KR20120117679A - 섬유 보강 구조의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 네거티브 이미지와 유사한 몰드 표면(1)에 섬유 재료가 성층되고, 상기 섬유 재료가 몰드 표면 상에 성층된 후 수지가 주입되어 경화되는, 섬유 보강 구조의 제조 방법이 제공된다. 상기 몰드 표면(1)에 대한 섬유 재료의 성층은, 상기 몰드 표면(1) 상에, 또는 상기 몰드 표면(1) 상에 이미 성층된 섬유 재료 상에, 섬유 재료의 조방사(13)를 성층하고, 상기 조방사(13)와 몰드 표면(1) 사이의 공간에 부압을 인가하는 단계를 포함한다.

Description

섬유 보강 구조의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING A FIBRE REINFORCED STRUCTURE}
본 발명은 섬유 보강 구조의 제조 방법에 관한 것으로, 제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 네거티브 이미지(negative image)와 유사한 몰드 표면에 섬유 재료가 성층(成層)(laid)되고, 상기 섬유 재료가 몰드 구조 상에 성층된 후 수지가 주입된다. 특히, 본 발명은 섬유 보강 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 보강 구조, 즉 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조 방법은, 예컨대, 유럽특허공개번호 제2 133 373A호에 개시되어 있다. 통상적으로, 매트 형태의 섬유층들이 몰드 내에서 서로의 위에 적층되며, 몰드가 폐쇄된 후, 수지가 주입되고 경화되어 로터 블레이드를 제조하게 된다.
섬유 보강 구조의 다른 제조 방법이 미국 특허번호 제4,242,160호로부터 알려져 있으며, 상기 특허는 필라멘트 보강 합성 맨드릴의 사용을 포함하는 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조 방법을 개시하고 있다. 상기 필라멘트들은, 궁극적으로, 풍력 터빈 로터 블레이드의 스파(spar)를 형성하기 위해, 맨드릴에 권취된다.
공지의 종래 기술을 감안하여, 본 발명의 목적은 풍력 터빈 로터 블레이드 같은 섬유 보강 구조의 유리한 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 섬유 보강 구조의 제조 방법에서, 특히, 섬유 보강 풍력 터빈 로터 블레이드의 제조 방법에서, 제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 네거티브 이미지와 유사한 몰드 표면에 섬유 재료가 성층된다. 상기 섬유 재료가 몰드 표면 상에 성층된 후, 수지가 주입되고 경화되어 상기 구조를 강화(harden)시키게 된다. 본 발명에 따르면, 상기 몰드 표면에 대한 섬유 재료의 성층은, 상기 몰드 표면 상에, 또는 상기 몰드 표면 상에 이미 성층된 조방사, 매트 등의 형태일 수 있는 섬유 재료 상에, 섬유 재료의 조방사(rovings)를 성층하는 단계를 포함한다. 상기 조방사와 몰드 표면 사이의 공간에 부압(負壓)이 인가(applied)된다.
즉, 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 섬유 재료 층은 매트의 형태가 아닌 조방사의 형태로 성층된다. 즉, 2차원 섬유 구조가 아닌 거의 1차원 섬유 구조로 성층된다. 상기 몰드 표면에 대한, 또는 상기 몰드 표면 상에 이미 성층된 섬유 재료에 대한 섬유 재료의 조방사 성층은, 섬유 보강 구조에서 내하성(load bearing) 필라멘트들의 배향 설정에 있어서 고도의 유연성을 가능하게 한다. 또한, 매트를 사용하는 대신 조방사를 사용함으로써 주름(wrinkles)이 보다 용이하게 방지될 수 있다. 본 발명의 맥락에서 조방사에 매트 등을 추가하여 사용하는 것도 가능하지만, 모든 섬유 재료가 조방사 형태로 몰드 표면에 성층되는 경우를 또한 포함한다는 것에 유의하여야 한다.
조방사는 몰드 표면을 향해 흡인(sucked)되어, 인가된 부압에 의해 적소(in place)에 유지된다. 이와 관련하여, 몰드 표면에 성층되는 조방사 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 상에 기밀(air tight) 커버가 배치되는 것이 유리하다. 상기 커버는, 조방사를 하부의 표면에 가압함으로써, 그리고, 부압이 인가될 때, 상기 조방사에 당해 기밀 커버를 가압함으로써, 조방사의 움직임이 제한되도록 보장한다. 또한, 상기 조방사는 부압이 인가될 때 상기 커버에 의해 가해진 압력으로 압축될 수도 있다.
본 발명은 습식 조방사를 성층하기 위해 사용될 수도 있으나, 건식 조방사를 성층하는데 특히 적합한다. 습식 조방사는 몰드에 성층되기 전에 습식(및 강화되지 않은) 수지로 미리 함침된 조방사를 의미하는 반면, 건식 조방사는 몰드에 성층될 때 미리 함침되지 않는다.
상기 조방사는 릴에 제공될 수 있으며, 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 릴로부터 풀릴 수 있다. 대안으로서, 상기 조방사는 카세트에 제공될 수 있으며, 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 카세트로부터 배출되어 성층될 수 있다. 상기 릴 또는 카세트로부터 조방사가 풀리거나 배출될 때, 상기 릴 또는 카세트는 몰드 표면 위로 움직일 수 있다.
상기 롤 또는 카세트는, 예컨대, 롤러 또는 휠을 가진 스탠드와 같은 지지 수단에 의해 유지될 수 있으며, 조방사가 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 지지 수단은 몰드 표면 위를 구를 수 있다.
롤러 또는 휠을 가진 지지 수단에 의해 유지되는 릴 또는 카세트의 대안으로서, 상기 릴 또는 카세트는, 예컨대, 스탠드와 같은 지지 수단의 암에 의해 유지될 수 있으며, 조방사가 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 지지 수단은 상기 몰드 표면을 가진 몰드를 따라 움직이게 된다. 상기 지지 수단의 운동은 크레인, 예컨대, 크레인 갠트리(gantry)를 따라 움직이는 오버헤드 크레인을 이용하여, 또는 상기 몰드를 따라 움직이는 캐리지(carriage)를 이용하여 제공될 수 있다.
조방사가 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 릴 또는 카세트가 상기 기밀 커버 아래에 위치되면 유리하다. 이와 관련하여, 조방사를 성층할 때, 상기 몰드 표면 위를 구르는 롤러 또는 휠을 가진 지지 수단을 이용하는 것이 유리한데, 그 이유는 홀 지지 수단이 기밀 커버에 의해 덮힐 수 있기 때문이다.
조방사는 몰드 표면의 치수에 적합한 길이로 상기 릴 또는 카세트에 제공될 수 있으며, 이에 따라, 절단이 필요하지 않다.
상기 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층된 각각의 조방사에 대해 규정된 개별적인 장력이 가해지면, 조방사의 성층은 완성된 섬유 보강 구조의 내하력(load bearing capacity) 면에서 최적화될 수 있다.
상기 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 조방사 성층의 속도를 높이기 위해, 상기 몰드 표면 위에 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료 위에 복수의 평행한 조방사들이 동시에 성층될 수 있다.
다중의 조방사 층들이 몰드에 성층되면, 각각의 층에서 조방사가 연장하는 방향의 선택에 의해, 완성된 구조의 내하력이 최적화될 수 있다. 또한, 서로 다른 품질 및/또는 서로 다른 재료의 조방사들이 조방사들의 한 층 또는 서로 다른 층들에 사용될 수 있다.
상기 몰드 표면과 상기 몰드 상에 성층된 조방사들, 또는, 만약 있다면, 상기 커버 사이에 균일하게 분포된 부압을 제공하기 위해, 상기 몰드 표면에 채널들이 제공될 수 있다. 이 채널들은 상기 몰드 표면에 성층된 조방사들을 향하여, 또는 상기 몰드 표면에 이미 성층된 섬유 재료를 향하여 개방되어 있다.
본 발명의 다른 특징들, 특성들 및 장점들이 첨부도면들과 함께 하기된 실시예들에 대해 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 섬유 보강 구조의 제조 방법의 제 1 실시예를 도시한 개략도이고,
도 2는 도 1의 상세도이며,
도 3은 도 1에 도시된 방법의 변형을 도시한 개략도이고,
도 4는 도 3에 도시된 방법을 도시한 다른 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 섬유 보강 구조의 제조 방법의 제 2 실시예를 도시한 개략도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명에 따른 섬유 보강 구조의 제조 방법의 제 1 실시예를 설명한다. 도 1은 몰드 표면에 섬유 재료, 예컨대, 유리 섬유 재료, 탄소 섬유 재료 등을 성층하는 고정을 개략적으로 도시하고 있고, 도 3는 수지를 도입하기 전에 몰드에 섬유 재료가 어떻게 유지되는지를 도시하고 있다.
몰드(3)의 표면(1)에서 섬유 재료의 성층을 보조하기 위한 수단으로서, 휠들 또는 롤러(11)들을 포함하는 베이스(9)를 가진 지지체(7)에 의해 유지되는 릴(5)이 사용된다. 상기 몰드 표면에 성층될 섬유 재료가 조방사(13) 형태로 상기 릴에 권취되어 있다.
상기 몰드는 임의의 섬유 보강 구조, 통상적으로 대형 섬유 보강 구조를 위한 몰드일 수 있다. 특히, 상기 몰드는 풍력 터빈 로터 블레이드를 위한 몰드일 수 있다. 즉, 로터 블레이드 하프 쉘(half shell)의 네거티브 형태 또는 이미지를 나타내는 몰드 표면을 가진 몰드일 수 있다. 상기 형태는, 진공 보조 수지 이송 성형(vacuum assisted resin transfer moulding: VARTM)를 이용하여, 섬유 보강 구조를 제조하기 위해, 예컨대, 풍력 터빈 로터 블레이드 하프 쉘을 제조하기 위해 사용된다.
섬유 보강 구조를 제조할 때, 섬유 재료는 전형적으로 건식 조방사(13)의 형태로 몰드(3)의 표면(1)에 성층되고, 상기 조방사는 릴(5)이 몰드 표면(1) 위를 움직일 때 릴(5)에서 풀리게 된다. 상기 몰드 표면(1)에 조방사(13)를 성층하는 동안, 조방사(13), 릴(5), 및 상기 조방사(13)에 의해 아직 덮히지 않은 몰드 표면(1)은, 예컨대, 투명 PVC계 필름 같은, 본 실시예에서는 기밀 필름(15)인 기밀 커버에 의해 덮힌다. 투명 필름을 사용함으로써, 작업자는 조방사가 필름(15) 아래에서 몰드 표면(1)에 정확하게 성층되는지를 관찰할 수 있는 장점이 있다. 조방사(13)를 몰드 표면(1) 상의 적소에 유지하기 위해, 몰드 표면(1)과 기밀 필름(15) 사이의 공간으로부터 공기가 흡인된다. 이에 따라, 상기 건식 조방사는 몰드 표면(1)을 향해 흡인된다. 또한, 상기 필름(15)이 몰드 표면(1)을 향해 흡인되어 상기 조방사를 고정하게 된다. 상기 몰드 표면(1)과 기밀 필름(15) 사이의 공간으로부터 공기를 펌핑하는 펌프의 용량이 상기 기밀 필름의 에지에서 이 공간으로 유입되는 공기량 보다 더 많은 공기를 흡인할 수 있을 정도로 충분히 크다면, 상기 기밀 필름(15)이 몰드의 주변에 기밀하게 고정될 필요가 없음을 유의하여야 한다.
도 2는 몰드 표면(1)과 기밀 필름(15) 사이의 부압에 의해 몰드 표면(1)에 고정된 조방사(13)와 몰드(3)를 도시하고 있다. 몰드 표면(1)을 향해 필름(15)을 끌어당기고, 그에 따라 조방사(13)를 적소에 유지하며 조방사를 압축하는 흡인(sucking)이 화살표(19)로 도시되어 있다.
상기 방법의 이 단계에서, 상기 기밀 필름(15)의 유일한 의미는 몰드에 건식 조방사를 고정하고 몰드에 조방사를 압축하는 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 방법의 이후의 단계에서, 이 시점까지 건조되어 있는, 즉, 수지로 적셔지지 않은 조방사 섬유 재료에 수지가 주입될 때, 상기 기밀 필름은 진공백(vacuum bag)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 릴(5)이 몰드 표면으로부터 제거된 후, 상기 필름이 몰드(3)의 에지에 기밀하게 고정된다.
몰드 표면(1)과 기밀 필름(15) 사이의 공간으로부터 공기의 흡인을 향상시키기 위해, 도 2에 도시된 바와 같이, 몰드 표면(1)에 공기 유동 채널들이 제공될 수 있다. 이 공기 유동 채널(17)들은 몰드(3) 전체에서 균일하게 분포된 흡인 작용을 보장하는데 유용할 수 있다.
제 1 조방사 층이 몰드 표면에 성층된 후, 다른 조방사 층을 제공하기 위해 조방사 성층 과정이 반복될 수 있다. 특히, 2개 또는 그 이상의 서로 다른 조방사 층들, 예컨대, 서로 다른 품질 또는 서로 다른 재료의 조방사 층들을 제공하는 것이 가능하다. 서로 다른 품질은, 에컨대, 조방사의 중량과 관련하여 측정될 수 있다. 예를 들면, 미터당 9,6kg 내지 10,6kg의 중량을 가진 조방사, 즉, 96 내지 106 텍스(tex)의 조방사가 사용될 수 있다. 조방사들의 여러가지 중량은 동일 직경의 상이한 밀도를 가진 조방사들을 이용하여, 동일한 밀도의 상이한 직경을 가진 조방사들을 이용하여, 또는 상이한 밀도와 상이한 직경을 가진 조방사들을 이용하여 얻어질 수 있다.
또한, 조방사로 상이한 재료가 사용되는 바와 같이, 상기 몰드 표면(1) 위에서 또는 상기 몰드에 이미 존재하는 조방사 층 위에서 조방사가 성층되는 방향은 층마다 상이할 수 있다. 또한, 상이한 재료 또는 상이한 품질의 조방사들이 층 전체에 제공될 수도 있다. 예를 들어, 모든 n번째 조방사들을 탄소 섬유 조방사의 형태로 하는 반면, 나머지 조방사들을 유리 섬유 조방사로 할 수도 있다.
릴(5)을 사용하여, 많은 조방사들이 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드에 이미 존재하는 조방사 층 위에 평행하게 성층될 수 있음을 유의하여야 한다. 특히, 상기 조방사들은 10 내지 100개 범위의 복수의 평행한 조방사들로서 성층될 수 있으며, 예컨대, 32개의 조방사들과 같이, 바람직하게, 20 내지 50개 범위의 조방사들로서 성층될 수 있다.
도 1에 도시된 방법의 변형이 도 3 및 도 4에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 것과 상이하지 않은 요소들은 동일한 참조번호로 표시하고, 다시 설명하지 않는다.
도 3 및 도 4에 도시된 변형된 방법은, 릴(5)이 지지 스탠드(23)의 암(21)에 매달려 있다는 점에서, 도 1 및 도 2에 도시된 방법과 상이하다. 상기 지지 스탠드(23)는 이동식 베이스(25), 예컨대, 캐리지에 안착되어 있으며, 상기 캐리지는 롤러, 휠(27) 또는 당해 캐리지를 움직일 수 있도록 하는 다른 수단을 포함한다. 상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 조방사를 성층할 때, 상기 지지 스탠드는 몰드(3)를 따라 움직임으로써, 몰드 표면(1) 위에서 릴(5)을 이동시킨다.
도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 지지 스탠드(23)에 의해 릴(5)이 몰드(1)를 따라 움직일 때, 다수의 평행한 조방사(13)들이 풀려 몰드 표면 위에 성층될 수 있다. 이와 동시에, 상기 릴(5)과 몰드 표면의 대부분이 기밀 필름(15)으로 덮힌다. 도 4에 도시된 바와 같이, 기밀 필름(15)과 몰드 표면 사이의 공간으로부터 흡인관(31)을 통해 공기를 흡인하기 위해 펌프(29)가 사용된다.
상기 릴(5)은 반드시 스탠드에 의해 지지된 암에 매달릴 필요는 없으며, 대안적으로, 오버행잉 프레임 또는 갠트리와 같은 오버헤드 지지 구조로부터 늘어져 있는 암에 매달릴 수도 있다.
본 발명에 따른 방법의 제 2 실시예가 도 5에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 요소들과 상이하지 않은 요소들은 도 1 및 도 2에서와 동일한 참조번호로 표시하고, 다시 설명하지 않는다.
제 2 실시예는, 상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 층 위에 성층될 조방사(13)들이 릴(5)에서 풀리지 않고, 본 실시예에서, 몰드(3)를 따라 움직일 수 있는 지지 스탠드의 암(21)에 매달려 있는 카세트(33) 내에 위치되어 있다는 점에서, 제 1 실시예와 상이하다. 상기 카세트(33)는, 암(21)에 매달리는 대신, 도 1과 관련하여 설명한 바와 같은 지지체에 의해 지지될 수도 있음을 유의하여야 한다.
상기 카세트(33) 내의 조방사들은 각각의 층에 배분된 길이로 준비될 수 있다. 이는 레이 아웃(lay-out) 프로세스에서 재료의 절단이 필요없도록 보장한다. 또한, 필요한 정확한 조방사 중량만이 카세트(32)에 의해 운반되도록 보장할 수도 있다. 미리규정된 길이의 조방사(13)들을 제공하는 다른 장점은, "플라이 드롭(ply-drop)"효과가 최소화될 수 있다는 것이다. 플라이 드롭은, 하나 또는 그 이상의 섬유 층이 끝나는 위치들에서 불연속이 발생할 때 나타나는 효과이며, 이는 그 지점에서 극심한 힘의 집중을 유발할 수 있다.
제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 여러가지 부분들의 길이가 상이할 수 있기 때문에, 상기 카세트(33)로부터 성층되는 조방사(13)들이 상이한 길이를 가질 수 있음을 유의하여야 한다.
도 1 내지 도 5과 관련하여 설명한 모든 실시예에서, 섬유 재료가 몰드에 성층된 후, 섬유 보강 구조의 제조를 완료하기 위해, 진공 보조 수지 이송 성형이 실시될 것이다. 상기 섬유 보강 구조가 풍력 터빈 로터 블레이드의 하프 쉘이라면, 궁극적으로 풍력 터빈 로터 블레이드를 형성하기 위해, 2개의 하프 쉘은 함께 결합될 것이다. 진공 보조 수지 이송 성형 프로세스에서, 상기 기밀 필름(15)은 몰드에 성층된 조방사를 포함하는 공간에 (부압(負壓)) 진공을 생성할 수 있도록 하는 진공 배리어의 일부가 되도록 사용될 수 있으며, 상기 진공은 수지를 섬유 재료 속으로 흡인한다.
본 발명의 예시적 실시예들과 관련하여 본 발명에 따른 섬유 보강 라미네이트 구조의 제조 방법을 설명하였으나, 이 실시예들의 변형이 고려될 수 있다. 예를 들면, 몰드에 성층되는 각각의 개별 조방사의 장력을 제어할 수 있다. 이에 따르면, 조방사들의 레이 아웃이 최적화될 수 있다. 장력을 제어하기 위한 수단은 릴 또는 카세트에 제공될 수 있다.
도 1 내지 도 5와 관련하여 설명한 실시예들의 다른 변형은, 조방사에 추가하여, 몰드에 섬유 재료의 매트가 성층되는 것일 수 있다. 매트와 조방사의 조합은, 제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 특성을 최적화하기 위해, 사용될 수 있다.
상기 실시예들과 관련하여 설명한 본 발명은, 기밀 필름과 몰드 표면 사이의 진공 공간에 조방사들을 성층하여 그 조방사들을 강하게 유지할 수 있으며, 이에 따라, 이들이 몰드에 성층된 후 이탈(disalign)하거나 이동하지 않는다는 점에서 유리하다. 다시, 이는 완성된 섬유 보강 구조에서 주름이 발생하지 않도록 보장한다. 특히, 본 발명에 따른 방법은, 하나 이상의 조방사 층들이 성층될 때, 이탈할 수 없도록 조방사들을 서로에 대해 가압함으로써, 상기 층들이 서로에 대해 적소에 유지된다는 점에서 유리하다.
본 발명에 따른 방법의 또 다른 장점은, 몰드에 성층된 조방사들이 (부압) 진공에 의해 적소에 유지될 수 있을 뿐만 아니라, 압축되어 섬유 밀도를 증대시킬 수 있다는 것이다.
실질적으로, 본 발명에 따른 방법과 관련하여 설명한 전체 프로세스가 로봇 등에 의해 자동으로 개시되고 실시될 수 있으며, 이는 시간과 비용면에서 모두 효율적이다.

Claims (15)

  1. 제조하고자 하는 섬유 보강 구조의 네거티브 이미지와 유사한 몰드 표면(1)에 섬유 재료가 성층되고, 상기 섬유 재료가 몰드 표면(1) 상에 성층된 후 수지가 주입되어 경화되는, 섬유 보강 구조의 제조 방법에 있어서,
    상기 몰드 표면(1)에 대한 섬유 재료의 성층은, 상기 몰드 표면(1) 상에, 또는 상기 몰드 표면(1) 상에 이미 성층된 섬유 재료 상에, 섬유 재료의 조방사(13)를 성층하고, 상기 조방사(13)와 몰드 표면(1) 사이의 공간에 부압을 인가하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 조방사는 건식(dry)인,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 몰드 표면(1)에 성층되는 조방사(13) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 상에 기밀 커버(15)가 배치되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사(13)는 릴(5)에 제공되며, 상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 릴(5)로부터 풀리는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사는 카세트(33)에 제공되며, 상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 카세트(33)로부터 배출되어 성층되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 조방사(13)가 릴(5)로부터 풀리거나 상기 카세트(33)로부터 배출될 때, 상기 릴(5) 또는 카세트(33)가 몰드 표면(1) 위로 움직이는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    롤러 또는 휠(11)을 가진 지지 수단(7)에 의해 유지되는 릴(5) 또는 카세트(33)가 사용되고, 상기 조방사(13)가 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 지지 수단(7)은 몰드 표면(1) 위를 구르는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    지지 수단(23)의 암에 의해 유지되는 릴(5) 또는 카세트(33)가 사용되고, 상기 조방사(13)가 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 지지 수단(23)은 상기 몰드 표면(1)을 가진 몰드를 따라 움직이는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  9. 제 3 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사(13)가 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층될 때, 상기 릴(5) 또는 카세트(33)가 상기 기밀 커버(15) 아래에 위치되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조방사(13)는 몰드 표면(1)의 치수에 적합한 길이로 제공되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 성층된 각각의 조방사(13)에 대해 규정된 개별적인 장력이 가해지는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 표면(1) 위에 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료 위에 복수의 평행한 조방사(13)들이 동시에 성층되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 표면(1)에 다중의 조방사(13) 층들이 성층되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 다른 품질 및/또는 서로 다른 재료의 조방사(13)들이 사용되는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몰드 표면(1) 내에 채널(17)들을 포함하는 몰드가 사용되고, 상기 채널(17)들은 상기 몰드 표면(1)에 성층된 조방사(13)들을 향하여, 또는 상기 몰드 표면(1)에 이미 성층된 섬유 재료를 향하여 개방되어 있는,
    섬유 보강 구조의 제조 방법.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2808158A1 (en) 2013-05-31 2014-12-03 Siemens Aktiengesellschaft A method and apparatus for laying a fibre material on a mould surface
CN104249461A (zh) * 2013-06-27 2014-12-31 蒋娇 手糊玻璃钢的制作方法
DE102013215384A1 (de) 2013-08-05 2015-02-26 Wobben Properties Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils, Verbundformteil, Sandwichbauteil und Rotorblattelement und Windenergieanlage
US11577478B2 (en) 2016-03-02 2023-02-14 Lm Wp Patent Holding A/S Method of molding a shell part of a wind turbine blade

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242160A (en) * 1979-02-02 1980-12-30 United Technologies Corporation Method of winding a wind turbine blade using a filament reinforced mandrel
US20090114337A1 (en) * 2005-07-15 2009-05-07 Jose Ignacio Llorente Gonzalez Method of producing large hollow parts based on composite materials
EP2113373A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Siemens Aktiengesellschaft Method for manufacturing of a fibre reinforced laminate and of a laterally extended material which has in a first lateral direction a greater stiffness than in a second lateral direction
EP2283995A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Method to manufacture at least a component of a blade of a wind-turbine

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401495A (en) * 1981-09-28 1983-08-30 The Boeing Company Method of winding composite panels
US4946538A (en) * 1988-12-28 1990-08-07 Andrew M. Zsolnay Precision apparatus for placing filaments
US5575881A (en) * 1994-02-24 1996-11-19 Wilson Sporting Goods Co. Filament wound frame for a game racquet
JP3839080B2 (ja) 1995-06-21 2006-11-01 富士重工業株式会社 繊維強化複合材の構造体及びその製造方法
JP3894035B2 (ja) 2001-07-04 2007-03-14 東レ株式会社 炭素繊維強化基材、それからなるプリフォームおよび複合材料
CN1291831C (zh) 2003-12-19 2006-12-27 中国兵器工业集团第五三研究所 一种复合材料真空辅助成型工艺方法
JP4471672B2 (ja) * 2004-01-30 2010-06-02 東邦テナックス株式会社 樹脂トランスファー成形法、及びサンドイッチ積層板の製造方法
JP4338550B2 (ja) 2004-03-04 2009-10-07 東レ株式会社 Frp構造体の製造方法
CN1721161A (zh) 2004-07-16 2006-01-18 上海玻璃钢研究所 大型风力机叶片真空辅助灌注方法
JP2006212383A (ja) 2005-02-06 2006-08-17 Mase Shunzo 脱臭方法
BRPI0708377A2 (pt) 2006-02-28 2011-06-07 Toray Industries material de base de fibra de reforço para pré-formas, processo para a produção de laminados a partir do mesmo, e assim por diante
EP2014449B1 (en) * 2006-04-28 2012-12-19 Airbus Operations S.L. Tool and method for producing wide parts of composite material
US8753469B2 (en) 2007-03-20 2014-06-17 Toray Industries, Inc. Method of vacuum-assisted RTM
WO2008123372A1 (ja) 2007-03-30 2008-10-16 Nippon Shokubai Co., Ltd. 制振材用エマルション
JP5170513B2 (ja) 2007-06-21 2013-03-27 住友ゴム工業株式会社 ビードエイペックス用ゴム組成物およびそれを用いた空気入りタイヤ
EP2123431B1 (en) * 2008-05-21 2011-03-02 Siemens Aktiengesellschaft Method for manufacturing a composite
DE102008032574A1 (de) * 2008-07-11 2010-01-14 Brötje-Automation GmbH Vorrichtung zur Verwendung bei der Herstellung faserverstärkter Bauteile
DE102010015199B9 (de) 2010-04-16 2013-08-01 Compositence Gmbh Faserführungsvorrichtung und Vorrichtung zum Aufbau eines dreidimensionalen Vorformlings

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4242160A (en) * 1979-02-02 1980-12-30 United Technologies Corporation Method of winding a wind turbine blade using a filament reinforced mandrel
US20090114337A1 (en) * 2005-07-15 2009-05-07 Jose Ignacio Llorente Gonzalez Method of producing large hollow parts based on composite materials
EP2113373A1 (en) * 2008-04-29 2009-11-04 Siemens Aktiengesellschaft Method for manufacturing of a fibre reinforced laminate and of a laterally extended material which has in a first lateral direction a greater stiffness than in a second lateral direction
EP2283995A1 (en) * 2009-08-13 2011-02-16 Siemens Aktiengesellschaft Method to manufacture at least a component of a blade of a wind-turbine
JP2011038520A (ja) * 2009-08-13 2011-02-24 Siemens Ag 少なくとも風車の羽根の構成部材を製造する方法

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US9333712B2 (en) 2016-05-10
KR101953856B1 (ko) 2019-03-04
EP2511078B1 (en) 2018-05-30
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CN102729485B (zh) 2017-05-17
JP2012224084A (ja) 2012-11-15
CA2773942A1 (en) 2012-10-14
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