material having a strength and stiffness in the thickness direction which is improved by discontinuously providing a reinforcing material having a predetermined length inside the composite preform alternately in parallel, and a method of manufacturing the same. .

복합재료(Composite material)란 두 가지 이상 구성물질의 혼합체로써 서로 화학적으로 구분되는 구성물질들이 각각의 특성을 유지한 채로 결합되어 있으면서 각 구성물질의 독특한 기계적, 물리적, 화학적 특성이 서로 상호 보완적으로 작용하여 개개의 구성물질이 분리 되어 있을 때 보다 좋은 특성을 얻고자 인위적으로 구성된 물질을 일컫는 것이다. Composite material is a mixture of two or more components that are chemically separated from each other while retaining their properties, while the unique mechanical, physical, and chemical properties of each component are complementary to each other. It refers to a material that is artificially constructed to get better properties when the individual components are separated.

일반적으로 구조 재료용 복합재료의 구성물질은 기지와 강화재의 두 가지로 나눌 수 있다. 기지는 강화재를 서로 결합시키고 강화재를 외부로부터 보호하며 복합재료의 형태를 유지하게 하는 기능을 가지며, 또한 복합재료 내에서 연속적인 구조를 가지고 있다.In general, the constituents of composite materials for structural materials can be divided into two types: matrix and reinforcement. The base has the function of bonding the reinforcement to each other, protecting the reinforcement from the outside and maintaining the form of the composite, and also has a continuous structure in the composite.

강화재는 외부응력을 지탱하여 복합재료가 기지에 비해 좋은 기계적 성질을 나타내게 하며 기지 내에 분산되어 있는 입자, 휘스커 또는 섬유 형태의 구성물질이다. A reinforcement is an constituent in the form of particles, whiskers or fibers dispersed in the matrix, which supports the external stresses, allowing the composite to exhibit better mechanical properties than the matrix.

복합재료 중에서 탄소/탄소 복합재료는 열안정성과 열전도도 및 열충격에 대한 저항성이 우수하고, 초고온에서도 높은 강도 및 강성을 지니고 있어서 고온용 구조재로서 각광을 있다.Among the composite materials, the carbon / carbon composite material has excellent thermal stability, thermal conductivity, and thermal shock resistance, and has high strength and rigidity even at an extremely high temperature, making it a high-temperature structural material.

예컨대 항공기의 브레이크, 로케트 노즐, 재진입 비행체의 열차폐재 등 우주항공 산업분야에 널리 이용되고 있으며, 제조기술의 발전에 따라 생체 친화성이나 화학적 불활성 등의 특성을 이용하여 의료용 및 기타 일반 산업용으로도 점차 응용 분야가 확대되어 가고 있다.For example, it is widely used in the aerospace industry such as aircraft brakes, rocket nozzles, and heat shields for re-entry vehicles.In accordance with the development of manufacturing technology, it is increasingly used in medical and other general industries by using characteristics such as biocompatibility or chemical inertness. The field of application is expanding.

이에 대한민국 특허 제0143614호에는 "핏치를 함침대로 한 다방향 탄소섬유 프리폼의 고밀도화 방법"이 개시되어 있다.Accordingly, Korean Patent No. 0143614 discloses a method for densifying a multidirectional carbon fiber preform having a pitch as a bed.

즉, 상기 특허에는 탄소섬유 프리폼을 탄소 기지물질로 고밀도화하는 방법이 개시되어 있다.That is, the patent discloses a method of densifying a carbon fiber preform with a carbon matrix.

그러나, 상기 특허에는 다방향 탄소섬유 프리폼을 핏치에 의한 액체함침법으로 고밀도화시켜 주되, 다방향 탄소섬유 프리폼에 수지를 함침, 경화 및 탄화한 후 핏치를 함침시켜 탄화하는 공정을 반복함으로써 탄소섬유 프리폼의 고밀도화를 이룰 수 있도록 하였다.However, in the patent, the multi-directional carbon fiber preform is densified by the liquid impregnation method by pitch, but the carbon fiber preform is repeated by impregnating, curing and carbonizing the resin in the multi-directional carbon fiber preform, and then repeating the carbonization process by impregnating the pitch. It was possible to achieve a high density of.

따라서, 프리폼 자체의 밀도를 높이기 보다는 프리폼에 함침 공정을 개선하여 복합재료의 밀도가 높아지도록 하는 기술이므로, 복합재료의 두께 방향 기계적 물성을 근본적으로 향상시키는데에는 어려움이 있다.Therefore, the technique of increasing the density of the composite material by improving the impregnation process of the preform rather than increasing the density of the preform itself, it is difficult to fundamentally improve the thickness mechanical properties of the composite material.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보다 상세하게는 직조된 2차원 프리폼을 적층하고, 2차원 프리폼의 적층 방향으로 강화재(rod)를 구비하여 강도 및 강성이 향상되도록 한 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼을 제공하는 것에 있다.An object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, more specifically, laminated woven two-dimensional preform, and provided with a reinforcing material (rod) in the stacking direction of the two-dimensional preform improves the strength and rigidity It is to provide a preform for a composite material provided with discontinuous reinforcement as possible.

본 발명의 다른 목적은, 직조된 2차원 프리폼을 적층하고, 2차원 프리폼의 적층 방향에 대하여 교차하는 방향으로 강화재(rod)를 삽입하는 과정을 다수회 교번 실시하여 복합재료용 프리폼 내부에 일정 길이를 가지는 강화재가 불연속적으로 평행하게 구비되도록 함으로써 강도 및 강성이 향상되도록 한 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼 및 이의 제조방법을 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention, by laminating a woven two-dimensional preform, and inserting a reinforcing rod (rod) in a direction crossing with respect to the stacking direction of the two-dimensional preform a plurality of alternating times to a predetermined length inside the composite preform It is to provide a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement to improve the strength and rigidity by having a reinforcement having a discontinuous parallel to the discontinuous reinforcement and a method for producing the same.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼은, 다수 층으로 적층된 2차원 프리폼과, 상기 2차원 프리폼 내부 일측에 적층 방향으로 삽입된 다수의 강화재를 포함하여 구성되며, 상기 다수 강화재는 불연속적으로 이격 배치되는 것을 특징으로 한다.Preforms for composite materials provided with a discontinuous reinforcement according to the present invention for achieving the above object includes a two-dimensional preform laminated in multiple layers, and a plurality of reinforcement inserted in the stacking direction on one side inside the two-dimensional preform. The reinforcing material is characterized in that the discontinuously spaced apart.

상기 다수 강화재는 등간격으로 이격 배치됨을 특징으로 한다.The plurality of reinforcement is characterized in that spaced at equal intervals.

상기 2차원 프리폼은 카본직물이 적용되며, 상기 강화재는 카본 및 에폭시를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The two-dimensional preform is applied to a carbon fabric, the reinforcement is characterized in that it comprises a carbon and epoxy.

상기 다수 강화재는 길이 방향 연장선이 서로 평행한 것을 특징으로 한다.The plurality of reinforcement is characterized in that the longitudinal extension line is parallel to each other.

상기 다수 강화재 각각은 복합재료용 프리폼의 높이보다 짧은 것을 특징으로 한다.Each of the plurality of reinforcement is characterized in that the shorter than the height of the composite preform.

본 발명에 의한 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법은, 2차원 프리폼 및 강화재를 준비하는 재료준비단계와, 상기 2차원 프리폼을 다수 층으로 적층하는 프리폼적재단계와, 상기 적재된 2차원 프리폼의 두께 방향으로 다수 바늘을 이용하여 다수 구멍을 천공하는 피닝단계와, 상기 다수 구멍에 강화재를 삽입하는 강화재삽입단계로 이루어지며, 상기 프리폼적재단계, 피닝단계 및 강화재삽입단계는 순차적으로 다수회 실시됨을 특징으로 한다.The method for manufacturing a composite preform with a discontinuous reinforcement according to the present invention includes a material preparation step of preparing a two-dimensional preform and a reinforcement material, a preform stacking step of stacking the two-dimensional preform in multiple layers, and the stacked two. It consists of a pinning step of drilling a plurality of holes using a plurality of needles in the thickness direction of the dimensional preform, and a reinforcement inserting step of inserting a reinforcing material into the plurality of holes, the preform loading step, the pinning step and the reinforcing reinsert step Characterized in that it is carried out once.

상기 프리폼적재단계 이전에는, 적재될 2차원 프리폼의 하측에 쿠션을 설치하는 쿠션설치단계가 실시됨을 특징으로 한다.Before the preform loading step, characterized in that the cushion installation step of installing a cushion on the lower side of the two-dimensional preform to be loaded.

상기 프리폼적재단계는, 상기 2차원 프리폼을 적재하는 적재과정과, 적재된 2차원 프리폼의 상면에 다수 바늘의 삽입 위치를 안내하는 안내판을 안착하는 안내판안착과정과, 상기 2차원 프리폼 및 안내판을 가압하는 가압과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The preform loading step includes a loading process for loading the two-dimensional preform, a guide plate seating process for seating a guide plate for guiding the insertion position of the plurality of needles on the upper surface of the loaded two-dimensional preform, and pressing the two-dimensional preform and the guide plate. It is characterized by consisting of a pressing process.

상기 안내판안착과정은, 상기 안내판에 형성되어 상기 바늘의 삽입 위치를 안내하는 안내구멍이 2차원 프리폼의 상측에 위치하도록 하는 과정임을 특징으로 한다.The guide plate seating process is characterized in that the guide hole formed in the guide plate to guide the insertion position of the needle is located on the upper side of the two-dimensional preform.

상기 안내판안착과정에서, 상기 안내판안착과정은, 서로 다른 위치에 안내구멍이 형성된 다수의 안내판 중 어느 하나를 안착하는 과정임을 특징으로 한다.In the guide plate seating process, the guide plate seating process is characterized in that the process of seating any one of a plurality of guide plates formed with guide holes in different positions.

상기 피닝단계는, 상기 프리폼적재단계, 피닝단계 및 강화재삽입단계를 순차적으로 다수회 실시할 때 전/후의 피닝단계에서 형성된 구멍에 대하여 다른 위치에 구멍을 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The pinning step may be a process of forming a hole at a different position with respect to the hole formed in the pre / post pinning step when the preform stacking step, the pinning step, and the reinforcing material insertion step are sequentially performed a plurality of times.

상기 완료단계는, 상기 강화재가 다수 2차원 프리폼 내부에 위치한 상태를 유지하도록 하는 과정임을 특징으로 한다.The completion step is characterized in that the reinforcement is a process to maintain the state located in the plurality of two-dimensional preform.

상기 재료준비단계는, 카본직물인 2차원 프리폼과, 카본 및 에폭시를 포함하여 구성되는 강화재를 준비하는 과정임을 특징으로 한다.The material preparation step is characterized in that the process of preparing a reinforcing material comprising a carbon fabric two-dimensional preform, and carbon and epoxy.

상기 피닝단계는, 상기 안내판에 형성된 안내구멍에 다수 바늘을 삽입하여 2차원 프리폼에 구멍을 형성하는 과정임을 특징으로 한다.The pinning step is characterized in that the process of forming a hole in the two-dimensional preform by inserting a plurality of needles in the guide hole formed in the guide plate.

상기 강화재삽입단계는, 상기 안내구멍에 강화재를 안착하는 강화재안착과정과, 상기 안내구멍에 안착된 강화재를 가압치구로 가압하여 2차원 프리폼 내부에 삽입하는 강화재삽입과정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The reinforcing material insertion step is characterized in that the reinforcing material seating process for seating the reinforcing material in the guide hole, and the reinforcing material insertion process for pressing the reinforcing material seated in the guide hole with a pressure jig to insert into the two-dimensional preform.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼은, 직조된 2차원 프리폼을 적층하고, 2차원 프리폼의 내부에는 적층 방향으로 다수의 강화재(rod)가 삽입되도록 구성된다.As described above, in the composite material preform according to the present invention, a woven two-dimensional preform is laminated, and a plurality of reinforcing rods are inserted into the two-dimensional preform in the lamination direction.

따라서, 두께 방향 강도 및 강성이 향상된 복합재료용 프리폼의 제조가 가능한 이점이 있다.Therefore, there is an advantage that the production of a preform for a composite material having improved thickness direction strength and rigidity is possible.

또한, 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서는, 2차원 프리폼을 적층한 후 강화재가 삽입되어질 위치에 바늘을 삽입하여 구멍을 형성하고, 안내판 및 가압치구를 이용하여 적재된 2차원 프리폼 내부에 강화재의 삽입이 용이하도록 구성된다.In addition, in the method for manufacturing a composite preform according to the present invention, after stacking two-dimensional preforms, a hole is formed by inserting a needle into a position where a reinforcing material is to be inserted, and the inside of the two-dimensional preforms loaded using a guide plate and a pressure jig. It is configured to facilitate the insertion of the reinforcing material.

따라서, 강화재 삽입시에 부러짐 등의 파손이 미연에 방지되므로 높은 강도 및 강성을 갖는 복합재료용 프리폼의 제조가 가능한 이점이 있다.Therefore, since breakage such as breakage is prevented in advance when the reinforcing material is inserted, there is an advantage that the production of a preform for a composite material having high strength and rigidity is possible.

뿐만 아니라, 불량율이 현저히 낮아지므로 생산성이 향상되며, 제조 원가를 절감할 수 있는 이점이 있다.In addition, since the defective rate is significantly lowered, productivity is improved and manufacturing costs are reduced.

도 1 은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 복합재료용 프리폼의 외관 구성을 보인 사시도.
도 2 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 내부 구성을 보인 종단면도.
도 3 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
도 4 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 일단계인 프리폼적재단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.
도 5 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 일단계인 강화재삽입단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도.
도 6 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 적재과정을 보인 종단면도.
도 7 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 안내판안착과정을 보인 종단면도.
도 8 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 안내판안착과정에 사용되는 안착판의 다양한 실시예의 구성을 보인 종단면도.
도 9 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 피닝단계를 보인 종단면도.
도 10 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 피닝단계에 사용되는 바늘조립체의 구성을 보인 종단면도.
도 11 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 강화재안착과정을 보인 종단면도.
도 12 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 강화재삽입단계에 사용되는 가압치구의 사용 상태를 보인 종단면도.
도 13 은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 강화재삽입과정을 보인 종단면도.
도 14 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 강화재삽입과정 이후 가압치구가 제거된 상태를 보인 종단면도.
도 15 는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 강화재삽입과정 이후 적재과정을 재차 실시한 모습을 보인 종단면도.
도 16 은 도 15 이후 안내판안착과정이 실시된 모습을 보인 종단면도.
도 17 은 도 16 이후 피닝과정을 재차 실시한 모습을 보인 종단면도.1 is a perspective view showing the appearance configuration of a preform for a composite material prepared according to a preferred embodiment of the present invention.
2 is a longitudinal sectional view showing an internal configuration of a preform for a composite material according to the present invention;
3 is a process flowchart showing a method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 4 is a process flow chart showing in detail the preform loading step is a step in the manufacturing method of the preform for composite material according to the present invention.
5 is a process flowchart showing in detail a reinforcing step of inserting a step in the method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 6 is a longitudinal cross-sectional view showing a loading process in the manufacturing method of the preform for a composite material according to the present invention.
Figure 7 is a longitudinal cross-sectional view showing the guide plate seating process in the manufacturing method of the preform for a composite material according to the present invention.
Figure 8 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of various embodiments of the seating plate used in the guide plate seating process in the method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 9 is a longitudinal sectional view showing a pinning step in the method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 10 is a longitudinal cross-sectional view showing the configuration of the needle assembly used in the pinning step in the manufacturing method of the preform for composite materials according to the present invention.
Figure 11 is a longitudinal cross-sectional view showing a reinforcing material seating process in the method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 12 is a longitudinal sectional view showing a state of use of the pressing jig used in the reinforcing material insertion step in the manufacturing method of the preform for a composite material according to the present invention.
Figure 13 is a longitudinal cross-sectional view showing a reinforcing material insertion process in the method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.
Figure 14 is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which the pressing jig is removed after the reinforcement reinsertion process in the manufacturing method of the composite preform for the present invention.
Figure 15 is a longitudinal cross-sectional view showing a state in which the loading process after the reinforcement reinsertion process in the manufacturing method of the composite preform for the composite material according to the present invention.
Figure 16 is a longitudinal cross-sectional view showing a guide plate mounting process after Figure 15 is carried out.
FIG. 17 is a longitudinal sectional view showing the pinning process performed again after FIG. 16; FIG.

이하에서는 첨부된 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 구성을 설명한다.Hereinafter, a configuration of a preform for a composite material according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

도 1에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 제조된 복합재료용 프리폼의 외관 구성을 보인 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 내부 구성을 보인 종단면도가 도시되어 있다.1 is a perspective view showing an external configuration of a composite preform manufactured according to a preferred embodiment of the present invention, Figure 2 is a longitudinal cross-sectional view showing the internal configuration of the preform for a composite material according to the present invention. .

이들 도면과 같이, 상기 프리폼(10)은 직조된 다수의 2차원 프리폼(12)이 적층된 상태를 유지하며, 적층된 다수의 2차원 프리폼(12)의 적층방향으로는 강화재(14)가 삽입되어 있다.As shown in these figures, the preform 10 maintains a state in which a plurality of woven two-dimensional preforms 12 are stacked, and a reinforcing material 14 is inserted in a stacking direction of the plurality of stacked two-dimensional preforms 12. It is.

상기 2차원 프리폼(12)은 카본직물이 적용되어 소정의 두께를 가지는 평면을 이룬다. 그리고, 상기 강화재(14)는 본 발명의 실시예에서 카본 및 에폭시를 포함하여 구성되어 상기 2차원 프리폼(12) 내부에 다수 개가 불연속적으로 삽입된 상태로 존재하게 된다.The two-dimensional preform 12 is a carbon fabric is applied to form a plane having a predetermined thickness. In addition, the reinforcing member 14 is configured to include carbon and epoxy in the embodiment of the present invention, and the plurality of reinforcing members are present in the state discontinuously inserted into the two-dimensional preform 12.

상기 강화재(14)는 2차원 프리폼(12)의 적층 두께보다 짧게 구비되며, 서로 평행하게 다수로 구비된다. 그리고 상기 강화재(14)는 2차원 프리폼(12)의 면 방향으로 등간격 이격된 상태로 삽입된다.The reinforcing material 14 is provided shorter than the laminated thickness of the two-dimensional preform 12, it is provided in plurality in parallel with each other. The reinforcement 14 is inserted at equal intervals in the plane direction of the two-dimensional preform 12.

따라서, 상기 강화재(14)는 평면 방향으로 기계적 강도를 가질 수 있는 2차원 프리폼(12)에 적층 방향의 강도를 부가하여 복합재료용 프리폼(10)의 기계적 강도 및 강성을 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, the reinforcing material 14 may improve the mechanical strength and rigidity of the composite preform 10 by adding the strength in the stacking direction to the two-dimensional preform 12 which may have mechanical strength in the planar direction.

보다 구체적으로는, 상기 2차원 프리폼(12)은 하측에서 상방향으로 다수층이 적층되며, 이때 완성하고자 하는 복합재료용 프리폼(10)의 최종 높이만큼 쌓는 것이 아니라, 일부 높이만큼만 적재하게 된다.More specifically, the two-dimensional preform 12 is stacked in a plurality of layers in the upper direction from the lower side, at this time is not stacked as the final height of the composite material preform 10 to be completed, it is loaded only a portion of the height.

그리고, 이렇게 일정 높이만큼만 적재된 2차원 프리폼(12)을 관통하여 강화재(14)가 삽입된다.Then, the reinforcing material 14 is inserted through the two-dimensional preform 12 loaded only by a predetermined height.

그리고, 상기 강화재(14)가 삽입된 소정 높이의 2차원 프리폼(12) 상측에는 강화재(14)가 삽입되지 않은 2차원 프리폼(12)을 소정 높이만큼 다시 쌓고, 강화재(14)를 삽입하는 과정을 순차적으로 반복함으로써 상기 복합재료용 프리폼(10)의 제조가 완료된다.In addition, the process of inserting the reinforcing material 14 on the upper side of the two-dimensional preform 12 having the predetermined height into which the reinforcing material 14 is inserted and stacking the two-dimensional preform 12 without the reinforcing material 14 inserted by a predetermined height. By sequentially repeating the production of the composite material preform 10 is completed.

이때, 상기 강화재(14)는 하측에 위치한 강화재(14)와 상측에 위치한 강화재(14)가 불연속적으로 이격 배치되며, 각각의 강화재(14) 연장선은 서로 평행하도록 구성된다.At this time, the reinforcing material 14 is a reinforcing material 14 located in the lower side and the reinforcing material 14 located in the upper side is discontinuously spaced apart, each reinforcing material 14 extension line is configured to be parallel to each other.

따라서, 상기 강화재(14)는 복합재료용 프리폼(10)의 내부에 짧은 길이로 다수개 박혀 있는 상태를 유지하게 된다.Thus, the reinforcing material 14 is maintained in a state in which a plurality of reinforcing materials are embedded in the preform 10 for a short length.

이하 첨부된 도 3 내지 도 5를 참조하여 복합재료용 프리폼(10)의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing the preform 10 for a composite material will be described with reference to FIGS. 3 to 5.

도 3에는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법을 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있고, 도 4에는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 일단계인 프리폼적재단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있으며, 도 5에는 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 일단계인 강화재삽입단계를 세부적으로 나타낸 공정 순서도가 도시되어 있다.3 is a process flowchart showing a method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention, and FIG. 4 is a process flowchart showing in detail a preform loading step, which is one step in the manufacturing method of a preform for a composite material according to the present invention. 5 is a process flowchart showing in detail a step of inserting a reinforcing material in a method of manufacturing a preform for a composite material according to the present invention.

먼저 도 3과 같이, 상기 복합재료용 프리폼(10)을 제조하기 위한 과정을 개략적으로 설명하면, 2차원 프리폼(12) 및 강화재(14)를 준비하는 재료준비단계(S100)와, 상기 2차원 프리폼(12)을 다수 층으로 적층하는 프리폼적재단계(S200)와, 상기 적재된 2차원 프리폼(12)의 두께 방향으로 다수 바늘(164)을 이용하여 다수 구멍을 천공하는 피닝단계(S300)와, 상기 다수 구멍에 강화재(14)를 삽입하는 강화재삽입단계(S400)로 이루어지며, 전술한 바와 같이 상기 프리폼적재단계(S200), 피닝단계(S300), 강화재삽입단계(S400)는 순차적으로 다수회 실시된다.First, as shown in FIG. 3, a process for manufacturing the composite preform 10 is schematically described. A material preparation step S100 for preparing a two-dimensional preform 12 and a reinforcement 14 and the two-dimensional Preform stacking step (S200) for stacking the preform 12 in a plurality of layers, and a pinning step (S300) for drilling a plurality of holes using a plurality of needles (164) in the thickness direction of the loaded two-dimensional preform 12 and , The reinforcing material insertion step (S400) for inserting the reinforcing material 14 in the plurality of holes, and as described above the preform loading step (S200), pinning step (S300), reinforcing material insertion step (S400) a plurality of sequentially Is carried out times.

상기 각각의 단계를 세부적으로 살펴보면, 상기 재료준비단계(S100)는 전술한 2차원 프리폼(12)과 강화재(14)를 다수 구비하는 과정으로, 상기 강화재(14)는 프리폼적재단계(S200) 실시시에 적층될 소정의 높이의 2차원 프리폼(10)의 높이보다 길게 구비되며, 상기 2차원 프리폼(12)은 일정 크기를 갖도록 구비된다.Looking at each of the steps in detail, the material preparation step (S100) is a process having a plurality of the two-dimensional preform 12 and the reinforcement 14 described above, the reinforcement 14 is carried out the preform loading step (S200) It is provided to be longer than the height of the two-dimensional preform 10 of a predetermined height to be stacked, the two-dimensional preform 12 is provided to have a predetermined size.

본 발명의 실시예에서는 가로 100㎜ × 세로 100㎜ 의 크기를 가지는 카본직물을 사용하였다.In the embodiment of the present invention was used a carbon fabric having a size of 100mm horizontal × 100mm vertical.

상기 재료준비단계(S100) 이후에는 프리폼적재단계(S200)가 실시된다. 상기 프리폼적재단계(S200)부터는 적재되는 2차원 프리폼(12)의 안정적인 적재, 피닝, 및 강화재(14) 삽입을 위해 공구가 사용되었다.After the material preparation step (S100), a preform loading step (S200) is performed. From the preform loading step (S200), a tool was used for stable loading, pinning, and insertion of the reinforcement 14 of the two-dimensional preform 12 to be loaded.

상기 프리폼적재단계(S200)는 2차원 프리폼(12)을 다수 층으로 적층하여 소정의 두께를 갖는 3차원 형상을 만드는 과정으로, 상기 프리폼적재단계(S200)에서 제일 먼저 적재된 최하측의 2차원 프리폼(12)은 복합재료용 프리폼(10)의 하부 외형을 이루게 된다. The preform stacking step (S200) is a process of forming a three-dimensional shape having a predetermined thickness by stacking the two-dimensional preforms 12 in a plurality of layers, and the lowest two-dimensional stacking first in the preform stacking step (S200). The preform 12 forms the lower outline of the composite preform 10.

따라서, 상기 프리폼적재단계(S200)는 다수의 과정을 통해 완성된다. 즉, 상기 프리폼적재단계(S200)는 도 4와 같이, 상기 2차원 프리폼(12)을 적재하는 적재과정(S220)과, 적재된 2차원 프리폼(12)의 상면에 다수의 바늘(164) 및 강화재(14)의 삽입 위치를 안내하는 안내판(도 7의 도면부호 140)을 안착하는 안내판안착과정(S240)과, 상기 2차원 프리폼(12) 및 안내판(140)을 가압하는 가압과정(S260)으로 이루어진다.Therefore, the preform loading step (S200) is completed through a number of processes. That is, the preform loading step (S200) is a loading process (S220) for loading the two-dimensional preform 12, as shown in Figure 4, a plurality of needles 164 and the upper surface of the loaded two-dimensional preform 12 Guide plate seating process (S240) for seating the guide plate (reference numeral 140 of FIG. 7) for guiding the insertion position of the reinforcing material 14, and a pressing process (S260) for pressing the two-dimensional preform 12 and the guide plate 140 Is done.

이하 상기 프리폼적재단계(S200)의 세부 과정을 상기 공구의 구성 및 작용과 더불어 설명하기로 한다.Hereinafter, the detailed process of the preform loading step (S200) will be described along with the configuration and operation of the tool.

도 6은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 적재과정을 보인 종단면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 복합재료용 프리폼의 제조방법에서 안내판안착과정을 보인 종단면도이다.6 is a longitudinal cross-sectional view showing a loading process in the manufacturing method of the composite preform according to the present invention, Figure 7 is a longitudinal cross-sectional view showing a guide plate mounting process in the manufacturing method of the composite preform according to the present invention.

먼저, 상기 프리폼적재과정(S220)은 공구의 하부에 구비된 베이스블럭(110) 상측에 2차원 프리폼(12)을 적재하는 과정으로, 상기 베이스블럭(110) 상면에는 쿠션(120)이 안착된다.First, the preform loading process (S220) is a process of loading the two-dimensional preform 12 on the upper side of the base block 110 provided in the lower portion of the tool, the cushion 120 is seated on the upper surface of the base block 110. .

상기 쿠션(120)은 피닝단계(S300)와 강화재삽입단계(S400)를 실시하는 중에 바늘(164) 및 강화재(14)의 파손을 방지하기 위한 구성이다.The cushion 120 is configured to prevent breakage of the needle 164 and the reinforcing material 14 during the peening step S300 and the reinforcing material insertion step S400.

따라서, 상기 쿠션(120)은 소정의 탄성복원력을 가지는 재질로 구성될 수도 있으며, 필요에 따라서는 첨부된 도 6과 같이 상기 바늘(164) 및 강화재(14)와 접촉시에 단부의 파손이 방지될 수 있도록 도피홈(122)을 형성할 수도 있다.Therefore, the cushion 120 may be made of a material having a predetermined elastic restoring force, and if necessary, the end of the cushion 120 and the reinforcement 14 are prevented from being damaged when contacted with the needle 164 and the reinforcement 14. The escape groove 122 may also be formed.

그리고, 상기 쿠션(120)은 베이스블럭(110)의 상면에서 움직임이 제한될 수 있도록 안착된다. 이를 위해 상기 베이스블럭(110)의 테두리부에는 가이드포스트(130)가 구비된다. 상기 가이드포스트(130)는 쿠션(120)의 테두리부를 관통하도록 상방향으로 직립되게 구비된 것으로, 상기 가이드포스트(130)의 하부는 베이스블럭(110)에 삽입 및 고정된다.And, the cushion 120 is seated so that the movement can be limited on the upper surface of the base block 110. To this end, a guide post 130 is provided at the edge of the base block 110. The guide post 130 is provided to be upright to penetrate the edge of the cushion 120, the lower portion of the guide post 130 is inserted and fixed to the base block 110.

따라서, 상기 가이드포스트(130)에 의해 관통되어진 쿠션(120)은 베이스블럭(110)에 안착된 후에는 움직임이 제한된다.Therefore, the cushion 120 penetrated by the guide post 130 is restricted after the seat 120 is seated on the base block 110.

상기 베이스블럭(110)에 쿠션(120)이 안착된 이후 도 6과 같이 상기 프리폼적재과정(S220)을 실시하게 된다. 이때, 상기 2차원 프리폼(12)은 쿠션(120)의 상면에서 상방향으로 적층된다.After the cushion 120 is seated on the base block 110, the preform loading process S220 is performed as shown in FIG. 6. At this time, the two-dimensional preform 12 is stacked in an upward direction on the upper surface of the cushion 120.

상기와 같이 상기 쿠션(120)은 프리폼적재과정(S220) 이전에 선택적으로 설치되므로, 상기 프리폼적재단계(S200) 이전에는 쿠션설치단계(S150)가 실시될 수 있다.Since the cushion 120 is selectively installed before the preform loading process (S220), the cushion installation step (S150) may be performed before the preform loading step (S200).

상기 프리폼적재과정(S220) 이후에는 안내판안착과정(S240)이 실시된다. 상기 안내판안착과정(S240)은 도 7과 같이 소정의 두께를 갖도록 구성되어 하방향으로 눌러짐으로써 상기 적층된 2차원 프리폼(12)의 형태가 흐트러지지 않도록 하는 안내판(140)을 2차원 프리폼(12)의 상면에 안착하는 과정이다.After the preform loading process (S220), the guide plate mounting process (S240) is carried out. The guide plate seating process (S240) is configured to have a predetermined thickness as shown in FIG. 7 and is pressed downward so that the shape of the laminated 2D preform 12 is not disturbed. It is the process of seating on the upper surface of 12).

상기 안내판(140)의 구성을 살펴보면, 상기 안내판(140)은 소정의 두께를 가지는 판 형상을 가지며, 테두리부에는 상기 가이드포스트(130)가 관통할 수 있도록 천공된다.Looking at the configuration of the guide plate 140, the guide plate 140 has a plate shape having a predetermined thickness, the edge portion is perforated so that the guide post 130 can pass through.

그리고, 상기 안내판(140)의 내측에는 상/하 방향으로 안내구멍(142)이 다수 천공된다.In addition, a plurality of guide holes 142 are drilled in the up / down direction inside the guide plate 140.

상기 안내구멍(142)은 바늘(164) 및 강화재(14)가 삽입되는 곳으로, 상기 도피홈(122)과 대응되는 위치에서 대응되는 개수만큼 천공 형성되며, 등간격으로 이격 형성된다.The guide hole 142 is a place where the needle 164 and the reinforcing material 14 is inserted, is formed perforated by a corresponding number at a position corresponding to the escape groove 122, spaced at equal intervals.

따라서, 상기 안내구멍(142)을 통해 바늘(164) 및 강화재(14)가 삽입됨으로써 상기 강화재(14)는 2차원 프리폼(12)의 적층 방향으로 삽입 가능하게 된다.Therefore, the needle 164 and the reinforcement 14 are inserted through the guide hole 142 so that the reinforcement 14 can be inserted in the stacking direction of the two-dimensional preform 12.

한편, 상기 안내판(140)은 도 8과 같이 다수로 구비된다. 즉, 도 8의 평면도와 같이 상기 안내판(140)은 바늘(164)의 삽입 위치를 안내하기 위한 구성으로서, 상기 안내구멍(142)는 다수의 안내판(140)을 겹쳐 놓았을 때 동일한 직선상에 놓이지 않도록 평행하게 천공 형성된다.On the other hand, the guide plate 140 is provided with a plurality as shown in FIG. That is, as shown in the plan view of Figure 8, the guide plate 140 is a configuration for guiding the insertion position of the needle 164, the guide hole 142 is on the same straight line when a plurality of guide plates 140 are superimposed It is perforated in parallel so as not to lie.

따라서, 상기 복합재료용 프리폼(10) 내부에는 층별로 등간격 이격된 강화재(14)가 서로 엇갈리게 삽입될 수 있도록 안내하게 된다.Therefore, the inside of the composite preform 10 is guided so that the reinforcing material 14 spaced at equal intervals by layers may be alternately inserted.

이러한 강화재(14)의 엇갈린 배치를 위해 상기 안내판(140)은 다수로 구비된다.The guide plate 140 is provided with a plurality of staggered arrangement of the reinforcing material (14).

상기 다수 안내판(140)은 외형 크기 및 형상은 동일하나 바늘(164)의 삽입 위치를 안내하는 안내구멍(142)의 위치는 서로 상이함이 바람직하다.The plurality of guide plate 140 is the same in size and shape, but the position of the guide hole 142 for guiding the insertion position of the needle 164 is preferably different from each other.

따라서, 상기 프리폼적재단계(S200), 피닝단계(S300) 및 강화재삽입단계(S400)를 순차적으로 다수회 실시할 때 다수의 안내판(140)은 서로 교번하여 사용됨으로써 강화재(14)의 배치를 서로 다르게 실시할 수 있게 된다. Therefore, when the preform loading step (S200), the pinning step (S300) and the reinforcing material insertion step (S400) are sequentially performed a plurality of times, the plurality of guide plates 140 are used alternately with each other, so that the arrangement of the reinforcing material 14 is mutually different. It can be done differently.

상기 안내판안착과정(S240) 이후에는 상기 안내판(140) 및 2차원 프리폼(12)의 움직임이 제한되도록 하는 가압과정(S260)이 실시된다.After the guide plate seating process (S240), a pressing process (S260) to limit the movement of the guide plate 140 and the two-dimensional preform 12 is carried out.

상기 가압과정(S260)은 안내판(140)을 하방향으로 눌러 2차원 프리폼(12)을 가압함으로써 상기 피닝단계(S300) 및 강화재삽입단계(S400) 중 2차원 프리폼(12)이 안정된 상태로 고정되도록 하는 과정이다.The pressing process (S260) by pressing the guide plate 140 in the downward direction to press the two-dimensional preform 12 fixed in the stable state of the two-dimensional preform 12 of the pinning step (S300) and reinforcement reinsertion step (S400). It is a process to make it possible.

이를 위해 상기 안내판(140) 상측에는 펀치(도시되지 않음)를 구비하여 선택적인 가압이 이루어질 수 있도록 구성할 수 있다.To this end, a punch (not shown) may be provided on the upper side of the guide plate 140 to configure a selective pressure.

그리고, 상기 가압과정(S260)이 완료되어 안내판(140)에 가해진 압력이 해지될 때 상기 2차원 프리폼(12)이 원래 부피(가압되지 않은 상태의 부피)로 회복되지 않도록 고정부재(도 7의 도면부호 150)를 사용할 수 있다.And, when the pressing process (S260) is completed and the pressure applied to the guide plate 140 is released so that the two-dimensional preform 12 is not restored to the original volume (volume in the unpressurized state) of the fixing member (Fig. 7 Reference numeral 150 may be used.

상기 고정부재(150)는 안내판(140)의 상방향 복원을 방지하기 위한 구성으로 다양하게 변경 실시가 가능하며, 예컨대 상기 가이드포스트(130)의 외면과 나사 체결하기 위한 너트 등이 적용될 수도 있다.The fixing member 150 may be modified in various ways to prevent upward restoration of the guide plate 140. For example, the fixing member 150 may be a nut for fastening to an outer surface of the guide post 130.

상기와 같은 다수 과정에 의해 프리폼적재단계(S200)가 완료되면, 이후 피닝단계(S300)가 실시된다.When the preform loading step (S200) is completed by a plurality of processes as described above, the pinning step (S300) is performed thereafter.

상기 피닝단계(S300)는 도 10에 도시된 바늘조립체(160)를 이용하여 상기 2차원 프리폼(12)의 두께 방향으로 구멍을 천공하는 과정이다.The pinning step S300 is a process of drilling holes in the thickness direction of the two-dimensional preform 12 using the needle assembly 160 shown in FIG.

상기 바늘조립체(160)는 소정의 두께를 가지는 판형상의 바늘홀더(162)와, 상기 바늘홀더(162)에 끼움 결합된 다수의 바늘(164)을 포함하여 구성되며, 상기 바늘홀더(162)의 테두리부에는 상기 가이드포스트(130)가 삽입될 수 있도록 한 위치결정홀(166)이 천공 형성되어 있다.The needle assembly 160 is configured to include a plate-shaped needle holder 162 having a predetermined thickness and a plurality of needles 164 fitted to the needle holder 162, the needle holder 162 In the edge portion, a positioning hole 166 is formed so that the guide post 130 can be inserted therein.

따라서, 상기 바늘(164)은 안내구멍(142)에 맞추어져 하방향으로 삽입시에 도 9와 같이 도피홈(122)의 내측에 바늘(164)의 하단부가 위치할 수 있다.Accordingly, the needle 164 may be positioned at the lower end of the needle 164 inside the escape groove 122 as shown in FIG. 9 when the needle 164 is aligned with the guide hole 142.

한편, 상기 바늘조립체(160)는 안내판(140)과 같이 다수로 구비된다. 즉, 상기 안내판(140)은 서로 다른 위치에 안내구멍(142)이 형성된 다수로 구비되며, 이에 대응하여 상기 바늘조립체(160)는 도 10과 같이 서로 다른 위치에 바늘(162)이 등간격으로 구비되도록 한 다수로 구성된다.On the other hand, the needle assembly 160 is provided in plurality, such as the guide plate 140. That is, the guide plate 140 is provided with a plurality of guide holes 142 are formed in different positions, corresponding to the needle assembly 160 is the needle 162 at different positions as shown in Figure 10 at equal intervals It is composed of a plurality to be provided.

따라서, 상기 안내판(140)과 바늘조립체(160)은 한 쌍씩 짝지워져 사용된다.Therefore, the guide plate 140 and the needle assembly 160 are used in pairs.

상기와 같이 다수 2차원 프리폼(12) 내측에 다수 바늘(164)을 삽입하여 구멍을 형성한 후에는 바늘조립체(160)를 상방향으로 들어올려 2차원 프리폼(12)으로부터 분리하게 된다.As described above, after the plurality of needles 164 are inserted into the plurality of two-dimensional preforms 12 to form holes, the needle assembly 160 is lifted upward to separate from the two-dimensional preforms 12.

이때 상기 안내판(140)은 바늘(164)이 들어올려질 때 2차원 프리폼(12)에 대하여 발생하는 마찰력을 견딤으로써 상기 2차원 프리폼(12)의 흐트러짐을 방지하는 역할도 동시에 수행하게 된다.At this time, the guide plate 140 also serves to prevent the disturbance of the two-dimensional preform 12 by withstanding the friction force generated against the two-dimensional preform 12 when the needle 164 is lifted.

상기와 같은 과정에 따라 피닝단계(S300)는 완료되며, 이후 강화재삽입단계(S400)가 실시된다. 상기 강화재삽입단계(S400)는 피닝단계(S300)에서 2차원 프리폼(12)의 내부에 형성된 구멍 내부에 강화재(14)를 삽입하는 과정으로, 다수 과정으로 이루어진다.According to the above process, the pinning step (S300) is completed, and then the reinforcement reinsertion step (S400) is performed. The reinforcing material insertion step (S400) is a process of inserting the reinforcing material 14 into the hole formed in the interior of the two-dimensional preform 12 in the pinning step (S300), it consists of a number of processes.

즉, 상기 강화재삽입단계(S400)는 상기 안내구멍(142)에 강화재(14)를 안착하는 강화재안착과정(S420)과, 상기 안내구멍(142)에 안착된 강화재(14)를 가압치구(170)로 가압하여 2차원 프리폼(12) 내부에 삽입하는 강화재삽입과정(S440)으로 이루어진다.That is, the reinforcing material insertion step (S400) is a reinforcing material seating process (S420) for seating the reinforcing material 14 in the guide hole 142, and pressurizing jig 170 to the reinforcing material 14 seated in the guide hole (142) Reinforcement reinsertion process (S440) is inserted into the two-dimensional preform (12) by pressing with).

상기 강화재안착과정(S420)에서 강화재(14)는 첨부된 도 11과 같이 안내구멍(142)을 통해 2차원 프리폼(12) 내부에 일부가 삽입된 상태가 되며, 이때 상기 강화재(14)의 하부는 2차원 프리폼(12)과의 마찰력에 의해 하방향으로 삽입이 용이하지 않다.In the reinforcing material seating process (S420), the reinforcing material 14 is partially inserted into the two-dimensional preform 12 through the guide hole 142, as shown in FIG. 11, wherein the lower part of the reinforcing material 14 Is not easily inserted downward by the frictional force with the two-dimensional preform 12.

따라서, 상기 강화재안착과정(S420) 이후에는 가압치구(170)를 이용한 강화재삽입과정(S440)이 요구된다.Therefore, after the reinforcing repositioning process (S420), a reinforcing reinsertion process (S440) using the pressure jig 170 is required.

상기 가압치구(170)는 첨부된 도 12와 같이 가이드포스트(130)를 따라 안내되어 상/하 방향으로 이동 가능한 몸체(172)와, 상기 몸체(172)의 두께 방향으로 삽입 고정되고, 하방향으로 돌출된 가압부(174)를 포함하여 구성된다.The pressure jig 170 is guided along the guide post 130 as shown in Figure 12 attached to the body 172 movable in the up / down direction, and fixed in the thickness direction of the body 172, the downward direction It is configured to include a pressing portion 174 protruded.

그리고, 상기 가압치구(170)는 전술한 바늘조립체(160) 및 안내판(140)과 같이 서로 다른 위치에 가압부(174)가 구비된 다수로 구성된다.In addition, the pressing jig 170 is composed of a plurality of the pressing unit 174 is provided at different positions, such as the needle assembly 160 and the guide plate 140 described above.

따라서, 상기 바늘조립체(160)와 안내판(140) 및 가압치구(170)는 한 세트씩 묶어 순차적으로 사용된다.Therefore, the needle assembly 160, the guide plate 140, and the pressing jig 170 are bundled one by one and used sequentially.

상기와 같이 구성되는 가압치구(170)는 첨부된 도 12와 같은 상태에서 하방향으로 이동하게 되면, 안내구멍(142)을 따라 흔들리지 않은 상태로 지지되어 하방향으로 삽입되며, 상기 가압부(174)는 하방향으로 이동하여 도 13과 같이 강화재(14)에 하방향 힘을 제공하게 되며, 이때 상기 강화재(174)의 하단부는 강화재(14)의 상단부와 접촉한 상태로 하방향으로 밀어내리게 된다.(도 13 참조)When the pressure jig 170 configured as described above is moved downward in the state as shown in FIG. 12, the pressure jig 170 is supported in an unstable state along the guide hole 142 and is inserted downward. ) Moves downward to provide a downward force to the reinforcement 14 as shown in FIG. 13, wherein the lower end of the reinforcement 174 is pushed downward in contact with the upper end of the reinforcement 14. (See Figure 13)

상기 강화재삽입과정(S440)이 완료되면, 상기 가압치구(170)는 도 14와 같이 가이드포스트(130)로부터 제거되어 도 14와 같은 상태가 되며, 상기 강화재(14)는 2차원 프리폼(12) 내부에 삽입된 상태를 유지하게 된다.When the reinforcing material insertion process (S440) is completed, the pressing jig 170 is removed from the guide post 130 as shown in FIG. 14 to a state as shown in FIG. 14, and the reinforcing material 14 is a two-dimensional preform 12. It stays inserted inside.

이후 상기 프리폼적재단계(S200)와 피닝단계(S300) 및 강화재삽입단계(S400)를 순차적으로 실시하게 된다.Thereafter, the preform loading step (S200), the pinning step (S300) and the reinforcing material insertion step (S400) are sequentially performed.

즉, 상기 강화재삽입단계(S400)가 완료되어 소정의 높이만큼 적재되고 내부에 강화재(14)가 삽입된 2차원 프리폼(12)은 상측에 2차원 프리폼(12)이 추가적으로 적재되고, 추가적으로 적재된 2차원 프리폼(12)에는 또 다른 강화재(14)가 삽입되는 과정을 순차적으로 반복하게 된다.That is, the reinforcing material insertion step (S400) is completed is loaded to a predetermined height and the two-dimensional preform 12 is inserted into the reinforcing material 14 therein, the two-dimensional preform 12 is additionally loaded on the upper side, The process of inserting another reinforcement 14 into the two-dimensional preform 12 is sequentially repeated.

따라서, 상기 프리폼적재단계(S200)와 피닝단계(S300) 및 강화재삽입단계(S400)를 순차적으로 재실시하기 전에는, 도 14와 같은 상태에서 안내판(140)을 제거한 후에 도 15와 같이 2차원 프리폼(12)을 적재하게 된다(적재과정:S220).Accordingly, before the preform loading step S200, the pinning step S300, and the reinforcing material insertion step S400 are sequentially performed, the two-dimensional preform is removed as shown in FIG. 15 after the guide plate 140 is removed in the state shown in FIG. 12 is loaded (loading process: S220).

상기 적재과정(S220) 이후에는 안내판안착과정(S240)이 실시되는데, 이번에 실시되는 안내판안착과정(S240)에서는 앞서 사용된 안내판(140)과는 서로 다른 위치에 안내구멍(142)이 형성된 안내판(140)을 사용하게 된다.After the loading process (S220), the guide plate seating process (S240) is carried out. In the guide plate seating process (S240) carried out at this time, a guide plate having a guide hole 142 formed at a different position from the guide plate 140 used previously ( 140).

이것은, 새롭게 적층된 2차원 프리폼(12)과 앞서 강화재(14)가 삽입되어 있는 하측의 2차원 프리폼(12)에 있어서 서로 다른 위치에 강화재(14)가 삽입될 수 있도록 하기 위함이다.This is for the reinforcement 14 to be inserted at different positions in the newly stacked two-dimensional preform 12 and the lower two-dimensional preform 12 into which the reinforcement 14 is inserted.

그리고, 전술한 바와 같이, 상기 안내판(140)이 교번하여 사용됨에 따라, 상기 바늘조립체(160) 및 가압치구(170) 역시 앞서 사용되지 않은 것으로 사용되어야 함이 바람직하다.And, as described above, as the guide plate 140 is used alternately, it is preferable that the needle assembly 160 and the pressing fixture 170 should also be used as not previously used.

상기와 같은 과정에 따라 제조된 복합재료용 프리폼(10)은 첨부된 도 2와 같은 내부 구조를 가지게 된다.The composite preform 10 prepared according to the above process has an internal structure as shown in FIG. 2.

이러한 본 발명의 범위는 상기에서 예시한 실시예에 한정되지 않고, 상기와 같은 기술범위 안에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 본 발명을 기초로 하는 다른 많은 변형이 가능할 것이다.The scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many other modifications based on the present invention will be possible to those skilled in the art within the scope of the present invention.

예를 들어 본 발명의 실시예에서, 강화재는 에폭시와 카본을 포함하여 구성되도록 하였으나, 2차원 프리폼의 적층 방향으로 강도를 개선할 수 있는 범위 내에서 에폭시가 함침된 유리섬유를 적용해도 무방하며, 다양한 변경 실시가 가능함은 자명이다.For example, in the embodiment of the present invention, the reinforcing material is to include epoxy and carbon, but may be applied to the glass fiber impregnated with epoxy within the range that can improve the strength in the stacking direction of the two-dimensional preform, It is obvious that various changes can be made.

10. 복합재료용 프리폼 12. 2차원 프리폼
14. 강화재 110. 베이스블럭
120. 쿠션 122. 도피홈
130. 가이드포스트 140. 안내판
142. 안내구멍 150. 고정부재
160. 바늘조립체 162. 바늘홀더
164. 바늘 166. 위치결정홀
170. 가입치구 172. 몸체
174. 가압부 S100. 재료준비단계
S150. 쿠션설치단계 S200. 프리폼적재단계
S220. 적재과정 S240. 안내판안착과정
S260. 가압과정 S300. 피닝단계
S400. 강화재삽입단계 S420. 강화재안착과정
S440. 강화재삽입과정10. Preforms for composite materials 12. Two-dimensional preforms
14. Reinforcement 110. Base Block
120. Cushion 122. Escape Groove
130. Guidepost 140. Information board
142. Guide hole 150. Fastening member
160. Needle Assembly 162. Needle Holder
164. Needles 166. Positioning Holes
170. Accessory jig 172. Body
174. Pressing section S100. Material preparation stage
S150. Cushion installation step S200. Preform loading stage
S220. Loading process S240. Information board seating process
S260. Pressurization process S300. Pinning Step
S400. Reinforcement insert step S420. Reinforcing seating process
S440. Reinforcement process

Claims (15)

다수 층으로 적층된 2차원 프리폼과,
상기 2차원 프리폼 내부 일측에 적층 방향으로 삽입된 다수의 강화재를 포함하여 구성되며,
상기 다수 강화재는 불연속적으로 이격 배치되는 것을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼.Two-dimensional preform stacked in multiple layers,
Comprising a plurality of reinforcing material inserted in the stacking direction on one side inside the two-dimensional preform,
The plurality of reinforcement is a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that discontinuously spaced apart. 제 1 항에 있어서, 상기 다수 강화재는 등간격으로 이격 배치됨을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼.The preform according to claim 1, wherein the plurality of reinforcement members are spaced at equal intervals. 제 2 항에 있어서, 상기 2차원 프리폼은 카본직물이 적용되며,
상기 강화재는 카본 및 에폭시를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼.The method of claim 2, wherein the two-dimensional preform is a carbon fabric is applied,
The reinforcement is a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that comprising carbon and epoxy. 제 3 항에 있어서, 상기 다수 강화재는 길이 방향 연장선이 서로 평행한 것을 특징으로 하는 복합재료용 프리폼.The preform according to claim 3, wherein the plurality of reinforcement members have parallel longitudinal extension lines. 제 4 항에 있어서, 상기 다수 강화재 각각은 복합재료용 프리폼의 높이보다 짧은 것을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼.5. The preform according to claim 4, wherein each of the plurality of reinforcements is shorter than the height of the preform for the composite material. 2차원 프리폼 및 강화재를 준비하는 재료준비단계와,
상기 2차원 프리폼을 다수 층으로 적층하는 프리폼적재단계와,
상기 적재된 2차원 프리폼의 두께 방향으로 다수 바늘을 이용하여 다수 구멍을 천공하는 피닝단계와,
상기 다수 구멍에 강화재를 삽입하는 강화재삽입단계로 이루어지며,
상기 프리폼적재단계, 피닝단계 및 강화재삽입단계는 순차적으로 다수회 실시됨을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.A material preparation step of preparing a two-dimensional preform and reinforcement,
A preform stacking step of stacking the two-dimensional preform into a plurality of layers;
A pinning step of drilling a plurality of holes using a plurality of needles in a thickness direction of the loaded two-dimensional preform;
It is made of a reinforcing material insertion step of inserting the reinforcing material into the plurality of holes,
The preform loading step, the pinning step and the reinforcing material insertion step is a method of manufacturing a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that the plurality of sequentially performed. 제 6 항에 있어서, 상기 프리폼적재단계 이전에는,
적재될 2차원 프리폼의 하측에 쿠션을 설치하는 쿠션설치단계가 실시됨을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.According to claim 6, Before the preform loading step,
A method of manufacturing a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that the cushion installation step of installing a cushion on the lower side of the two-dimensional preform to be loaded is carried out. 제 7 항에 있어서, 상기 프리폼적재단계는,
상기 2차원 프리폼을 적재하는 적재과정과,
적재된 2차원 프리폼의 상면에 다수 바늘의 삽입 위치를 안내하는 안내판을 안착하는 안내판안착과정과,
상기 2차원 프리폼 및 안내판을 가압하는 가압과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 7, wherein the preform loading step,
A loading process for loading the two-dimensional preform,
Guide plate seating process for seating the guide plate for guiding the insertion position of the plurality of needles on the upper surface of the loaded two-dimensional preform,
Method for producing a composite material preform with a discontinuous reinforcement, characterized in that the pressing process for pressing the two-dimensional preform and the guide plate. 제 8 항에 있어서, 상기 안내판안착과정은,
상기 안내판에 형성되어 상기 바늘의 삽입 위치를 안내하는 안내구멍이 2차원 프리폼의 상측에 위치하도록 하는 과정임을 특징으로 하는 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 8, wherein the guide plate mounting process,
And a guide hole formed in the guide plate to guide the insertion position of the needle to be located above the two-dimensional preform. 제 9 항에 있어서, 상기 안내판안착과정에서,
상기 안내판안착과정은, 서로 다른 위치에 안내구멍이 형성된 다수의 안내판 중 어느 하나를 안착하는 과정임을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 9, wherein in the guide plate mounting process,
The guide plate seating process is a method of manufacturing a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that the seating process of any one of a plurality of guide plates formed with guide holes in different positions. 제 5 항에 있어서, 상기 피닝단계는,
상기 프리폼적재단계, 피닝단계 및 강화재삽입단계를 순차적으로 다수회 실시할 때 전/후의 피닝단계에서 형성된 구멍에 대하여 다른 위치에 구멍을 형성하는 과정임을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 5, wherein the pinning step,
Preform for composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that when the preform loading step, the pinning step and the reinforcing material insertion step is sequentially performed a plurality of times to form a hole in a different position with respect to the hole formed in the before / after pinning step Manufacturing method. 제 5 항에 있어서, 상기 완료단계는,
상기 강화재가 다수 2차원 프리폼 내부에 위치한 상태를 유지하도록 하는 과정임을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 5, wherein the completing step,
Method of manufacturing a preform for a composite material provided with a discontinuous reinforcement, characterized in that the reinforcement is a process to maintain a state located in a plurality of two-dimensional preforms. 제 5 항에 있어서, 상기 재료준비단계는,
카본직물인 2차원 프리폼과, 카본 및 에폭시를 포함하여 구성되는 강화재를 준비하는 과정임을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 5, wherein the material preparation step,
A method of manufacturing a preform for a composite material with a discontinuous reinforcement, characterized in that the process of preparing a reinforcing material comprising a carbon fabric and a two-dimensional preform and carbon and epoxy. 제 8 항에 있어서, 상기 피닝단계는,
상기 안내판에 형성된 안내구멍에 다수 바늘을 삽입하여 2차원 프리폼에 구멍을 형성하는 과정임을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 8, wherein the pinning step,
The method of manufacturing a preform for a composite material with a discontinuous reinforcing material, characterized in that the process of forming a hole in the two-dimensional preform by inserting a plurality of needles into the guide hole formed in the guide plate. 제 14 항에 있어서, 상기 강화재삽입단계는,
상기 안내구멍에 강화재를 안착하는 강화재안착과정과,
상기 안내구멍에 안착된 강화재를 가압치구로 가압하여 2차원 프리폼 내부에 삽입하는 강화재삽입과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 불연속 강화재가 구비된 복합재료용 프리폼의 제조방법.The method of claim 14, wherein the reinforcing reinserting step,
A reinforcing material seating process for seating the reinforcing material in the guide hole;
Method of manufacturing a preform for a composite material with a discontinuous reinforcement, characterized in that the reinforcing material is inserted into the two-dimensional preform by pressing the reinforcing material seated in the guide hole into the two-dimensional preform.
KR1020100048950A 2010-05-26 2010-05-26 A method for manufacturing preform for composites having discontinuous reinforcements KR101281185B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100048950A KR101281185B1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 A method for manufacturing preform for composites having discontinuous reinforcements

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100048950A KR101281185B1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 A method for manufacturing preform for composites having discontinuous reinforcements

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110129538A true KR20110129538A (en) 2011-12-02
KR101281185B1 KR101281185B1 (en) 2013-07-02

Family

ID=45498636

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100048950A KR101281185B1 (en) 2010-05-26 2010-05-26 A method for manufacturing preform for composites having discontinuous reinforcements

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101281185B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394955B1 (en) * 2012-09-07 2014-05-14 경상대학교산학협력단 Z-pinning device

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101925861B1 (en) 2017-04-11 2019-02-26 주식회사 넥스컴스 A preform weaving device simultaneously performing resin impregnation

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4062879B2 (en) 2000-12-11 2008-03-19 株式会社豊田自動織機 Three-dimensional fiber structure
JP2004009601A (en) 2002-06-07 2004-01-15 Toyota Motor Corp Preform for fiber reinforced plastic and its manufacturing method
JP2005205902A (en) 2003-12-22 2005-08-04 General Electric Co <Ge> Ceramic matrix composite material having improved layer strength and method therefor
JP4821262B2 (en) 2004-10-22 2011-11-24 東レ株式会社 Reinforcing fiber laminate, preform, FRP, reinforcing fiber laminate manufacturing method and manufacturing apparatus thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101394955B1 (en) * 2012-09-07 2014-05-14 경상대학교산학협력단 Z-pinning device

Also Published As

Publication number Publication date
KR101281185B1 (en) 2013-07-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8771445B2 (en) Method for producing single-or multi-layered fiber preforms by the TFP process
CN107107490B (en) Composite construction for increased service life
RU2499672C2 (en) Composite panel with perforated inner layer, device and method for its production
US7891096B2 (en) Method for reinforcing a foam material as well as a sandwich component
US20100104819A1 (en) Interwoven sandwich panel structures and related method thereof
US11072432B2 (en) Method for manufacturing a part made of a composite material comprising at least one portion forming a force-insertion portion or local thickened portion
Hassanzadeh et al. Mechanical characterization of innovative 3D multi-cell thermoset composites produced with weft-knitted spacer fabrics
US20130108824A1 (en) One-piece fiber reinforcement for a reinforced polymer combining aligned and random fiber layers
US10870452B2 (en) Fiber-reinforced plastic component and method for producing same
KR101281185B1 (en) A method for manufacturing preform for composites having discontinuous reinforcements
CA2537651A1 (en) Force-introduction point in core composites and method for producing said point using reinforcement elements that traverse the thickness of the core composite
JPH0568876A (en) Corrosion-resistant heat-resistant regular packing for mass movement and heat-exchange process
US10023141B2 (en) Energy-absorbing member
KR101229626B1 (en) Ultrasonically assisted pinning apparatus and method
JP2019098743A (en) Method of manufacturing composite component
JP2014100911A (en) Preform and production method of the same
JP2007152672A (en) Three-dimensional fiber-reinforced resin composite material and three-dimensional fabric
KR20170069380A (en) Composite formed through hole and manufacturing method of the same
KR102079564B1 (en) Laminate grid panel structure and fabrication method therefore
TW202229680A (en) Method for weaving three-dimensional fiber preform replacing z-direction steel needles with fiber bars
JP4795579B2 (en) Method for producing high-density fiber structure
JP4656564B2 (en) Manufacturing method of three-dimensional fiber structure
CN106142760A (en) A kind of fiber triaxial fabric with specific ply angles
RU2712607C1 (en) Method for forming 3d frame multidimensional reinforced carbon composite material and device for its implementation
JP2006138040A (en) Heald frame made of fiber-reinforced composite material

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
AMND Amendment
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
X091 Application refused [patent]
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160324

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170324

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190311

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200309

Year of fee payment: 8