KR20150056761A - 열가소성 샌드위치 시트로 관을 형성하는 방법 - Google Patents

열가소성 샌드위치 시트로 관을 형성하는 방법 Download PDF

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KR20150056761A
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Abstract

구조 관을 형성하는 방법은 맨드릴에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계와 유리 전이 온도 이하의 온도로 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 열가소성 샌드위치 시트를 냉각하는 단계와 맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.

Description

열가소성 샌드위치 시트로 관을 형성하는 방법{METHOD OF FORMING A TUBE FROM A THERMOPLASTIC SANDWICH SHEET}
본 발명은 일반적으로 구조 관(structural tubes)에 관한 것으로, 특히 열가소성 복합재 재료(thermoplastic composite materials)로 관(tube) 또는 덕트(duct)를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
상업용 여객기와 같은 항공기는 전형적으로 항공기 전체에 걸쳐 공기와 같은 유동체(fluids)를 경유시키기 위한 다양한 덕트를 포함한다. 예컨대, 상업용 여객기는 항공기 환경 제어 시스템의 일부로서 항공기 객실을 통해 조화된 공기(conditioned air)를 경유시키기 위한 다중 덕트(multiple ducts)를 포함할 수 있다. 조절된 온도로 조화된 공기를 제공하기 위한 필요성 때문에, 환경 제어 시스템 덕트는 단열(insulated)될 수 있다.
항공기용 덕트를 제조하기 위한 현재의 방법은 사출 금형(casting molds)의 이용을 포함한다. 유리섬유가 하나 이상의 사출 금형에 걸쳐 레이 업(laid up)될 수 있다. 유리섬유(fiberglass)를 경화시킨 후, 폼(foam)이 덕트에 대해 단열 성능(insulative capability)을 제공하기 위해 유리섬유에 분리적으로 접합될 수 있다. 불행하게도, 사출 금형을 제조하는 프로세스는 노동 집약적이다. 더욱이, 사출 금형의 이용은 덕트의 전체 비용을 증가시키는 대량의 쓰레기 및/또는 폐기물을 발생시킨다.
다른 방법에 있어서, 플라스터 맨드릴(plaster mandrel)이 플라스터 맨드릴에 걸쳐 복합재 재료(composite material) 또는 플라이(plies)를 레이 업(laying up)하기 위해 채택될 수 있다. 복합재 플라이가 경화된 후, 대량의 폐기물을 초래하는, 맨드릴로부터 덕트를 분리하는 공정 동안 플라스터 맨드릴은 파괴될 수 있다. 더욱이, 플라스터 맨드릴 상에 복합재 플라이를 레이업 하는 공정은 시간 소모성이고 노동 집약적이다. 더욱이, 열경화성 복합재 재료에 대해, 열경화성 재료는 이용을 위해 준비될 때까지 비교적 차가운 온도에서 저장되어야만 한다. 열경화성 복합재 재료를 저장(예컨대, 냉각)하는 비용은 덕트의 비용에 부가된다.
알 수 있는 바와 같이, 항공기의 환경 제어 시스템을 위한 덕트를 형성하는 방법에 대한 기술의 필요성이 존재하고, 여기서 덕트는 대량의 쓰레기 또는 폐기물의 발생 없이 생산될 수 있다. 더욱이, 최소의 노동량을 요구하고 비교적 짧은 시간 기간에서 생산될 수 있는 덕트를 형성하는 방법을 위한 기술의 필요성이 존재한다. 부가하여, 비교적 낮은 비용에서 제작될 수 있는 경량 덕트를 형성하는 비교적 간단한 방법에 대한 기술의 필요성이 존재한다.
덕트 또는 구조 관을 형성하기 위한 종래 기술의 방법과 관련된 상기 주지된 필요성은 특별히 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트로 구조 관을 형성하는 방법을 제공하는 본 발명에 의해 해결되고 경감된다. 방법은 맨드릴에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 밀착(urging)하면서 유리 전이 온도 이하의 온도로 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계와 맨드릴을 제거함으로써 구조 관 또는 덕트의 관 부분(예컨대, 반쪽 관(tube half)과 같은 관 쉘(tube shell))을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 맨드릴 상에 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 위치결정(positioning)하는 단계를 포함할 수 있는 관을 형성하는 방법이다. 방법은 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재(mounting)하는 단계와, 열가소성 샌드위치 시트를 가열(heating)하는 단계, 및 성형 시트를 이용해서 열가소성 샌드위치 시트에 성형 압력을 인가(applying)하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 성형 압력을 인가하는 것에 응답하여 맨드릴 표면에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계와, 주변 온도로 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계, 및 맨드릴를 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 맨드릴 상에 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 위치결정하는 단계와, 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계를 포함하는 덕트를 형성하는 방법이다. 방법은 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계와, 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계, 및 맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계를 부가적으로 포함할 수 있다. 방법은 관 부분에 구성을 형성하는 단계와, 스퍼드가 관 부분으로부터 바깥쪽으로 연장되도록 일반적으로 구멍과 정렬되는 관 부분에 중공 관상 스퍼드를 탑재하는 단계를 더 포함할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 하나의 측면에 따르면, 맨드릴에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계와; 유리 전이 온도 이하의 온도로 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계; 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계; 및 맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계;를 포함하는 관 형성 방법을 제공한다.
유리하게, 방법은 관 측면 가장자리를 구비하는 관 부분을 형성하는 단계와; 관 이음매를 형성하기 위해 함께 관 측면 가장자리를 결합하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 함께 관 측면 가장자리를 결합하기 이전에 관 측면 가장자리 사이의 공간을 조정하는 단계를 더 포함한다.
유리하게, 함께 관 측면 가장자리를 결합하는 단계는 관 측면 가장자리에 스플라이스 부재를 부착하는 단계를 포함한다.
유리하게, 스플라이스 부재를 부착하는 단계는 접착적 접합과; 초음파 용접; 유도 용접; 및 기계적 조임;중 적어도 하나를 이용해서 수행된다.
유리하게, 방법은 관 측면 가장자리를 구비하는 관 부분을 형성하는 단계와; 립 가장자리로서 관 측면 가장자리 중 하나를 형성하는 단계; 일직선 가장자리로서 관 측면 가장자리 중 나머지 하나를 형성하는 단계; 일직선 가장자리를 립 가장자리와 중첩하는 단계; 및 립 가장자리에 일직선 가장자리를 결합하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 적어도 2개의 관 부분을 형성하는 단계와; 관 부분 중 하나의 일직선 가장자리를 관 부분 중 다른 하나의 립 가장자리와 결합하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 적어도 2개의 관 부분을 형성하는 단계와; 일직선 가장자리로서 구성된 측면 가장자리를 구비하는 관 부분 중 하나를 형성하는 단계; 립 가장자리로서 구성된 측면 가장자리를 구비하는 관 부분 중 다른 하나를 형성하는 단계; 및 관 부분 중 하나의 일직선 가장자리를 관 부분 중 다른 하나의 립 가장자리와 결합하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계가: 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재하는 단계와; 성형 시트를 이용해서, 열가소성 샌드위치 시트에 성형 압력을 인가하는 단계; 및 성형 압력을 인가하는 것에 응답하여 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계;를 포함한다.
유리하게, 방법은 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재하는 단계가: 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 고무층을 설치(installing)하는 단계와; 맨드릴에 대해 고무층을 밀봉(sealing)하는 단계; 및 고무층과 맨드릴 사이의 영역에 진공 압력을 인가하는 단계;를 포함한다.
유리하게, 방법은 고무층을 가열하는 단계와; 고무층을 가열하는 것에 응답하여 열가소성 샌드위치 시트를 전도적으로 가열하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계가: 맨드릴을 가열하는 단계를 포함한다.
유리하게, 방법은 관 부분에 구멍을 형성하는 단계와; 스퍼드가 관 부분으로부터 바깥쪽으로 연장되고, 스퍼드가 일반적으로 구멍과 정렬되도록 관 부분에 중공 관상 스퍼드를 부착(attaching)하는 단계;를 더 포함한다.
유리하게, 방법은, 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계 동안, 정렬 장치를 이용해서, 맨드릴과 길이방향 정렬로 열가소성 샌드위치 시트를 유지하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 맨드릴 상에 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 위치결정하는 단계와; 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재하는 단계; 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계; 성형 시트를 이용해서, 열가소성 샌드위치 시트에 성형 압력을 인가하는 단계; 성형 압력을 인가하는 것에 응답하여 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계; 주변 온도로 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계; 및 맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계;를 포함하는 관 형성 방법을 제공한다.
유리하게, 방법은 신장가능 탄성 시트(stretchable elastic sheet)로서 성형 시트를 제공하는 단계를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 맨드릴에 성형 시트를 밀봉하는 단계를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 성형 시트와 맨드릴 사이의 영역에 진공 압력을 인가하는 단계를 더 포함한다.
유리하게, 방법은 적어도 2개의 관 부분을 형성하는 단계와; 구조 관을 형성하도록 함께 관 부분을 결합하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 맨드릴 상에 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 위치결정하는 단계와; 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계; 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계; 열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계; 맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계; 관 부분에 구멍을 형성하는 단계; 및 스퍼드가 관 부분으로부터 바깥쪽으로 연장되도록 일반적으로 구멍과 정렬되는 관 부분에 중공 관상 스퍼드를 부착하는 단계를 포함하는, 덕트를 형성하는 방법을 제공한다.
논의된 특징, 기능 및 이점은 본 발명의 다양한 실시예에서 독립적으로 달성될 수 있거나 그 상세한 내용을 이어지는 이하의 설명 및 도면을 참조하여 알 수 있는 또 다른 실시예에 결합될 수 있다.
도 1은 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트의 투시도이다.
도 2는 도 1의 열가소성 샌드위치 시트의 일부분의 투시도로서, 코어(core)에 의해 상호 연결된 한 쌍의 강화된 면 시트(consolidated face sheets)를 예시한다.
도 3은 성형 시스템(forming system)의 투시도로서, 열가소성 샌드위치 시트가 성형 표면 상에 탑재되고 맨드릴의 형상으로 열가소성 샌드위치 시트를 형성하기 이전에 열가소성 샌드위치 시트 상에 탑재된 맨드릴을 갖는 투시도이다.
도 4는 도 3의 선 4를 따라 취해진 성형 시스템의 종단도로서, 맨드릴의 둥근 단면 형상 및 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 예시한다.
도 5는 도 4의 성형 시스템의 종단도로서, 열가소성 샌드위치 시트가 가열되는 동안 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착(urge)시키기 위해 열가소성 샌드위치 시트에 인가된 성형 압력을 예시한다.
도 6은 도 5의 성형 시스템의 종단도로서, 맨드릴 주위에 랩핑된 열가소성 샌드위치 시트를 예시한다.
도 7은 관 부분(tube portion)으로 형성된 열가소성 샌드위치 시트의 투시도이다.
도 8은 도 7의 선 8을 따라 취해진 구조 관의 종단도로서, 구조 관의 관 측면 가장자리(tube side edges)의 대향하는 쌍 사이의 공간(spacing)을 예시한다.
도 9는 관 측면 가장자리를 상호 연결하기 위한 길이방향 스플라이스 부재(longitudinal splice member)를 갖춘 구조 관의 투시도이다.
도 10은 도 9의 선 10을 따라 취해진 구조 관의 종단도로서, 관 측면 가장자리를 상호 연결하는 스플라이스 부재를 예시한다.
도 11은 도 10의 선 11을 따라 취해진 스플라이스 부재의 확대도로서, 관 측면 가장자리를 상호 연결하는 스플라이스 부재를 예시한다.
도 12는 도 11의 선 12를 따라 취해진 스플라이스 부재의 종단도이다.
도 13은 반-둥근 단면 형상(semi-rounded cross-sectional shape)을 갖춘 맨드릴의 실시예를 예시하는 성형 시스템의 투시도로서, 한 쌍의 정렬 장치(alignment devices)를 이용해서 맨드릴 상에서 위치결정하기 이전에 맨드릴 위에 배치된 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 더 예시한다.
도 14는 도 13의 선 14를 따라 취해진 성형 시스템의 일부분의 상면도로서, 맨드릴 상에 위치되고 열가소성 샌드위치 시트의 구멍(bore)에 맞물린 맨드릴 툴링 핀(mandrel tooling pin)에 의해 정렬된 열가소성 샌드위치 시트를 예시한다.
도 15는 도 14의 선 15를 따라 취해진 맨드릴의 종단도로서, 맨드릴 상에 위치된 열가소성 샌드위치 시트를 예시하고 열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 위치된 성형 시트(forming sheet)와 맨드릴 베이스(mandrel base)에 대해 밀봉되는 성형 시트의 주변(perimeter)을 더 예시한다.
도 16은 성형 시스템의 종단도로서, 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착시키기 위해 성형 시트에 인가된 진공 압력(vacuum pressure)을 예시한다.
도 17은 한 쌍의 스플라이스 부재를 매개로 결합하기 이전의 한 쌍의 관 부분의 투시도이다.
도 18은 관 부분을 함께 결합하는 한 쌍의 스플라이스 부재를 예시하는 구조 관의 종단도이다.
도 19는 대향하는 맨드릴 측면에 형성된 한 쌍의 맨드릴 숄더(mandrel shoulders)를 갖춘 대안적인 실시예에서 맨드릴을 포함하는 성형 시스템의 종단도이다.
도 20은 도 19의 성형 시스템의 종단도로서, 맨드릴 숄더에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착시키는 결과로서 관 부분의 대향하는 관 측면 가장자리 상에 형성된 한 쌍의 립 가장자리(lip edges)를 예시한다.
도 21은 관 부분 중 하나가 관 부분 중 나머지 하나의 직선 가장자리(straight edges)에 결합하기 위한 립 가장자리를 갖는 한 쌍의 관 부분의 확대 종단도이다.
도 22는 도 21에 도시된 관 부분의 조립체에 의해 형성된 구조 관의 종단도이다.
도 23은 맨드릴의 하나의 측면 상에 형성된 맨드릴 숄더를 갖춘 대안적 실시예에서 맨드릴을 포함하는 성형 시스템의 종단도이다.
도 24는 도 23의 성형 시스템의 종단도로서, 관 부분의 관 측면 가장자리 중 하나 상에 형성된 단일 립 가장자리를 예시한다.
도 25는 관 부분 중 각각의 하나가 립 가장자리와 직선 가장자리를 갖는 한 쌍의 관 부분의 확대 종단도이다.
도 26은 도 25에 도시된 관 부분을 조립하는 것에 의해 형성되는 구조 관의 종단도이다.
도 27은 원형 구성(circular configuration)으로 형성되고 직선 가장자리에 결합된 립 가장자리를 갖춘 구조 관의 대안적 실시예의 종단도이다.
도 28은 탑재된 스퍼드(spud)를 갖춘 구조 관의 투시도이다.
도 29는 도 28의 선 29를 따라 취해진 구조 관의 단면도로서, 관 부분에 스퍼드(spud)의 부착을 예시하는 단면도이다.
도 30은 관 부분을 형성하기 위한 방법에 포함될 수 있는 하나 이상의 동작을 포함하는 흐름도이다.
도 31은 항공기 서비스 및 제조 방법의 흐름도이다.
도 32는 항공기의 블록도이다.
이하, 도면을 참조하는 바, 도시된 것은 본 발명의 다양한 실시예를 예시하는 목적을 위한 것으로, 도 1에는 구조 관(structural tube; 102)(도 10)으로 형성될 수 있는 실질적으로 평탄하거나 실질적으로 평평한 열가소성 샌드위치 시트(106)가 도시된다. 구조 관(102)은, 제한되지는 않지만, 항공기(도시되지 않았음)의 환경 제어 시스템(도시되지 않았음)의 덕트(duct; 180)(도 28)로서의 구현을 포함하는 다양한 적용에서 구현될 수 있다. 구조 관(102)은 맨드릴(200)(도 3) 주위에 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)를 랩핑(wrapping)하면서 열가소성 샌드위치 시트(106)의 유리 전이 온도(glass transition temperature)에 가깝게 열가소성 샌드위치 시트(106)를 가열하는 것에 의해 형성될 수 있다. 맨드릴(200) 주위에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 랩핑한 후, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 수동적으로 및/또는 능동적으로 냉각될 수 있고 맨드릴(200)이 제거됨에 따라 관 부분(tube portion; 104)(도 6)을 형성한다. 관 부분(104) 중 하나 이상이 구조 관(102)을 형성하기 위해 하나 이상의 길이방향 스플라이스 부재(longitudinal splice members; 142)(도 10)를 이용하는 것에 의해 조립될 수 있다. 조립하기 이전에, 관 부분(104) 중 하나 이상이 트림(trimmed)될 수 있고 원하는 최종 관 폭(tube width; 138)(도 10) 또는 최종 관 직경이 달성될 수 있도록 측면 가장자리(side edges; 122)(도 10) 사이의 공간(124)이 조정될 수 있다.
도 1에 있어서, 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)가 표준 크기로 상업적으로 이용가능한 시트로서 제공될 수 있고 관 부분(104)(도 6)으로 형성하기 이전에 원하는 형상 및 크기로 축소(cut down)될 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)는 도 1에 예시된 바와 같이 대향하는 시트 종단(112)과 대향하는 시트 측면(114)을 구비하는 직사각형 형상과 같은 직각 형상(orthogonal shape)으로 제공될 수 있다. 그러나, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 소정의 크기, 형상 및 구성으로 제공될 수 있고 일반적으로 직선 측면을 갖춘 직각 형상으로 제한되지는 않는다.
도 2에 있어서, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 공간지워진 쌍의 면 시트(face sheets; 108)와 면 시트(108)를 상호 연결하는 코어(core; 110)를 구비하여 구성될 수 있다. 면 시트(108) 및 코어(110)의 양쪽은 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 면 시트(108)는 섬유 보강재(fiber reinforcement)를 선택적으로 포함할 수 있는 미리-강화된 열가소성 재료(pre-consolidated thermoplastic material)의 형태일 수 있다. 예컨대, 면 시트(108)는, 제한 없이, 유리 섬유, 카본 섬유, 아라미드 섬유, 또는 다른 형태의 섬유와 같은 섬유로 선택적으로 보강될 수 있는 PEI(polyetherimide)의 형태일 수 있다. 실시예에 있어서, 열가소성 면 시트(108)는 면 시트(108)의 기계적 특성을 개선하기 위해 직조 유리 직물(woven glass fabric)과 같은 구조적 직물(structural fabric)로 보강될 수 있다. 예컨대, 직조 유리섬유 직물(woven fiberglass fabric)은 면 시트(108)의 강도 성능(strength capabilities) 및/또는 충격 내성(impact resistance)을 개선할 수 있다. 면 시트(108)의 각 하나는 약 0.02-0.12 인치 사이의 두께를 갖을 수 있다. 그러나, 면 시트(108)는, 제한 없이, 소정 두께로 제공될 수 있다.
도 2에 있어서, 코어(110)는 또한 열가소성 재료의 형태일 수 있다. 예컨대, 코어(110)는 PEI(polyetherimide)의 형태일 수 있고, 제한 없이, 소정의 크기, 형태 및 구성으로 제공될 수 있다. 실시예에 있어서, 코어(110)는 열가소성 폼 코어(thermoplastic foam core)를 구비하여 구성될 수 있다. 대안적으로, 코어(110)는 열가소성 허니콤 코어(thermoplastic honeycomb core)와 같은 열가소성 관상 코어(thermoplastic tubular core)를 구비하여 구성될 수 있고, 여기서 허니콤 셀(honeycomb cells)은 일반적으로 면 시트(108)의 평면에 관하여 직각으로 방향지워질 수 있다. 실시예에 있어서, 열가소성 샌드위치 시트(106)는, 네덜란드, 니베르달(Nijverdal)의 텐케이트 어드밴스드 컴포짓(TenCate Advanced Composites)으로부터 상업적으로 이용가능한, Cetex System3TM 허니콤 코어-강화 샌드위치 패널로 이루어질 수 있다. 실시예에 있어서, PEI는 사우디 아라비아, 리야드(Riyadh)의 사우디 베이직 인더스트리스 코포레이션(Saudi Basic Industries Corporation)으로부터 상업적으로 이용가능할 수 있는 UltemTM 열가소성 재료를 구비하여 구성될 수 있다.
그러나, 열가소성 샌드위치 시트(106)는, 제한 없이, 소정 형태의 열가소성 재료로 형성될 수 있다. 이와 관련하여, 열가소성 샌드위치 시트(106)의 면 시트(108) 및/또는 코어(110)는 이하의 열가소성 재료 형태 또는 그 조합 중 어느 하나의 형태일 수 있다: 아크릴(acrylics), 나일론(nylon), 플루오로카본(fluorocarbons), 폴리아미드(polyamides), 폴리에틸렌(polyethylenes), 폴리에스테르(polyesters), 폴리프로필렌(polypropylenes), 폴리카보네이트(polycarbonates), 폴리우레탄(polyurethanes), 폴리에테르에테르케톤(polyetheretherketone), 및 폴리에테르케토네케톤(polyetherketoneketone). 실시예에 있어서, 열가소성 샌드위치 시트(106)의 코어(110)는 약 0.12-1.0 인치 사이의 두께를 갖을 수 있다. 그러나, 코어(110)는, 제한 없이, 소정의 두께로 제공될 수 있다.
도 3에 있어서, 성형 표면(forming surface; 228)을 구비하고 성형 표면(228) 상에 지지된 열가소성 샌드위치 시트(106)를 갖춘 성형 시스템(100)이 도시된다. 맨드릴(200)이 열가소성 샌드위치 시트(106) 상에 위치된다. 맨드릴(200)은 구조 관(102)(도 10)의 최종 형상을 나타낼 수 있다. 맨드릴(200)은 도 3에 예시된 원통 형상과 같은 단독으로 만곡된 둥근 단면 형상(singly-curved rounded cross-sectional shape)으로 형성될 수 있다. 그러나, 맨드릴(200)은 원통 형상 외의 맨드릴 형상(208)으로 형성될 수 있다. 예컨대, 맨드릴 형상(208)은 반원 단면 형상(semi-round cross-sectional shape; 212)(도 13), 하나 이상의 비교적 직선 측면을 갖춘 면처리된 형상(faceted shape)(도시되지 않았음)을 구비할 수 있고, 또는 맨드릴 형상(208)은 다양한 다른 형상 중 소정의 하나를 구비할 수 있다.
가열 장치(226)는 열가소성 재료의 유리 전이 온도에 접근하는 온도로 열가소성 샌드위치 시트(106)의 온도를 높이기 위해 성형 시스템(100)과 함께 포함될 수 있다. 예컨대, 맨드릴(200)은 열가소성 샌드위치 시트(106)의 온도를 높이기 위한 가열 장치(226)(도 4)를 포함할 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴(200)을 향해 밀착되거나 맨드릴(200) 주위에서 랩핑되는 동안 열가소성 샌드위치 시트(106)의 온도를 높이고 및/또는 유지하도록 맨드릴(200)로부터의 열이 열가소성 샌드위치 시트(106)로 전도적으로 전달될 수 있다. 선택적으로, 성형 시스템(100)은 맨드릴(200)의 온도를 높이고, 열가소성 샌드위치 시트(106)의 온도를 높이며, 또는 성형 시스템(100)과 관련될 수 있는 소정의 다른 하드웨어의 온도를 높이기 위해 오븐(oven)(도시되지 않았음)에 이송될 수 있다.
도 4는 도 3의 성형 시스템(100)의 종단도이다. 열가소성 샌드위치 시트(106)는 시트 내부 표면(118) 및 시트 외부 표면(120)을 포함할 수 있다. 시트 외부 표면(120)은 열이 맨드릴 베이스(202)로부터 열가소성 샌드위치 시트(106)로 전도적으로 전달될 수 있도록 맨드릴 베이스(202)와 같은 지지 표면과 인접 접촉(abutting contact)으로 배치될 수 있다. 시트 내부 표면(118)은 맨드릴 표면(204)(도 13)과 접촉될 수 있다. 맨드릴(200)은 일반적으로 열가소성 샌드위치 시트(106)의 시트 측면(114) 사이의 중앙이 있을 수 있다.
도 5는 열가소성 샌드위치 시트(106)에 인가된 성형 압력(forming pressure; 400)을 예시하는 성형 시스템(100)의 종단도이다. 성형 압력(400)은 탄성 성형 시트(elastic forming sheet; 406)(도 15)를 포함하는 다양한 여러 수단 중 소정의 하나에 의해 인가될 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)가 유리 전이 온도에 접근할 때, 그 열가소성 재료는 열가소성 샌드위치 시트(106)가 성형 압력(400) 하에서 맨드릴(200)의 형상에 천천히 따를 수 있도록 부드러워질 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴(200)을 향해 끌어 당겨짐에 따라, 시트 내부 표면(118)의 점차적으로 더 많은 부분이 맨드릴 표면(204)(도 13)과 접촉될 수 있다. 맨드릴(200) 가열 장치(226)에 의해 발생된 열은 유리 전이 온도인 0-50℉ 내와 같은 대략 유리 전이 온도 이하인 온도를 유지하도록 열가소성 샌드위치 시트(106)로 전도적으로 전달될 수 있다.
도 6은 맨드릴(200) 주위에 랩핑된 열가소성 샌드위치 시트(106)의 실질적 전체를 예시하고 및/또는 맨드릴 형상(208)에 따르는 성형 시스템(100)의 종단도이다. 이에 대해, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 맨드릴 표면(204)(도 13)의 형상을 포함하는 관 부분(104)으로 형성된다. 열가소성 샌드위치 시트(106)는 시트 측면(114)(도 4)을 가로지르는 폭이 서로 비교적 가깝게 배치되는 대향하는 관 측면 가장자리(122)를 초래하는 크기로 될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 구조 관(102)은 서로 관 측면 가장자리(122)를 연결하기 위해 길이방향 스플라이스 부재(142)(도 10)를 설치하는 것에 의해 형성될 수 있다.
도 7은 관 부분(104)이 원하는 온도로 수동적으로 또는 능동적으로 냉각된 후 맨드릴(200)(도 6)이제거된 관 부분(104)을 나타낸다. 수동 냉각은 열가소성 샌드위치 시트(106)가 도 4 내지 도 6에 도시된 맨드릴(200)의 형상으로 유지되는 동안 열가소성 샌드위치 시트(106)에 대한 열의 인가를 중지시켜 열가소성 샌드위치 시트(106)가 주위 온도로 냉각될 수 있도록 하는 것을 갖추어 이루어질 수 있다. 능동 냉각은 열가소성 샌드위치 시트(106)에 걸쳐 공기를 불어대기 위한 팬과 같은 냉각 장치(도시되지 않았음)의 이용을 포함할 수 있다. 능동 냉각은 또한 맨드릴(200), 또는 다른 능동 또는 수동 냉각 수단을 통해 냉각 유체(도시되지 않았음)를 순환시키는 것을 포함할 수 있다.
도 8은 도 7의 관 부분(104)의 일부분의 확대도로서, 관 측면 가장자리(122) 및 그 사이의 공간(124)을 예시한다. 관 부분(104)을 형성한 후, 관 측면 가장자리(122) 사이의 공간(124)은 관 부분(104)의 원하는 칫수를 달성하기 위해 조정될 수 있다. 예컨대, 관 측면 가장자리(122) 사이의 공간(124)은 이하 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 원하는 관 폭(138)(도 18) 또는 관 내부 표면(134)의 원하는 관 직경을 달성하기 위해 조정될 수 있다.
도 9는 관 부분(104)과, 관 이음매(tube seam; 154)를 형성하기 위해 함께 관 측면 가장자리(122)를 결합하는 길이방향 스플라이스 부재(142)를 구비하여 구성되는 구조 관(102)의 투시도이다. 관 부분(104)은 대향하는 관 종단(opposing tube ends; 132)을 갖는다. 더욱이, 관 부분(104)은 관 내부 표면(134) 및 관 외부 표면(136)을 갖는다. 스플라이스 부재(142)가 구조 관(102)의 길이를 따라 연장되는 단일 구조로서 도시됨에도 불구하고, 2 이상의 개별적 스플라이스 부재(142)가 측면 가장자리(122)를 결합하기 위해 관 부분(104)의 길이를 따라 끝과 끝이 맞닿은 배열(end-to-end arrangement)로 배치될 수 있다.
도 10은 도 9의 구조 관(102)의 종단도이다. 스플라이스 부재(142)가 중앙 부분(150)에 의해 상호 연결된 내부 플랜지(inner flange; 146) 및 외부 플랜지(outer flange; 148)를 갖춘 H-섹션(144)을 구비하는 실시예로 도시된다. 관 폭(138)(예컨대, 관 직경)(도 18)은 관 내부 표면(134)에 의해 정의될 수 있고 측면 가장자리(122) 사이의 공간(124)을 조정하는 것에 의해 조정될 수 있다. 공간(124)은 원하는 관 폭(138)이 달성될 때까지 함께 더 가깝게 또는 더 멀리 떨어져 관 측면 가장자리(122)를 이동시키는 것에 의해 조정될 수 있다. 관 부분(104)을 형성한 후, 관 측면 가장자리(122) 중 하나 이상이 또한 관 측면 가장자리(122) 사이의 공간(124)을 더욱 조절하도록 트림(trimmed)될 수 있다.
도 11에 있어서, 스플라이스 부재(142)의 내부 플랜지(146)는 관 내부 표면(134)에 내부 플랜지(146)를 접착적으로 접합(adhesively bonding)하거나 용접(welding)하는 것에 의해 관 측면 가장자리(122)에서 관 내부 표면(134)에 대해 조여질 수 있다. 마찬가지로, 외부 플랜지(148)는 관 외부 표면(136)에 접착적으로 접합되거나 용접될 수 있다. 중앙 부분(150)은 또한 접착적 접합 또는 용접에 의해 관 측면 가장자리(122)에 부착될 수 있다. 스플라이스 부재(142)에 관 측면 가장자리(122)를 결합하기 위한 방법의 비-제한 예는 기계적 조임(mechanical fastening), 열가소성 접착층(thermoplastic adhesive layer; 152)을 이용해서 접착적으로 접합하는 것(adhesively bonding), 및/또는 초음파 용접(ultrasonic welding), 유도 용접(induction welding), 또는 다양한 다른 부착 방법 중 어느 하나 또는 그 조합에 의하는 것을 포함한다.
도 12에 있어서, 중앙 부분(150)에 의해 결합된 내부 플랜지(146)와 외부 플랜지(148)을 갖춘 H-섹션(144)으로서 구성된 스플라이스 부재(142)의 실시예가 도시된다. 그러나, 스플라이스 부재(142)는 관 이음매(154)(도 11)를 형성하기 위해 함께 관 측면 가장자리(122)(도 11)를 결합하기 위한 소정의 단면 구성으로 제공될 수 있고 도면에 예시된 H-섹션(144)으로 제한되지 않는다. 예컨대, 스플라이스 부재(142)는 중앙 부분(150) 또는 내부 플랜지(146) 없이 단일 외부 플랜지(148)로서 구성될 수 있다. 대안적으로, 스플라이스 부재(142)는 외부 플랜지(148) 또는 내부 플랜지(146) 없이 중앙 부분(150)으로서 구성될 수 있다.
실시예에 있어서, 스플라이스 부재(142)는 PEI(polyetherimide)와 같은 고분자 재료(polymeric material)로 형성될 수 있다. 그러나, 스플라이스 부재(142)는 선택적으로 금속 재료, 또는 다른 재료 또는 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 스플라이스 부재(142)는 바람직하게는 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 11)와 호환가능하다. 이에 대해, 스플라이스 부재(142)는 구조 관(102)(도 11)이 서비스 중에 위치할 때 온도 변동(temperature fluctuations) 동안 야기될 수 있는 잔류 응력(residual stresses)을 최소화하기 위해 열가소성 샌드위치 시트(106)의 열 팽창 계수(coefficient of thermal expansion)와 호환가능한 열 팽창 계수를 갖는 재료로 형성된다. 더욱이, 스플라이스 부재(142)는 바람직하게는 열가소성 샌드위치 시트(106)의 면 시트(108)(도 3)와 스플라이스 부재(142) 사이의 갈바닉 부식(galvanic corrosion)의 발생을 최소화하는 재료로 형성된다.
도 13은 관 부분(104)으로 열가소성 샌드위치 시트(106)를 형성하기 위한 성형 시스템(100)(도 3)의 실시예의 투시도로서, 크립 성형(creep forming)을 위해 맨드릴(200) 상에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 위치결정하기 이전에 맨드릴(200) 위에 배치된 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)를 예시한다. 맨드릴(200)은 반원 단면 형상(212)과 일반적으로 평탄한 맨드릴 베이스(202)를 갖추어 도시된다. 맨드릴(200) 및 맨드릴 베이스(202)는 열가소성 샌드위치 시트(106)를 형성하기 위한 성형 테이블(도시되지 않았음)의 일부를 구비하여 구성될 수 있다. 맨드릴(200)은 중공 구성(hollow configuration) 또는 솔리드 구성(solid configuration)으로 제공될 수 있고, 열가소성 샌드위치 시트(106)가 크립 성형을 위해 허용되도록 가열되는 온도와 호환가능한 소정의 재료로 형성될 수 있다. 예컨대, 맨드릴(200)은 목재(wood), 금속 재료(metallic material)(예, 알루미늄, 강철과 같은 철, 인바(Invar)), 복합재 재료(composite material), 세라믹 재료(ceramic material), 또는 소정의 다른 재료 또는 재료의 조합으로 형성될 수 있다. 유리하게, 열가소성 샌드위치 시트(106)가 바람작하게는 유리 전이 온도 이하인 온도에서 유지되기 때문에, 이형제(mold release)(도시되지 않았음)가 요구되지 않을 수 있다. 그러나, 소정의 적용 또는 재료 조합에 대해, 이형제는 맨드릴(200) 상에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 탑재하기 이전에 맨드릴(200)에 적용될 수 있다.
도 13에 있어서, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 관 부분(104)(도 17)이 관 부분(104)의 형성에 잇따라 트림될 수 있는 위치를 나타내는 한 세트의 네트 트림 라인(net trim lines; 140)을 포함할 수 있다. 맨드릴(200)은 맨드릴(200)에 대해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하는 동안 맨드릴(200)에 관하여 열가소성 샌드위치 시트(106)의 길이방향 정렬을 유지하기 위한 하나 이상의 정렬 장치(alignment devices; 220)를 포함할 수 있다. 정렬 장치(220)는 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴(200)에 제거가능하게 결합될 수 있도록 구성될 수 있다. 예컨대, 정렬 장치(220)는 맨드릴 표면(204)으로부터 위쪽으로 또는 바깥쪽으로 연장될 수 있는 한 쌍의 툴링 핀(tooling pins; 222)을 구비하여 구성될 수 있다. 툴링 핀(222)은 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)가 처음으로 맨드릴(200)과 접촉하는 라인으로서 정의된 탄젠트 라인(tangent line; 224)을 따라 위치될 수 있다. 툴링 핀(222)은 열가소성 샌드위치 시트(106)를 통해 적어도 부분적으로 형성될 수 있는 구멍(bores; 116)의 대응하는 쌍 내에 수용되도록 크기가 만들어져 구성될 수 있다. 도시된 실시예에 있어서, 구멍(116)은 열가소성 샌드위치 시트(106)의 대향하는 시트 종단(112) 상의 네트 트림 라인(140)의 바깥쪽에 유리하게 위치될 수 있다.
도 14는 맨드릴(200) 상에 위치된 열가소성 샌드위치 시트(106)의 상면도이다. 시트 내부 표면(118)(도 15)은 탄젠트 라인(224)을 따라 맨드릴 표면(204)(도 15)과 접촉될 수 있다. 맨드릴(200)과 열가소성 샌드위치 시트(106)의 정렬은 열가소성 샌드위치 시트(106)의 구멍(116) 내에서 툴링 핀(222)의 맞물림에 의해 유지될 수 있다. 정렬 장치(220)가 도면에서 툴링 핀(222)으로서 예시됨에도 불구하고, 정렬 장치(220)는 다양한 여러 구성 중 어느 하나로 제공될 수 있고 툴링 핀(222)으로 제한되지는 않는다. 더욱이, 정렬 장치(220)는 열가소성 샌드위치 시트(106)를 따른 소정 위치에 위치될 수 있고, 네트 트림 라인(140)의 바깥쪽 위치로 제한되지는 않는다. 더욱이, 한 쌍의 정렬 장치(220)가 도면에 도시됨에도 불구하고, 소정 수의 정렬 장치(220)가 제공될 수 있다.
도 15는 맨드릴(200) 상에 탑재된 열가소성 샌드위치 시트(106)를 나타냄과 더불어 네트 트림 라인(140)(도 14)에서 맨드릴(200)과 접촉하는 성형 시스템(100)의 종단도이다. 맨드릴(200)은 일반적으로 둥근 형상을 구비하는 맨드릴 표면(204)을 갖춘 것으로서 도시된다. 그러나, 맨드릴 표면(204)은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 제한 없이, 둥근 단면 형상(round cross-sectional shape; 210)(도 3의 원통형 단면 형상)(도 6), 반원 단면 형상(semi-round cross-sectional shape; 212)(도 13), 면처리된 단면 형상(faceted cross-sectional shape)(도시되지 않았음), 또는 타원 형상과 같은 다른 형상(도시되지 않았음), 둥근 사각형 형상(rounded square shape)(도시되지 않았음), 둥근 직사각형 형상(ounded rectangular shape)(도시되지 않았음), 또는 소정의 다른 단면 형상을 포함하는 소정의 단독으로-만곡된(singly-curved) 또는 단순하게 만곡된(simply curved) 단면 형상으로 제공될 수 있다.
도 15는 맨드릴(200)의 형상에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하기 위한 성형 시트(406)로서 구성된 가압 장치(pressurizing device; 404)를 예시한다. 성형 시트(406)는 맨드릴 표면(204)에 대해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하기 위해 성형 압력(400)(도 16)을 인가하는데 도움을 주도록 열가소성 샌드위치 시트(106)에 걸쳐 위치될 수 있다. 성형 압력(400)은 또한 열가소성 샌드위치 시트(106)가 유리 전이 온도에 접근하는 온도까지 가열되면 그에 따라 작용할 수 있는 중력(gravitational force; 402)을 포함할 수 있다. 성형 압력(400)은 열가소성 샌드위치 시트(106)가 일반적으로 맨드릴 형상(208)에 따를 수 있도록 한다.
실시예에 있어서, 성형 시트(406)는 실리콘 고무와 같은 고무 층(rubber layer; 410)과 같은 신장가능한 탄성 재료(stretchable elastic material)로 이루어질 수 있다. 탄성 성형 시트(406)는 미리-신장(pre-stretched)될 수 있다. 성형 시트의 주변은 맨드릴 베이스(202)에 대해 배치되거나 밀봉될 수 있는 비교적 단단한 프레임(408)에 탑재될 수 있다. 이에 대해, 탄성 성형 시트(406)(예컨대, 고무 층(410))는 맨드릴 베이스(202)에 밀봉될 수 있다. 성형 시트(406)를 미리 신장시키는 것(pre-stretching)은 맨드릴 표면(204)에 대해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하는데 도움을 줄 수 있는 탄성력(elastomeric force)(도시되지 않았음)을 초래할 수 있다. 하나 이상의 진공 포트(414)가 성형 시트(406)와 맨드릴(200) 사이의 영역에서 진공을 끌어 당기기 위해 성형 시트(406) 및/또는 맨드릴 베이스(202)에 유동적으로(fluidly) 결합될 수 있다. 진공 게이지(416)가 진공 압력(412)을 모니터하도록 포함될 수 있다.
도 16은 성형 시트(406)(예컨대, 고무 층(410))와 맨드릴(200) 사이의 영역에 대한 진공 압력(412)의 인가를 예시한다. 진공 압력(412)은 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴(200) 주위를 랩핑할 수 있도록 하기 위해 크립 성형 동안 맨드릴(200)을 향해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착할 수 있다. 성형(forming)은 중력(402)(도 15)에 의해 도움을 받을 수 있다. 맨드릴(200)에 대한 열가소성 샌드위치 시트(106)의 성형은 열가소성 샌드위치 시트(106)가 그 유리 전이 온도에 접근할 때 야기될 수 있다. PEI로 이루어진 열가소성 샌드위치 시트(106)에 대해, 유리 전이 온도는 열가소성 샌드위치 시트(106)가 약 300-350℉로 가열될 수 있도록 약 415℉일 수 있다.
열가소성 샌드위치 시트(106)는 다양한 수단 중 어느 하나에 의해 가열될 수 있다. 예컨대, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 분리 구성요소로서 오븐에 배치될 수 있고, 또는 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴(200) 상에 탑재될 수 있고 맨드릴(200) 및 열가소성 샌드위치 시트(106)가 오븐 내부에 위치될 수 있다. 대안적으로, 또는 부가적으로, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 열가소성 샌드위치 시트(106) 또는 성형 시트(406)에 적용될 수 있는 가열 패드(heating pad)와 같은 가열 장치(226)(도 23)로 가열될 수 있다. 예컨대, 가열 패드는 성형 시트(406)의 상부 상에 위치될 수 있는 저항 가열 엘리먼트(resistance heating element)를 구비하여 구성될 수 있다. 가열 장치(226)로부터의 열은 성형 시트(406)를 전도적으로 가열할 수 있고, 결국 열가소성 샌드위치 시트(106)를 전도적으로 가열할 수 있다. 맨드릴(200)은 성형 공정 동안 원하는 온도로 열가소성 샌드위치 시트(106)를 유지하는데 도움을 주기 위해 선택적으로 가열될 수 있다. 그러나, 열가소성 샌드위치 시트(106)는, 이에 한정되는 것은 아니지만, 유도 가열(induction heating), 방사 가열(radiation heating), 또는 다른 가열 방법을 포함하는 다양한 수단 중 어느 하나에 의해 가열될 수 있다.
도 17은 도 13 내지 도 16에 예시된 맨드릴(200)을 이용해서 형성될 수 있는 한 쌍의 관 부분(104)을 예시한다. 관 부분(104)은 구조 관(102)(도 11)을 형성하기 위해 조립될 수 있다. 관 부분(104)의 각 하나는 관 측면 가장자리(122)를 갖춘 것으로서 도시된다. 관 측면 가장자리(122)의 각 하나는 일직선 가장자리(straight edge; 126)(도 18) 구성을 갖춘 것으로서 도시된다. 앞에서 나타낸 바와 같이, 관 측면 가장자리(122)는 관 부분(104)을 조립하기 이전에 트림될 수 있다.
도 18은 도 17에 예시된 한 쌍의 관 부분(104)을 조립하는 것에 의해 형성될 수 있는 구조 관(102)의 종단도이다. 관 부분(104)의 상대 위치(relative position)는 구조 관(102)의 각 측면 상의 관 측면 가장자리(122) 사이에서 원하는 공간(124)을 달성하기 위해 조정될 수 있다. 공간(124) 조정은 또한 상기 나타낸 바와 같이 관 측면 가장자리(122)를 트리밍하는 것에 의해 용이하게 될 수 있다. 관 측면 가장자리(122) 사이의 공간(124)을 조정하는 것에 의해, 소정의 관 폭(138)(도 18)이 달성될 수 있다. 예컨대, 도 18에 예시된 원통형으로 형상지워진 구조 관(102)에 대해, 공간(124)은 구조 관(102)의 원하는 관 내부 직경(138)을 달성하기 위해 조정될 수 있다. 관 측면 가장자리(122)는 구조 관(102)의 각 측면 상에 관 이음매(154)를 형성하기 위해 한 쌍의 스플라이스 부재(142)를 이용해서 함께 결합될 수 있다. 앞에서 나타낸 바와 같이, 스플라이스 부재(142)는 스플라이스 부재(142)와 관 부분(104) 사이에 접착층(adhesive layer; 152)을 적용하는 것과 같이 소정의 적절한 조임 수단(fastening means)에 의해 관 측면 가장자리(122)에 부착될 수 있다.
도 19는 맨드릴(200)의 각 측면 상에 위치된 한 쌍의 맨드릴 숄더(206)를 갖춘 실시예에서 맨드릴(200)의 종단도이다. 도 15 및 도 16의 성형 시트(406)는 명확함을 위해 도 19로부터는 생략된다. 맨드릴 숄더(206)는 맨드릴 숄더(206)가 제거가능하게 될 수 있도록 맨드릴(200)에 분리적으로 부착될 수 있는(예컨대, 기계적으로 조여질 수 있는) 분리 스트립(separate strips)(도시되지 않았음)을 구비하여 구성될 수 있다. 대안적으로, 맨드릴 숄더(206)는 맨드릴(200)이 단일 구조를 구비하도록 맨드릴(200)과 일체적으로 형성될 수 있다.
도 20은 관 부분(104)으로 맨드릴(200)에 걸쳐 형성된 열가소성 샌드위치 시트(106)를 예시한다. 관 부분(104)은 대향하는 관 측면 가장자리(122)에 형성된 한 쌍의 립 가장자리(lip edges; 128)를 포함한다. 립 가장자리(128)는 성형 압력(400)(도 16)의 인가 하에서 맨드릴 숄더(206)에 대한 관 측면 가장자리(122)의 밀착의 결과로서 관 부분(104)에 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이러한 성형 압력(400)은 성형 시트(406)(도 15)에 의해 인가될 수 있다.
도 21은 한 쌍의 관 부분(104)의 확대 종단도이다. 관 부분(104) 중 상부의 관 부분은 도 20의 맨드릴(200)을 이용해서 형성될 수 있는 것으로서 관 측면 가장자리(122)를 따라 연장되는 립 가장자리(128)를 갖는다. 관 부분(104) 중 하부의 관 부분은 도 15의 맨드릴(200)을 이용해서 형성될 수 있는 것으로서 관 측면 가장자리(122)를 따라 연장되는 일직선 가장자리(126)를 갖는다. 립 가장자리(128)는 스플라이스 부재(142)(도 18)의 이용 없이 함께 관 부분(104)의 결합을 용이하게 할 수 있다.
도 22는 도 21의 관 부분(104)을 조립하는 것에 의해 형성된 구조 관(102)을 나타낸다. 구조 관(102)의 각 측면에 대해, 립 가장자리(128)는 일직선 가장자리(126)에 대해 중첩 관계(overlapping relation; 130)로 배치될 수 있다. 관 부분(104)의 일직선 가장자리(126)는 원하는 관 폭(138)(예컨대, 관 내부 직경)이 구조 관(102)에서 달성될 수 있도록 트림될 수 있다. 접착층(152)은 그 사이의 접착 접합(adhesive bonding)을 용이하게 하기 위해 립 가장자리(128)와 일직선 가장자리(126) 사이에 설치될 수 있다. 이러한 방식에 있어서, 구조 관(102)은 스플라이스 부재(142)(도 18) 없이 조립될 수 있어 조립 공정을 간단히 하고 부품 수를 감소시킬 수 있다.
도 23은 맨드릴(200)의 일 측면 상에 단일 맨드릴 숄더(206)를 갖춘 실시예에서 맨드릴(200)의 종단도이다. 상기한 바와 같이, 맨드릴 숄더(206)는 맨드릴(200)에 분리적으로 부착될 수 있는 분리 스트립(도시되지 않았음)을 구비하여 구성될 수 있고, 또는 맨드릴 숄더(206)는 맨드릴(200)과 함께 일체적으로 형성될 수 있다. 성형 시트(406)(도 15 및 도 16)는 명확화를 위해 도 23으로부터는 생략된다.
도 24는 맨드릴(200)에 걸쳐 형성된 열가소성 샌드위치 시트(106)를 나타낸다. 관 부분(104)은 관 부분(104)의 대향하는 관 측면 가장자리(122) 중 하나에 형성된 단일 립 가장자리(128)를 포함한다. 립 가장자리(128)는 맨드릴 숄더(206)에 대해 관 측면 가장자리(122)를 밀착하는 성형 압력(400)에 응답하여 관 측면 가장자리(122)에 형성될 수 있다.
도 25는 한 쌍의 관 부분(104)의 확대 종단도이다. 관 부분(104)의 각 하나는 립 가장자리(128)와 일직선 가장자리(126)를 갖는다. 상부 관 부분(104)은 립 가장자리(128)가 일직선 가장자리(126)의 반대측에 배치되도록 하부 관 부분(104)에 관하여 방향지워진다.
도 26은 도 25에 도시된 관 부분(104)을 조립하는 것에 의해 형성된 구조 관(102)을 예시한다. 립 가장자리(128)의 각 하나는 일직선 가장자리(126)에 대해 중첩 관계(130)로 배치되고, 접착층(152)을 이용해서 함께 접합될 수 있다. 상기한 바와 같이, 일직선 가장자리(126) 중 하나 이상은 구조 관(102)에 원하는 관 폭(138)을 달성하도록 트림될 수 있다. 구조 관(102)이 2개의 관 부분(104)으로 조립됨에도 불구하고, 구조 관(102)은 에워싸인 구조 관(102)을 형성하기 위해 3개 이상의 관 부분(104)을 이용해서 조립될 수 있다. 관 부분(104)은 유사하게 형상지워질 수 있거나 관 부분(104)은 다른 형상을 갖을 수 있다.
도 27은 단일 관 부분(104)으로 형성된 구조 관(102)을 나타낸다. 관 부분(104)은 일반적으로 원형 단면 형상을 갖을 수 있고 일직선 가장자리(126)에 중첩 관계로 결합된 립 가장자리(128)를 포함할 수 있다. 립 가장자리(128)는 그 사이에 설치될 수 있는 접착층(152)에 의해 일직선 가장자리(126)에 결합될 수 있다. 유리하게, 도 27에 도시된 구조 관(102) 구성은 최소 부품 수에 기인하여 조립 공정을 상당히 간단하게 한다.
도 28은 항공기의 환경 제어 시스템에서 이용될 수 있는 덕트(duct; 180)로서 구성된 구조 관(102)을 나타낸다. 덕트(180)는 스플라이스 부재(142)에 의해 결합되는 관 측면 가장자리(122)를 갖춘 관 부분(104)을 포함한다. 덕트(180)는 관 부분(104)에 조여질 수 있고 면 시트(108)로부터 바깥쪽으로 돌출될 수 있는 스퍼드(spud; 184)를 포함할 수 있다. 덕트(180)는 구조 관(102)의 주 도관(main conduit)으로부터 민간 항공기(도시되지 않았음)의 객석 좌석(도시되지 않았음) 위에 위치될 수 있는 것과 같은 배출구(도시되지 않았음)로 조화된 공기(conditioned air)의 경유를 용이하게 할 수 있다. 도 28이 구조 관(102)으로부터 바깥쪽으로 연장되는 단일 스퍼드(184)를 예시함에도 불구하고, 덕트(180)는 구조 관(102)의 길이에 따라 소정 위치 및 소정 각도 방향으로 구조 관(102)으로부터 바깥쪽으로 연장되는 소정 수의 스퍼드(184)를 포함할 수 있다.
도 29는 구조 관(102)에 스퍼드(184)에 부착한 구조 관(102)의 단면을 나타낸다. 실시예에 있어서, 스퍼드(184)는 구조 관(102)에 이 스퍼드(184)의 부착을 용이하게 하도록 스퍼드 플랜지(spud flange; 186)를 포함할 수 있다. 예컨대, 스퍼드(184)는 구조 관(102)의 재료와 호환가능한 소정의 적절한 재료로 형성될 수 있다. 더욱이, 스퍼드 플랜지(186)는 관 외부 표면(136)에 대해 상보적으로(complementary) 형상지워질 수 있다. 스퍼드 플랜지(186)는 접착 접합에 의한, 용접에 의한, 또는 다른 적절한 수단을 포함하는 소정의 적절한 수단에 의해 구조 관(102)에 부착될 수 있다.
도 30에 있어서, 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 10)로 구조 관(102)(도 10)을 형성하기 위한 방법(500)의 흐름도가 도시된다. 유리하게, 개시된 방법에 의해 형성된 구조 관(102)은 다양한 적용에 이용하기 위해 구현될 수 있다. 예컨대, 구조 관(102)은 항공기의 환경 제어 시스템의 덕트(180)로서 이용하기 위해 구현될 수 있다. 유리하게, 여기에 개시된 방법은 통상적인 제조 방법과 관련된 비용에 비해 상당히 감소된 비용으로 구조 관(102)을 형성하기 위한 수단을 제공한다. 예컨대, 방법은 감소된 원자재 비용, 감소된 처리 비용, 및 감소된 노동 비용으로 구조 관(102)을 제조하기 위한 수단을 제공한다.
더욱이, 여기에 개시된 방법은 통상적인 방법에 비해 감소된 시간으로 단열 성능(thermal insulating capability)을 갖는 구조 관(102)(도 10)을 제조하기 위한 간단화된 공정을 제공한다. 예컨대, 여기에 개시된 방법은 통상적인 제조 방법에 의해 요구될 수 있는 분리적으로 형성된 덕트 조립체 상으로 폼 절연제(foam insulation)를 분리적으로 접합하기 위한 필요성을 회피한다. 더욱이, 여기에 개시된 방법을 이용해서 제조된 구조 관(102)은 폐기물 및 찌꺼기의 감소된 양을 초래할 수 있다. 더욱이, 여기에 개시된 방법은 사용되지 않은 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 10)를 재활용 및 개량하기 위한 성능에 기인하여 환경-친화적 공정을 구비하여 구성될 수 있다. 더욱이, 여기에 개시된 방법은 통상적인 관 형성 공정에서 이용된 재료에 비해 FST(fire, smoke, and toxic gas) 방출에 관하여 양호한 성능 특성을 갖춘 열가소성 재료를 이용해서 구조 관(102)을 형성하는 능력에 대해 제공한다.
방법(500)(도 30)의 단계(502)는 도 15에 도시된 바와 같이 맨드릴(200) 상 또는 그에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)를 위치결정하는 것을 포함할 수 있다. 맨드릴(200)은 단순하게 만곡된 또는 단독으로-만곡된 단면 형상으로 제공될 수 있다. 그러나, 맨드릴(200)은 또한 근소한 복합 곡률(slight compound curvature)을 포함할 수 있음이 고려되고, 여기서 실질적으로 평탄한 열가소성 시트는 주름이나 초과 재료의 발생 없이 맨드릴 형상(208)에 일반적으로 따를 수 있다.
방법(500)(도 30)의 단계(504)는 맨드릴(200)과 길이방향 정렬(longitudinal alignment)로 열가소성 샌드위치 시트(106)를 유지하는 것을 포함할 수 있다. 길이방향 정렬은 하나 이상의 정렬 장치(220)에 의해 맨드릴(200)과 열가소성 샌드위치 시트(106) 사이에 유지될 수 있다. 예컨대, 도 13은 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴 표면(204)과 처음으로 접촉하는 탄젠트 라인(224)을 따라 맨드릴(200)로부터 위쪽으로 연장될 수 있는 하나 이상의 툴링 핀(222)을 예시한다. 툴링 핀(222)은 열가소성 샌드위치 시트(106)에 형성될 수 있는 대응하는 한 쌍의 구멍(116) 내에 수용될 수 있다. 툴링 핀(222)은 맨드릴(200)의 형상으로 열가소성 샌드위치 시트(106)를 형성한 후 맨드릴(200)로부터 열가소성 샌드위치 시트(106)를 제거할 수 있도록 구성될 수 있다.
방법(500)(도 30)의 단계(506)는 열가소성 샌드위치 시트(106)가 이루어지는 열가소성 재료의 유리 전이 온도 이하의 온도로 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 14)를 가열하는 것을 포함할 수 있다. 상기한 바와 같이, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 맨드릴(200)에 대해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착시키기 이전에 가열될 수 있다. 예컨대, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 오븐에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 배치하는 것에 의해 가열될 수 있고, 열가소성 샌드위치 시트(106)가 가열된 후 맨드릴(200) 상에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 위치결정한다. 열가소성 샌드위치 시트(106)는 또한 맨드릴(200)(도 14) 주위에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 랩핑하기 이전에 열가소성 샌드위치 시트(106)로 전도적으로 열을 전달하기 위한 성형 표면(228)(도 14) 상에 열가소성 샌드위치 시트(106)를 배치시키는 것에 의해 가열될 수 있다.
선택적으로, 맨드릴(200)은 또한 유리 전이 온도 바로 이하 또는 유리 전이 온도에 접근하는 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 15)의 온도를 유지하는데 도움을 주도록 가열될 수 있다. 성형 시트(406)(예컨대, 고무 층(410) - 도 15)는 또한 열가소성 샌드위치 시트(106)를 가열하는데 도움을 주도록 가열될 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)의 유리 전이 온도가 약 300℉이면, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 유리 전이 온도 이하의 약 0-50℉로부터의 범위에 있는 온도로 가열될 수 있다. 그러나, 열가소성 샌드위치 시트(106)는 열가소성 샌드위치 시트(106)의 길이 및/또는 폭을 따른 하나 이상의 위치에서 열가소성 샌드위치 시트(106)의 유리 전이 온도를 일시적으로 초과하는 온도로 가열될 수 있음을 고려한다.
방법(500)(도 30)의 단계(508)는 도 16에 도시된 바와 같이 맨드릴 표면(204)에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 일반적으로 열가소성 샌드위치 시트(106)가 맨드릴 숄더(206)를 가정할 수 있도록 열가소성 샌드위치 시트(106)는 맨드릴(200) 주위에 실질적으로 랩핑될 수 있다. 성형 압력(400)(도 16)은 가압 장치(404)에 의해 열가소성 샌드위치 시트(106)에 인가될 수 있다. 예컨대, 실리콘 고무 층(410)과 같은 신장가능 탄성 재료(stretchable elastic material)로 이루어진 성형 시트(406)는 열가소성 샌드위치 시트(106)에 걸쳐 연장될 수 있다. 성형 압력(400)은 탄성 성형 시트(406)를 선택적으로 미리-신장시키는 것(pre-stretching)에 기인하여 열가소성 샌드위치 시트(106) 상에 작용하는 탄성력(elastomeric force)의 결과로서 적어도 부분적으로 발생될 수 있다. 선택적으로, 성형 시트(406)는, 맨드릴(200) 및/또는 맨드릴 베이스(202)에 탄성 성형 시트(406)(예컨대, 고무 층(410))의 밀봉을 이루도록, 도 16에 도시된 바와 같이 맨드릴(200) 및/또는 맨드릴 베이스(202)에 밀봉될 수 있는 일반적으로 단단한 프레임(408)(도 16)에 탑재될 수 있다. 진공 압력(412)은 맨드릴 표면(204)에 대해 열가소성 샌드위치 시트(106)를 밀착하기 위해 성형 시트(406)와 맨드릴(200) 사이의 영역에 인가될 수 있다.
방법(500)(도 30)의 단계(510)는 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 16)가 냉각될 수 있도록 하는 것을 포함할 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)를 냉각시키는 것은 냉각 장치(도시되지 않았음)와 같은 능동 냉각에 의해 용이하게 된다. 예컨대, 팬(fan)은 열이 떠나가도록 맨드릴(200) 및/또는 열가소성 샌드위치 시트(106)에 걸쳐 냉각 공기를 불어 넣기 위해 맨드릴(200)(도 16) 및/또는 관 부분(104)(도 16)을 향해 방향지워질 수 있다. 선택적으로, 맨드릴(200)은 맨드릴(200) 및 관 부분(104) 외부로 열을 끌어당기는데 도움을 주도록 맨드릴(200)을 통해 유체를 순환시키기 위한 설비(provisions)를 포함할 수 있다. 열가소성 샌드위치 시트(106)는 주변 온도 정도로 수동적으로 및/또는 능동적으로 냉각될 수 있다.
방법(500)(도 30)의 단계(512)는 맨드릴(200)로부터 관 부분(104)을 분리하는 것을 포함할 수 있다. 관 부분(104)(도 18)은 유리 전이 온도에 접근하는 온도로 열가소성 샌드위치 시트(106)를 가열시키는 것에 의한 열가소성 샌드위치 시트(106)(도 18)의 크립 성형의 결과로서 최소 또는 무시할 만한 스프링-백(spring-back)으로 맨드릴(200)의 맨드릴 형상(208)(도 18)을 유리하게 유지할 수 있다. 관 부분(104)은 관 측면 가장자리(122)(도 18)의 원하는 구성에 따라 형성될 수 있다. 예컨대, 도 18은 스플라이스 부재(142)를 이용해서 관 측면 가장자리(122)를 용이하게 결합시키도록 일직선 가장자리(126) 구성으로 형성된 각각 관 측면 가장자리(122)를 갖춘 한 쌍의 관 부분(104)을 조립하는 것에 의해 형성된 구조 관(102)을 예시한다.
다른 실시예에 있어서, 도 22는 립 가장자리(128)를 갖춘 하나의 관 부분(104)과 일직선 가장자리(126)를 갖춘 맞물림(mating) 관 부분(104)을 포함하는 구조 관(102)을 예시한다. 립 가장자리(128)는 그 사이의 접합을 위해 접착층(152)을 이용해서 일직선 가장자리(126)와 맞물리게 될 수 있다. 도 26은 한 쌍의 실질적으로 유사하게 구성된 관 부분(104)을 구비하여 구성되는 구조 관(102)의 다른 실시예를 예시하는 것으로, 여기서 각 관 부분(104)은 맞물림 관 부분(104)과 접착적으로 접합하기 위한 립 가장자리(128)와 일직선 가장자리(126)를 갖는다. 인식될 수 있는 바와 같이, 관 부분(104)은 광범위한 다양한 구성으로 형성될 수 있고, 도면에 예시된 실시예로 한정되는 것은 아니다.
방법(500)(도 30)의 단계(514)는 도 28에 도시된 바와 같은 관 부분(104)에 하나 이상의 구멍(holes; 182)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 구멍(182)은 항공기 또는 다른 운송수단의 환경 제어 시스템을 위한 덕트(180)를 제조하는 공정의 일부로서 관 부분(104)에 형성될 수 있다. 그러나, 구멍(182)은 다양한 공정 중 어느 하나에 대해 발생될 수 있고 환경 제어 시스템을 위한 덕트(180)의 제조로 한정되지는 않는다.
방법(500)(도 30)의 단계(516)는 관 부분(104)에 중공 관상 스퍼드(hollow tubular spud; 184)를 부착하는 것을 포함할 수 있다. 예컨대, 도 29는 관 부분(104)에 탑재된 스퍼드(184)를 예시한다. 스퍼드(184)는 관 부분(104)의 관 내부 표면(134) 또는 관 외부 표면(136)에 접착적으로 접합되거나 그렇지않으면 부착될 수 있는 스퍼드 플랜지(186)를 포함할 수 있다. 스퍼드(184)가 관 부분(104)으로부터 바깥쪽으로 돌출되고 구멍(182)과 일반적으로 정렬되도록 스퍼드(184)는 관 부분(104)의 구멍(182)을 통해 연장될 수 있다.
도 31 및 도 32에 있어서, 본 발명의 실시예가 도 31에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(600)과 도 32에 도시된 바와 같은 항공기(602)의 상항에서 개시될 수 있다. 생산 개시 이전 동안, 예시적 방법(600)은 항공기(602)의 사양 및 설계(604)와 자재 조달(606)을 포함할 수 있다. 생산 동안, 항공기(602)의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(608)와 시스템 통합(610)이 발생된다. 그 후, 항공기(602)는 서비스 중(614)에 배치되도록 하기 위해 인증 및 인도(612)를 통해 나갈 수 있다. 소비자에 의한 서비스 중인 동안, 항공기(602)는 (변형, 재구성, 개장(refurbishment) 등을 포함할 수 있는) 정기적인 유지보수 및 점검(616)을 위해 예정된다.
방법(600)의 프로세스의 각각은 시스템 통합자, 제3 자, 및/또는 오퍼레이터(예컨대, 소비자)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 본 설명의 목적을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 소정 수의 항공기 제조업체 및 메이저-시스템 하청업체를 포함할 수 있고; 제3 자는, 제한 없이, 소정 수의 판매자, 하청업체, 및 공급자를 포함할 수 있고; 오퍼레이터는 항공사, 리스 회사, 군사 업체, 서비스 단체 등일 수 있다.
도 32에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(600)에 의해 생산된 항공기(602)는 복수의 시스템(620) 및 내부(interior; 622)를 갖는 기체(airframe; 618)를 포함할 수 있다. 고-수준 시스템(620)의 예는 추진 시스템(614), 전기 시스템(626), 유압 시스템(628) 및 환경 시스템(630) 중 하나 이상을 포함한다. 소정 수의 다른 시스템이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시됨에도 불구하고, 본 발명의 원리는, 자동차 산업과 같은, 다른 산업에 적용될 수 있다.
여기서 구체화된 장치 및 방법은 제조 및 서비스 방법(600)의 단계 중 어느 하나 이상 동안 채택될 수 있다. 예컨대, 제조 공정(608)에 대응하는 구성요소 또는 서브어셈블리는 항공기(602)가 서비스 중에 있는 동안 생산된 구성요소 또는 서브어셈블리와 유사한 방식으로 제작 또는 제조될 수 있다. 또한, 하나 이상의 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합이, 예컨대 실질적으로 항공기(602)의 조립을 촉진시키거나 비용을 감소시키는 것에 의해, 제조 단계(608, 610) 동안 이용될 수 있다. 마찬가지로, 장치 실시예, 방법 실시예, 또는 그 조합 중 하나 이상은, 예컨대, 제한 없이, 항공기(602)가 유지보수 및 점검(616)에 대해 서비스 중인 동안 이용될 수 있다.
본 발명의 부가적인 변형 및 개선은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 여기에 개시 및 예시된 부품들의 특정 조합은 본 발명의 소정 실시예만을 나타내도록 의도되고 본 발명의 의도 및 범위 내에서 대안적 실시예 또는 장치의 제한으로서 기능하도록 고려되지는 않는다.

Claims (14)

  1. 맨드릴에 대해 실질적으로 평탄한 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계와;
    유리 전이 온도 이하의 온도로 열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계;
    열가소성 샌드위치 시트가 냉각될 수 있도록 하는 단계; 및
    맨드릴을 제거함으로써 관 부분을 형성하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    관 측면 가장자리를 구비하는 관 부분을 형성하는 단계와;
    관 이음매를 형성하기 위해 함께 관 측면 가장자리를 결합하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    함께 관 측면 가장자리를 결합하기 이전에 관 측면 가장자리 사이의 공간을 조정하는 단계를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    함께 관 측면 가장자리를 결합하는 단계가:
    관 측면 가장자리에 스플라이스 부재를 부착하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    스플라이스 부재를 부착하는 단계가:
    접착적 접합과;
    초음파 용접;
    유도 용접; 및
    기계적 조임;
    중 적어도 하나를 이용해서 수행되는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    관 측면 가장자리를 구비하는 관 부분을 형성하는 단계와;
    립 가장자리로서 관 측면 가장자리 중 하나를 형성하는 단계;
    일직선 가장자리로서 관 측면 가장자리 중 나머지 하나를 형성하는 단계;
    일직선 가장자리를 립 가장자리와 중첩하는 단계; 및
    립 가장자리에 일직선 가장자리를 결합하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    적어도 2개의 관 부분을 형성하는 단계와;
    관 부분 중 하나의 일직선 가장자리를 관 부분 중 다른 하나의 립 가장자리와 결합하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    적어도 2개의 관 부분을 형성하는 단계와;
    일직선 가장자리로서 구성된 측면 가장자리를 구비하는 관 부분 중 하나를 형성하는 단계;
    립 가장자리로서 구성된 측면 가장자리를 구비하는 관 부분 중 다른 하나를 형성하는 단계; 및
    관 부분 중 하나의 일직선 가장자리를 관 부분 중 다른 하나의 립 가장자리와 결합하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계가:
    열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재하는 단계와;
    성형 시트를 이용해서, 열가소성 샌드위치 시트에 성형 압력을 인가하는 단계; 및
    성형 압력을 인가하는 것에 응답하여 맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 성형 시트를 탑재하는 단계가:
    열가소성 샌드위치 시트에 걸쳐 고무층을 설치하는 단계와;
    맨드릴에 대해 고무층을 밀봉하는 단계; 및
    고무층과 맨드릴 사이의 영역에 진공 압력을 인가하는 단계;를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    고무층을 가열하는 단계와;
    고무층을 가열하는 것에 응답하여 열가소성 샌드위치 시트를 전도적으로 가열하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    열가소성 샌드위치 시트를 가열하는 단계가:
    맨드릴을 가열하는 단계를 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    관 부분에 구멍을 형성하는 단계와;
    스퍼드가 관 부분으로부터 바깥쪽으로 연장되고, 스퍼드가 일반적으로 구멍과 정렬되도록 관 부분에 중공 관상 스퍼드를 부착하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    맨드릴에 대해 열가소성 샌드위치 시트를 밀착하는 단계 동안, 정렬 장치를 이용해서, 맨드릴과 길이방향 정렬로 열가소성 샌드위치 시트를 유지하는 단계;를 더 갖추어 이루어지는 것을 특징으로 하는 관 형성 방법.
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