KR20150109253A

KR20150109253A - 일시적으로 스티치된 프리폼을 사용하는 복합재 적층판의 조립

Info

Publication number: KR20150109253A
Application number: KR1020150009780A
Authority: KR
Inventors: 앤드류 콕손 브래드
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2015-01-21
Publication date: 2015-10-01
Also published as: KR102332550B1; US20150266268A1; AU2018204632A1; JP6630480B2; CA2877224C; JP2015183186A; BR102015003582B1; CN104924629A; CA2877224A1; US11046050B2; BR102015003582A2; AU2020201610B2; EP2921583A1; AU2020201610A1; US11046049B2; AU2015200414A1; AU2015200414B2; US20170274621A1

Abstract

복합재 구조는 함께 스티치되는 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택을 포함하는 프리폼을 사용하여 조립되어진다. 프리프레그의 경화 동안에, 스티치들이 용해 및 녹는다.

Description

일시적으로 스티치된 프리폼을 사용하는 복합재 적층판의 조립{FABRICATION OF COMPOSITE LAMINATES USING TEMPORARILY STITCHED PREFORMS}

본 발명은 일반적으로 복합재 적층판 구조의 조립에 사용된 프리폼(preforms)에 관한 것으로, 일시적으로 스티치된 프리폼(stitched preform)을 좀 더 구체적으로 다루고 있다.

고성능 복합재 구조는 프리프레그(prepreg) 플라이들(plies)을 레이업(laying up)하거나 또는 건 섬유(dry fibers)의 수지 주입(resin infusion)의해 조립되어진다. 섬유는 단일 방향의 직물 또는 편조 직물 형태(unidirectional, woven or braided fabric form)로 있다. 일부 적용에서, 레이업 시간을 줄이기 위하여, 섬유의 인접 플라이들은 구조가 경화되어진 후 완성된 구조로 남는 스티치 재료(stitch material)를 사용하여 함께 공동-스티치(co-stitched)된다. 플라이들을 함께 스티치하는 것(stitching)은, 하나하나씩 보다는, 그룹으로 공구에 레이업한 플라이를 허용하고, 그것에 의해 레이업 공정의 효율성을 증가시킨다. 단일 방향의 보강 섬유들로부터 형성된 공동-스티치된 플라이들은 비교적 형성력이 있어(formable), 그들을 높은 윤곽 구조(highly contoured structures)를 형성하는데 적합하지만, 그러나 스티치된 플라이들을 사용하여 조립된 구조들은 요구된 레벨의 강도 및 균열 저항성(the desired level of strength and crack resistance) 이하를 가지고 있다.

따라서 경화된 구조에서 스티치 재료가 존재하는 것을 줄이거나 또는 제거하는 공동-스티치된 섬유 플라이들을 사용하여 복합재 구조를 조립하는 방법에 대한 요구가 있다. 공동-스티치된, 다층 프리프레그, 또는 수지 주입에 적합한 공동-스티치된 섬유 층을 사용하여 조립되어질 수 있는 그런 구조의 조립에 사용된 프리폼에 대한 요구가 또한 있다.

개시된 실시 예들은 공동-스티치된 다층 프리폼(a co-stitched multi-layer preform)을 사용하여 복합재 적층판 구조를 조립하는 방법을 제공한다. 일실시 예에서, 프리폼은 프리프레그의 경화 동안에 용해하는 스티치 재료를 사용하여 단일 방향의 프리프레그의 플라이들을 함께 스티칭하는 것에 의해 형성되어진다. 다른 실시 예에서, 프리폼은 섬유 층에 주입하기 위하여 사용된 수지의 경화 동안에 용해하는 녹는 스티치 재료를 사용하여 다수의 섬유 층을 함께 스티칭하는 것에 의해 형성되어진다. 경화 공정 동안에 스티치 재료의 용해(melting)는 스티치들을 효과적으로 용해시키고, 스티치들과 보강 섬유 사이의 가능성 있는 크림핑(crimping)을 회피한다. 스티치들의 용해(dissolution)는 섬유 크림핑에 의해 야기된 경화된 구조에서 응력 집중을 감소시키거나 제거하고, 그것에 의해 적층판을 통한 균열 전파의 가능성을 감소시키는 동안에 복합재 적층판 구조의 기계적 성능을 개선시킨다. 공동-스티치된 다수-플라이 프리폼(a co-stitched multi-ply preform)의 사용은 동시 레이업의 허용 및 섬유 보강의 다층의 형성에 의해 생산 효율을 증가시킨다.

하나의 개시된 실시 예에 따라, 방법은 복합재 구조를 조립하는 방법이 제공된다. 프리프레그 플라이들은 변화하는 섬유 배향성(fiber orientations)을 갖는 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택(a stitched stack)로 함께 스티치되어지고, 그리고 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택은 열적으로 경화되어진다. 스티칭은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택의 열적 경화 동안에 용해한다. 상기 방법은 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것을 더 포함하고, 프리프레그 플라이들의 각각은 수지 결합(resin tack)을 가지고, 그리고 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것은 플라이들을 함께 부착하고 스티칭 동안에 프리프레그 플라이의 섬유 배향성을 유지하도록 수지 결합을 사용하는 포함한다. 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하는 것은 실질적으로 스택 두께를 통과하는 스티치들을 사용하는 것에 의해 수행되어진다. 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것은 프리프레그 토우(prepreg tows)를 내리는 것, 그리고 플라이들의 각각에 대해 토우의 섬유 배향성을 변경하는 것을 포함한다. 상기 방법은 또한 진공 하에서 스티치된 스택을 체적 축소화(debulking), 압밀화(consolidating) 및 경화(curing)하는 것을 포함한다. 스티칭을 용해하는 것은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택이 충분히 경화되기 전에 수행되어진다. 방법은 복합재 구조의 형상에 대응하는 요구된 형상으로 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것을 더 포함한다.

또 다른 실시 예에 따라, 복합재 프리폼(a composite preform)을 만드는 방법이 제공된다. 프리프레그 플라이들의 스택이 조립되고, 플라이들의 각각은 열적으로 경화가능한 수지 매트릭스(a thermally curable resin matrix)에 유지된 보강 섬유를 포함한다. 프리프레그 플라이들은 스택이 조립되어진 후 함께 스티치되어진다. 스티칭은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용해하는 스티칭 재료를 사용하여 수행되어진다. 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것은 플라이들을 함께 결합하는 것(tacking)에 의해 서로에 대해 정합(in registration)으로 플라이들을 유지하는 것을 포함한다. 플라이들을 함께 결합하는 것은 플라이들의 각각에 수지 매트릭스의 결합을 사용하여 수행되어진다. 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것은 스티칭 동안에 서로에 대해 이격된 관계(spaced relationship)로 플라이들에 보강 섬유를 유지하도록 프리프레그 플라이의 각각에 수지 매트릭스를 사용하는 것을 포함한다. 스티칭은 프리프레그 플라이들의 스택 두께를 통하여 실질적으로 완전하게 스티치들을 위치시키는 것을 포함한다. 스택은 프리프레그 토우를 놓는 것에 의해 조립되고, 그리고 스티칭은 프리프레그 플라이들의 스택을 실질적으로 완전하게 통과하는 프리프레그 토우들 사이에 스티치들을 위치시키는 것에 의해 수행되어진다. 스택의 조립 동안, 플라이들은 그들이 다른 섬유 배향성을 가지게 지향되어 있다.

이제 또 다른 실시 예에 따라, 복합재 프리폼이 제공된다. 프리폼은 변화하는 섬유 배향성을 갖는 단일 방향의 프리프레그 플라이의 스택(a stack of unidirectional prepreg plies)을 포함한다. 스택에서 모든 프리프레그 플라이들을 통과하는 스티치들이 플라이들을 함께 유지한다. 스티치들은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용해할 수 있는 스티칭 재료로 형성된다. 프리프레그 플라이들의 각각은 프리프레그 토우를 포함하고, 그리고 스티치들은 프리프레그 토우들 사이를 지나간다. 스티치들은 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택을 가로질러 일반적으로 균일하게 분배되어진다. 프리프레그 플라이들의 각각은 수지 매트릭스(a resin matrix)를 포함하고, 그리고 스티칭 재료는 수지 매트릭스와 상호 호환 가능하다. 수지 매트릭스는 열경화성 수지(a thermoset resin)이고, 그리고 스티칭 재료는 열가소성 수지(a thermoplastic resin)이다. 열경화성 수지는 열경화성 수지가 충분히 경화되지는 경화 온도를 가지고, 열가소성 수지는 열가소성 수지의 경화 온도 아래에 있는 용해 온도를 가지고 있다.

이제 또 다른 실시 예에 따라, 복합재 구조를 조립하는 방법이 제공된다. 건 섬유 플라이들이 변화하는 섬유 배향성을 가지고 있는 건 섬유 플라이들의 스티치된 스택으로 함께 스티치되어진다. 건 섬유 플라이의 스택은 중합체 수지(a polymer resin)로 주입되어진다. 수지 주입 스택이 열적으로 경화되어진다. 스티칭은 스티치된 스택의 열적 경화 동안에 용해한다. 상기 방법은 또한 진공 하에서 스티치된 스택을 체적 축소화, 압밀화 및 경화하는 것을 포함한다. 건 섬유 플라이들을 함께 스티칭하는 것은 스택의 전체 두께를 실질적으로 통과하는 스티치들을 사용하여 수행되어진다. 상기 방법은 또한 건 섬유 플라이들의 각각에 접착 부여제(a tackifier)를 적용하고, 그리고 건 섬유 플라이들을 함께 부착하고 스티칭 동안에 건 섬유 플라이들의 섬유 배향성을 유지하도록 접착 부여제를 사용하는 것을 포함하여, 건 섬유 플라이들을 스택으로 조립하는 것을 포함한다. 스택에 건 섬유 플라이들을 조립하는 것은 검 섬유 토우를 아래에 설치하는 것(laying down), 그리고 건 섬유 플라이들의 각각을 위해 검 섬유 토우의 섬유 배향성을 변화시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 복합재 구조의 형상에 대응하는 요구된 형상으로 건 섬유 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것을 포함한다. 스택을 형성하는 것은 주형(a mold) 같은 공구에 건 섬유 플라이들의 스티치된 적충을 형성하는 것에 의해 수행되어진다.

또 다른 실시 예에 따라, 건 섬유 프리폼을 만드는 방법이 제공된다. 상기 방법은 단일 방향의 보강 섬유를 각각 포함하는, 검 섬유 플라이들의 스택을 조립하는 것을 포함한다. 건 섬유 플라이들은 스택이 조립되어진 후 함께 스티치되어진다. 스티칭은 그들이 미리 설정된 온도로 가열될 때 스택을 통과하고 용해하는 스티치들을 사용하여 수행되어진다. 상기 방법은 또한 건 섬유 플라이들의 각각에 접착 부여제를 적용하는 것을 포함하고, 그리고 건 섬유 플라이들의 스택을 조립하는 것은 서로에 대해 정합(in registration)을 유지하도록 접착 부여제를 사용하는 것을 포함한다.

요약하면, 본 발명의 일 측면에 따라, 변화하는 섬유 배향성을 가지고 있는 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택으로 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하는 것; 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 열적으로 경화하는 것; 그리고 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택의 열적 경화 도안에 스티칭을 용해하는 것을 포함하는 복합재 구조를 조립하는 방법이 제공된다.

유리하게 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것을 더 포함하는 방법은, 각각의 프리프레그 플라이들이 수지 결합을 가지고, 그리고 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것은 플라이들을 함께 부착하고 스티칭 동안 프리프레그 플라이들의 섬유 배향성을 유지하도록 수지 결합을 사용하는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 스택이 두께를 가지고, 그리고 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하는 것은 스택의 두께를 실질적으로 통과하는 스티치들을 사용하는 것에 의해 수행되어진다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들을 스택으로 조립하는 것은 프리프레그 토우를 아래에 설치하는 것, 그리고 각각의 플라이들을 위해 토우의 섬유 배향성을 변화시키는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 진공 하에서 스티치된 스택을 체적 축소화(debulking), 압밀화(consolidating) 및 경화(curing)하는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 스티칭을 용해하는 것은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택이 충분히 경화되기 전에 수행되어진다.

유리하게 상기 방법은 복합재 구조의 형상에 대응하는 요구된 형상으로 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것을 더 포함한다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것은 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하기 전에 수행되어진다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것은 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭 후 수행되어진다.

본 발명의 다른 측면에 따라, 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하고; 열적으로 경화 가능한 수지 매트릭스에 유지된 보강 섬유를 포함하는 각각의 플라이들; 그리고 스택이 조립되어진 후 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하는 것을 포함하고, 상기 스티칭은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용해하는 스티칭 재료를 상용하여 수행되어지는, 복합재 프리폼을 만드는 방법을 제공한다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것은 플라이들을 함께 결합하는 것에 의해 서로에 대해 정합으로 플라이들을 유지하는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 플라이들을 함께 결합하는 것이 각각의 플라이들에서 수지 매트릭스의 결합을 사용하여 수행되어진다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것은 스티칭 동안에 서로에 이격된 관계로 플라이들에 보강 섬유들을 유지하도록 프리프레그 플라이들의 각각에 수지 매트릭스를 사용하는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스택이 두께를 가지고 있고, 그리고 스티칭이 프리프레그 플라이들의 스택의 두께를 통하여 실질적으로 완전하게 스티치들을 위치시키는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것이 프리프레그 토우를 설치하는 것(laying)을 포함하고, 그리고 스티칭은 프리프레그 플라이들의 스택을 통하여 실질적으로 완전하게 프리프레그 토우들 사이에 스티치들을 위치시키는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 프리프레그 플라이들의 스택을 조립하는 것은 그들이 다른 섬유 배향성을 가지게 플라이들을 지향시키는 것(orienting)을 포함한다.

본 발명의 이제 또 다른 측면에 따라, 변화하는 섬유 배향성을 가지고 있는 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택; 그리고 스택에서 모든 프리프레그 플라이들을 통과하고 플라이들을 함께 유지할 수 있는 스티치들을 포함하고, 상기 스티치들은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용융할 수 있는 스티칭 재료로 형성되는, 복합재 프리폼이 제공된다.

유리하게 복합재 프리폼에서 각각의 프리프레그 플라이들이 프리프레그 토우를 포함한다.

유리하게 복합재 프리폼에서 스티치들은 프리프레그 토우 사이를 지나간다.

유리하게 복합재 프리폼에서 스티치들은 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택을 가로질러 일반적으로 균일하게 분포되어진다.

유리하게 복합재 프리폼에서 각각의 프리프레그 플라이들은 수지 매트릭스를 포함하고, 그리고 스티칭 재료는 수지 매트릭스와 상호 호환할 수 있다.

유리하게 복합재 프리폼에서 수지 매트릭스는 열경화성 수지이고, 스티칭 재료는 열가소성 수지이다.

유리하게 복합재 프리폼에서 열경화성 수지는 열경화성 수지가 충분히 경화되는 경화 온도를 가지고 있고, 그리고 열가소성 수지는 열가소성 수지의 경화 온도 아래에 있는 용해 온도를 가지고 있다.

본 발명의 이제 또 다른 측면에 따라, 변화하는 섬유 배향성을 가지는 검 섬유 층의 스티치된 스택으로 건 섬유 층을 함께 스티칭하는 것; 중합체 수지(a polymer resin)를 건 섬유 층의 스택에 주입하는 것; 건 섬유 층의 스티치된 스택을 열적으로 경화하는 것; 그리고 건 섬유 층의 스티치된 스택의 열적 경화 동안에 스티칭을 용해하는 것을 포함하는 복합재 구조를 조립하는 방법이 제공된다.

유리하게 상기 방법은 스택이 두께를 가지고, 그리고 건 섬유 층을 함께 스티칭하는 것은 스택의 두께를 실질적으로 통과하는 스티치들을 사용하는 것에 의해 수행되어진다.

유리하게 상기 방법은 건 섬유 층의 각각에 접착 부여제(a tackifier)를 적용하고, 그리고 건 섬유 층을 함께 부착하고 스티칭 동안에 건 섬유 층의 섬유 배향성을 유지하도록 접착 부여제를 사용하는 것을 포함하여, 건 섬유 층을 스택에 조립하는 것을 더 포함한다.

유리하게 상기 방법은 건 섬유 층을 스택으로 조립하는 것은 건 섬유 토우를 아래에 설치하는 것, 그리고 각각의 건 섬유 층을 건 섬유 토우의 섬유 배향성을 변화시키는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법은 복합재 구조의 형상에 대응하는 요구된 형상으로 건 섬유 층의 스택을 형성하는 것을 더 포함한다.

유리하게 상기 방법에서 스택을 형성하는 것은 건 섬유 층을 함께 스티칭하기 전에 수행되어진다.

유리하게 상기 방법에서 스택을 형성하는 것은 건 섬유 층을 함께 스티칭 후에 수행되어진다.

유리하게 상기 방법에서 건 섬유 층의 스택을 형성하는 것은 공구에 건 섬유 층의 스티치된 스택을 형성하는 것을 포함한다.

유리하게 상기 방법에서 공구에 건 섬유 층의 스택을 형성하는 것은 주형에 스택을 위치시키는 것을 포한하고, 그리고 건 섬유 층의 스택을 주입하는 하는 것은 진공 하에서 주형에 중합체 수지를 도입하는 것을 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따라, 건 섬유 층의 스택을 조립하고, 각각의 층들은 단일 방향의 보강 섬유를 포함하고; 그리고 스택이 조리되어진 후 함께 건 섬유 층을 스티칭하는 것을 포함하고, 스티칭은 스택을 통과하고 미리 설정된 온도로 가열되게 용해되는 스티치들을 사용하여 수행되어지는 건 섬유 프리폼을 만드는 방법이 제공된다.

유리하게 상기 방법은 각각의 건 섬유 층에 접착 부여제를 적용하는 것을 포함하고, 그리고 건 섬유 층의 스택을 조립하는 것은 서로에 대 저압으로 층들을 유지하도록 접착 부여제를 사용하는 것을 포함한다.

특징, 기능, 그리고 이점들이 본 발명의 다양한 실시 예들에서 독립적으로 달성되거나 또는 아래의 설명 및 도면들을 참조하여 보다 상세한 것들이 나타나는 다른 실시 예들에서 결합되어진다.

본 발명은 경화 공정 동안에 스티치 재료의 용해(melting)는 스티치들을 효과적으로 용해시키고, 스티치들과 보강 섬유 사이의 가능성 있는 크림핑(crimping)을 회피한다. 스티치들의 용해(dissolution)는 섬유 크림핑에 의해 야기된 경화된 구조에서 응력 집중을 감소시키거나 제거하고, 그것에 의해 적층판을 통한 균열 전파의 가능성을 감소시키는 동안에 복합재 적층판 구조의 기계적 성능을 개선시킨다. 공동-스티치된 다수-플라이 프리폼(a co-stitched multi-ply preform)의 사용은 동시 레이업의 허용 및 섬유 보강의 다층의 형성에 의해 생산 효율을 증가시킨다.

예시된 실시 예의 특징으로 믿어지는 신규한 특징들은 첨부된 청구항들에 제시되어 있다. 예시된 실시 예들, 그러나 유용한 바람직한 태양을 물론, 더구나 그것의 목적 및 이점들은 첨부된 도면과 함께 읽을 때 본 발명의 예시적인 실시 예의 아래의 상세한 설명을 참조하여 가장 잘 이해되어질 것이다.

도 1은 스티치된 프리폼의 상부 사시도의 예시이다.
도 2는 도 에 도시된 스티치된 프리폼의 하부 사시도의 예시이다.
도 3은 스티치된 프리폼을 사용하여 조립되는 굽은 프레임(a curved frame)의 사시도의 예시이다.
도 4는 프리폼의 개별 층과 그들 각각의 섬유 배향성을 도시하는, 도 1의 스티치된 프리폼의 확대된, 사시도의 예시이다.
도 5는 도 1에 "도 5"로 지명된 영역의 평면도의 예시이다.
도 6은 도 5에서 라인 6-6을 따라 선택된 단면도의 예시이다.
도 7은 경화의 초기 단계에서 두 개의 토우 사이의 스티치 부분을 도시하는 단면도의 예시이다.
도 8은 도 7과 유사한 예시이고, 그러나 경화의 마지막 단계 동안에 주위 매트릭스 수지로 용해되어지는 스티치를 도시하고 있다.
도 9는 스티치된 프리프레그 프리폼을 사용하여 복합재 구조를 조립하는 방법의 흐름도의 예시이다.
도 10은 스티치된 프리폼을 조립하는 방법의 흐름도의 예시이다.
도 11은 스티치된, 건 섬유 프리폼을 사용하여 복합재 구조를 조립하는 대안적 방법의 흐름도의 예시이다.
도 12는 항공기 생산 및 서비스 방법론의 흐름도의 예시이다.
도 13은 항공기의 블록선도의 예시이다.

도1 및 2를 참조하면, 복합재 프리폼(a composite preform)(20)은 섬유 토우(28)의 형태로 단일 방향의 보강을 각각 가지는 프리프레그 플라이(24a, 24b, 24c)의 스티치된 스택(a stitched stack)(22)을 포함한다. 스택(22)에서 프리프레그 플라이(24a, 24b, 24c)는 종종 여기서 "층(layers)"으로 또한 언급되고, 스택(22)의 두께를 통과하여 연장하는 스티치(stitches)(26)들에 의해 함께 결합되어진다. 단지 스티치(26)의 상부 및 하부가 도 1 및 2에 각각 도시되어 있다. 프리폼(20) 어떤 다양한 복합재 구조를 조립하기 위하여 사용되고, 특히 그들은 단순한 또는 복잡한 윤곽(simple or compound contours)을 가지고 있다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 프리폼(20)은 프리프레그 플라이(24a, 24b, 24c)가 함께 스티치되기 전 또는 스티치되어진 후의 어느 하나에, 적절한 공구 세공(suitable tooling)(도시되지 않음)을 사용하여 프리프레그 플라이(24a, 24b, 24c)의 스택(22)을 형성하는 것에 의해 단일의 복합재 프레임 섹션(a unitary composite frame section)(30)을 조립하기 위하여 사용되어진다. 이 예에서, 프레임 섹션(30)은 그것의 길이를 따라 굽어져 있고, 그리고 굽은 내부 익현 플랜지(a curved inner chord flange 34), 굽은 외부 익현 플랜지(a curved outer chord flange)(36) 및 웨브(a web)(32)를 포함한다. 플랜지(34, 36)는 복잡한 곡률(compounded curvatures)을 가지는 반경 코너부(radius corners)(38, 40)를 따라 웨브(32)로 천이한다. 프레임 섹션(30)은 개시된 프리폼(20)을 사용하여 조립되는 넓은 범위의 복합재 적층판 구조들의 단지 실례이다. 도 3에 도시된 프레임 섹션(30)은 Z-형상 단면(a Z-shaped cross section)을 가지며, 그러나 다른 단면 형상들이 가능하다.

특히 도 1, 2 및 4를 참조하면, 3개의 플라이(24a, 24b, 24c)는 예시적인 실시 예에 도시되어 있고, 스택(22)은, 적용에 의존하여, 3개 플라이(24) 보다 겨우 두 개 또는 그 이상을 포함한다. 도 1, 2 및 4에 예시된 실시 예에서, 각각의 플라이(24a, 24b, 24c)는 자동 섬유 배치 장치(도시되지 않음) 또는 다른 기술들에 의해 다중의, 나란한 대역폭(multiple, side-by-side bandwidths)(도시되지 않음)으로 배치되는 다수의 단일 방향의 프리프레그 토우(28)를 포함한다. 그러나 나중에 논의되어지게 되는 바와 같이, 스티치된 스택(22)은 토우, 단일 방향의 테이프, 단일 방향의 보강 절단 패턴 또는 다른 형태의 모양으로 있는 단일 방향의 건 섬유의 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)의 스티치된 스택을 포함한다.

프리프레그 토우(28) 각각은 후에 좀 더 상세하게 논의되어지는 적정한 수지를 미리 함침되는(pre-impregnated) 개별 보강 섬유 다발(도시되지 않음)을 포함한다. 각각의 플라이(24a, 24b, 24c)는 어떤 요구된 섬유 배향성을 가지고 있고, 그러나 도 4에 도시된 예시된 예에서, 각각 0°, 90° 및 0° 섬유 배향성을 가지고 있다. 일실시 예에서, 프리프레그 토우(28)는 일반적으로 원형 단면 형상(도 6 참조)을 가지고 있고, 반면에 다른 실시 예에서, 프리프레그 토우(28)는 일반적으로 평평한 단면 형상(도시되지 않음)을 가지고 있고, 종종 "평평한 토우(flat tow)" 또는 "스프레드 토우(spread tow)"로 언급된다.

토우(28)를 스며들게 하기 위하여 사용된 수지는 적용에 적절하고 요구된 경화 온도를 가지고 있는 열적으로 경화 가능한 수지를 포함한다. 예를 들어 제한 없이, 보강 섬유는 탄소를 포함하고, 매트릭스로서 사용되는 수지는 에폭시 같은 열적으로 경화 가능한 열경화성 수지를 포함한다. 다른 타입의 보강 섬유들이, 제한 없이 금속, 세라믹 및/또는 유리 섬유와 같은 것이 가능하다. 다른 타입의 수지들이 제한 없이, 폴리에스터 수지(polyester resins), 비닐 에스테르 수지(vinyl ester resins), 페놀 수지(phenolic resins), 폴리이미드 수지(polyimide resins), 폴리벤즈이미다졸 수지(PBI (polybenzimidazole) resins), 및 비스말레이미드 수지(BMI (bismaleimide) resins)와 같이, 적용에 의존하여, 매트릭스로서 사용되어진다.

토우(28)에 스며든 수지의 존재는 토우(28)를 발생시키고, 그래서 플라이(24a, 24b, 24c)가 수지 결합을 가지게 하고, 그리고 이 수지 결합은 그들이 서로의 상부에 레이업될 때 플라이(24,a,24b, 24c)가 서로 부착하도록 하게 한다. 수지 결합에 의해 제공된 접착력은 플라이(24a, 24b, 24c)가 서로 정합을 유지하고, 그리고 좀 더 상세히 아래에서 논의되는 후속 공정 동안에 그들의 요구된 플라이 배향성을 유지한다. 매트릭스 수지는 또한 스택(22)의 두께 "t"를 통하여 서로 이격된 관계(spaced relationship)로 플라이(24)들의 토우(28)를 유지한다. 일부 적용에서, 플라이(24a, 24b, 24c) 사이의 접착력을 증가시키기 위하야 플라이(24a, 24b, 24c)에서 접착 부여제(a tackifier)를 적용하는 것이 필요하거나 또는 바람직하다. 유사하게, 토우(28)가 건조하고(수지가 함침되지 않은), 종종 접합재(a binder)로 언급된, 접착 부여제(a tackifier)가 스티치된 스택(22)이 요구된 형상으로 형성되어질 때 까지 층(24a, 24b, 24c)을 함께 부착하기 위하여 사용되어진다.

스티치(26)는 토우(28)사이를 지나가서 그들의 요구된 플라이 배향성으로 플라이(24a, 24b, 24c)를 유지한다. 사용된 스티치(26)의 수, 밀도, 크기, 간격(spacing)및 타입은 적용에 의존한다. 유사하게 스티치(26)의 견고성(tightness)은 스택에서 플라이(24)의 수 및 조립되는 복합재 구조의 복잡성에 종속하여 변한다. 예를 들어, 복합재 구조가 크게 윤곽을 그리고 있는 곳에서, 플라이들이 공구 세공(tooling) 위에 형성되는 동안에 서로에 대해 평면(in-plane)에서 플라이(24a, 24b, 24c)들이 약간 미끄러지게 허용하도록 비교적 느슨한 스티치를 사용하는 것이 바람직하다. 플라이(24a, 24b, 24c)들 사이에서 약간의 평면 내 미끄러짐은 스택(22)을 윤곽이진 공구 표면에 더 잘 일치시키고, 그리고 플라이 주름 생김(wrinkling) 및/또는 번칭(bunching)을 회피시키는 것으로 허용한다.

특히 도 5 및 6을 지금 참조하면, 모든 다양한 타입의 스티치(26)는 스티치(26)가 플라이(24a, 24b, 24c)의 각각에서 어떤 인접하는 토우(28) 사이에서, 스택(22)m이 전체 두께 "t" (도 1)를 실질적으로 지나가게 제공되게 플라이(24a, 24b, 24c)를 함께 스티치하기 위하여 사용되어진다. 예시된 실시 예에서, 스티치(26)는 토우(28)를 효과적으로 고리 모양(looped around)으로 이동되고, 그리고 스택(22)을 대각선으로 가로질러 연장한다. 그러나 다른 실시 예에서, 스티치(26)는 모든 토우(28)를 고리 모양으로 이동되지 않고, 그리고 스택(22)을 가로지르는 어떤 방향으로 연장한다. 복합재 구조의 요구된 형상으로 스택(22)을 형상화하기 위하여 제공된 공구 세공(도시되지 않음)위에 스택(22)이 형성되어짐에 따라 그들이 플라이(24a, 24b, 24c)를 함께 적절하게 유지하게 제공하면, 모든 다양한 방법으로 스티치(26)가 형성되어 서로로부터 벗어나 이격되어진다. 일부 실시 예에서, 그러나 요구된 형상으로 스택(22)이 형성되어진 후 플라이(24a, 24b, 24c)를 함께 스티치하는 것이 가능하다.

스티치(26)가 형성되는 재료(이 이후는 "스티치 재료(stitch material)")는 토우(28)의 매트릭스 재료와 상호 호환가능하고, 그리고 매트릭스 수지의 열적 경화 동안에 스티치(26)를 용해하는 결과가 되는 용해 온도(a melt temperature)를 가지는 모든 다양한 중합체 수지를 포함한다. 예를 들어, 스티치 재료는, 제한 없이, 매트릭스 수지를 경화하기 위하여 요구된 온도의 범위 내에 있는 비교적 낮은 용해 온도를 가지고 있는 폴리에터이미드(PEI(polyetherimide)), 폴리페닐렌 황화물(PPS(polyphenylene sulphide)), 폴리에테르설폰(PES(polyethersulfone)), 폴리에텔에텔케톤(PEEK(polyetheretherketone)), 폴리에텔케톤켑톤(PEKK(polyetherketoneketone)), 및 폴리에텔케톤켑톤-FC 등급(PEKK-FC(polyetherketoneketone-fc grade))과 같은, 열가소성 수지(a thermoplastic resin)를 포함한다. 예를 들어, 매트릭스 수지는 거의 180°C에서 경화하는 에폭시이고, 스티치 재료는 150°C 의 범위에서 낮은 용해 온도(a low melt temperature)를 갖는 열가소성 수지(a thermoplastic resin)를 포함한다. 이 예에서, 열가소성 수지는 용해하여 열경화성 수지가 실질적으로 경화하여 굳어지기 시작하기 전에 유동 가능한 열경화성 수지와 결합한다. 일실시 예에서, 열가소성 스티치 재료는 매트릭스 수지가 용해하여 처음에 유동 가능하게 됨에 따라 플라이(24a, 24b, 24c, 24d)의 필요한 지지를 제공하도록 고스란히 남게 선택되어진다. 열가소성 스티치 재료는 매트릭스 수지(44)가 그것의 경화 초기 단계 동안에 굳어지기 시작함에 따라 매트릭스 수지(44)의 점도(viscosity)가 증가를 시작한 후에 단지 용해하기 시작하여 매트릭스 재료(44)로 용해되기 시작한다. 복합재 적층판 구조의 압밀화는 플라이(24a, 24b, 24c)를 체적 축소하도록 사용되는 진공 하에서 완성되어지고, 스티치(26)가 수지로 용해하고 구조가 경화하고-압밀화하는 동안에 이동 없이 플라이(24a, 24b, 24c)를 함께 유지한다.

도 7은 형성된 복합재 적층판 구조가 경화되어 진공 백 및/또는 오토클레이브(an autoclave)에 의해 적용된 열 및 압력 그것에 압밀화되는 초기 단계의 경화 사이클(a cure cycle) 동안에 스티치(26)들 중의 하나의 단면 측면도를 예시하고 있다. 적용된 열과 압력의 조합은 매트릭스 수지(44)를 유동을 시작하게 하고, 그리고 플라이(24a, 24b, 24c)들을 압밀화시킨다. 수지 유동은 토우(28)에 함침되어지는 매트릭스 수지(44)로부터 나온다. 경화 사이클의 이 시점에서, 스티치(26)들은 아직 그들의 용해 온도로 가열되어지지 않아서, 그래서 그대로 남아 있다. 그러나 경화 사이클 동안에 온도가 더 증가되어지게 되면, 도 8에 도시된 바와 같이, 스티치 재료가 매트릭스 수지(44)의 영역(46)들 내에서 충분히 용해되어질 때 까지, 스티치 재료는 주위 매트릭스 수지(44)로 용해되어 유동하기 시작한다. 적용된 압력은 스티치 재료와 매트릭스 수지(44)가 함께 유동하고 서로 혼합하도록 하는데 도움을 준다. 스티치(26)로서 사용하기 위해 선택된 특별한 중합체 수지에 의존하여, 용해된 스티치 재료는 매트릭스 수지(44)를 강화(toughening)시키는데 도움을 주고, 그리고 내충격성(impact resistance)과 같은 경화된 복합재 구조의 기계적 특성들을 증가시킨다.

스티치된 프리프레그를 사용하는 복합재 적층판 구조를 조립하는 방법의 모든 단계를 대략적으로 예시하는 도 9로 향하여 지금 주목한다. 단계 49에서, 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택(a stack)(22)은 플라이들이 변화하는 섬유 배향성을 가지고 조립되어진다. 그때 단계 50에서, 프리프레그 플라이들은 스택(22)으로 조립되어진 후, 스택(22)들은 공구 세공 또는 다른 성형 기술들을 사용하여 요구된 형상으로 형성되어진다. 일부 실시 예에서, 그러나 특별한 스택 형상에서 프리폼(20)을 레이업하는 것이 가능하고, 그리고 그 때 프리폼(20)의 플라이들을 함께 스티치한다. 다시 말해서, 단계 50의 스티칭은 단계 52의 형성 후에 수행되어진다. 단계 54에서, 스티치되어 형성된 스택(22)은 오븐 또는 오토클레이브에 스택을 위치시킴에 따라 열적으로 경화되어진다. 단계 55에서, 스티치된 스택(22)의 열적 경화 동안에, 용해하는 스티칭 재료는, 경화를 받는 주위 매트릭스 재료(44)로 스티치들을 용해시킨다.

도 10은 프리프레그의 후속 경화 동안에 용해하는 스티칭 재료와 함께 스티치되는 프리프레그 플라이들을 사용하여 프리프레그 프리폼(20)을 만드는 방법의 전체 단계를 대략적으로 예시하고 있다. 단계 56에서, 프리프레그 플라이들의 스택(22)이 조립되어진다. 각각의 플라이들은 열적으로 경화 가능한 매트릭스 수지(44)에 유지된 보강 섬유들을 포함한다. 단계 58에서, 프리프레그 플라이들은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용해 및 녹는 스티칭 재료를 사용하여, 프리프레그 플라이들은 스택이 조립되어진 후 함께 스티치되어진다.

도 1 및 3을 다시 참조하면, 앞에서 언급된 바와 같이, 대안적 실시 예에서, 프리폼(20)은 프리폼이 수지가 주입된 보강재(a reinforcement)를 제공하는 어떤 다양한 타입의 수지 주입 공정들에 사용하기에 적합한 선 섬유 프리폼이다. 이 실시 예에서, 프리폼(20)은, 섬유 토우(28)(도 5 및 6) 또는 단일 방향의 건 섬유 테이프와 같은 단일 방향의 건 섬유 보강재에 각각 형성되는 층(24a, 24b, 24c)들의 스티치된 스택(22)을 포함한다.

층(24a, 24b, 24c)들은 서로에 대해 변화하는 섬유 배향성을 가지고 있다. 건 섬유 프리폼(20)에 사용된 섬유 토우(28)는 프리폼(20)의 프리프레그 실시 예의 섬유 토우(28)를 생성하기 위하여 사용되는 상기에 논의된 재료와 유사한 하나 이상의 재료를 포함한다. 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)은 두께 "t"(도 6)를 완전하게 통과하는 스티치(26)(도 5 및 6)들에 의해 함께 일시적으로 스티치되어진다. 스티치(26)들은 프리폼으로서 층(24a, 24b, 24c)들을 함께 유지하고, 그러나 프리폼(20)이 수지 주입 공정에 사용된 공구(도시되지 않음)의 윤곽이진 표면 위에 프리폼(20)의 아래로 형성되어질 때 서로에 대해 약간 미끄러지도록 층(24a, 24b, 24c)을 허용하기에 충분히 느슨해진다. 앞에서 언급된 것처럼, 일부 실시 예에서, 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)은 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)이 프리폼(20)으로 함께 스티치되기 전에 요구된 형상으로 형성되어진다.

스티치(26)는 프리폼(20)이 체적 축소, 압밀화 및 수지 주입되어짐에 따라 서로에 대해 요구된 배향성 및 이격되어진 관계로 층(24a, 24b, 24c)을 유지하는데 도움이 된다. 매트릭스 수지가 경화 시작으로 경화되기 시작할 때 까지 그들의 요구된 배향성 및 공간적 관계에서 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)을 유지하는 것에 의해, 경화된 복합재 구조의 보강이 좀 더 균일하게 분배되어지고, 그래서 복합재 구조의 기계적 성능을 개선시키는데 공헌한다.

앞의 프리프레그 프리폼(20) 예처럼, 스티치(26)가 형성되어지는 재료는 공구 위에 위치되어진 후 프리폼(20)에 수지를 하기 위하여 사용되는 매트릭스 수지와 상호 양립할 수 있는 어떤 다양한 중합체 수지를 포함한다. 스티치 재료는 건 섬유 프리폼(20)의 수지 주입에 따르는 매트릭스 수지의 열적 경화 동안에 스티치(26)의 용해가 되는 용해 온도를 가지고 있다. 예를 들어, 건 섬유 프리폼(20)처럼 층을(24a, 24b, 24c)을 함께 스티치하아기 위하여 사용된 스티치 재료는, 제한 없이, 수지 주입 공정에 사용된 매트릭스 수지를 경화하기 위하여 요구된 온도 범위 내에 있는 비교적 낮은 용해 온도(a relatively low melt temperature)를 가지고 있는, 폴리에터이미드(PEI (polyetherimide)), 폴리페닐렌 황화물(PPS (polyphenylene sulphide)), 폴리에테르설폰(PES (polyethersulfone)), 폴리에텔에텔케톤(PEEK(polyetheretherketone)), 폴리에텔케톤켑톤(PEKK(polyetherketoneketone)), 및 폴리에텔케톤켑톤-FC 등급(PEKK-FC (polyetherketoneketone-fc grade)과 같은, 열가소성 수지를 포함한다.

도 11은 건 섬유 프리폼(20)의 수지 주입을 사용하여 복합재 구조의 조립 방법의 단계들을 대략적으로 예시하고 있다. 단계 60에서, 단일 방향의 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)의 스택은 층이 변화하는 섬유 배향성을 가지고 조립되어진다. 단계 62에서, 선택적으로, 접착 부여제가 그들 각각의 섬유 배향성을 유지하는데 도움이 되도록 층(24a, 24, 24c)에 적용되어진다. 단계 64에서, 건 섬유 층(24a, 24b, 24c)이는 스택(22)이 조립되어진 후, 스티치된 스택(22)으로 함께 스티치되어진다. 스티치(26)는 스택(26)의 층(24a, 24b, 24c)을 함께 유지한다. 단계 66에서, 건 섬유 층의 스티치된 스택(26)은 요구된 프리폼 형상으로 형성되어진다.

스택(22)을 형성하는 것은 스택(22)이 스티치되기 전 또는 후의 어느 하나에서, 공구 세공에 스택(22)을 형성하는 것에 의해 수행되어진다. 스택(22)은 요구된 형상으로 형성되어지기 전에 스티치되고, 그리고 공구 세공은 하나 이상의 윤곽들을 가지고 있고, 스티치(26)는 공구의 윤곽이진 표면에 층들이 순응하는 것을 더 허용하도록 서로에 대해 건 섬유 층(24a 24b, 24c)이 약간 미끄러지는 것을 허용한다. 사용되는 수지 주입 공정의 타입에 따라, 건 섬유 프리폼(20)이 단계 68에서 수지 주입 공구로 이동되어진다. 일부 실시 예에서, 건 섬유 층(24a 24b, 24c )이 프리폼(20)의 형상으로 형성되는 공구는 수지 주입 공정 동안에 사용되는 공구이다. 단계 70에서, 건 섬유 프리폼(20)은 수지가 주입되어지고, 그리고 단계 72에서, 수지는 열적으로 경화되어진다. 스티치(26)는 프리폼(20)이 체적 축소, 압밀화 및 수지 주입되어짐에 따라 서로에 대해 그들의 요구된 배향성 이격되어 떨어진 관계로 층(24a 24b, 24c)을 유지하는데 도움이 된다. 단계 74에서, 프리폼(20)의 층을 함께 유지하는데 사용되는 스티치(26)는 프리폼을 주입하기 위하여 사용된 수지에 용해 및 녹는다.

본 발명의 실시 예들은 복합재 적층판 구조, 특히 비교적 높은 체적으로 윤곽을 그리고 조립되는, 예를 들어, 항공우주산업, 해양산업, 자동차 분야(automotive applications) 및 다른 분야를 포함하는 다양한 잠재적 분야, 특히 수송산업 분야에서 용도를 찾을 수 있다. 그래서 도 12 및 13을 지금 참조하면, 발명의 실시 예들은 도 12에 도시된 항공기 제조 및 서비스 방법(76)과 도 13에 도시된 항공기(78)의 맥락으로 사용되어진다. 개시된 실시 예의 항공기 적용은 예를 들어, 제한 없이, 단지 몇 개 이름을 붙이면 복합재 적층판 프레임 섹션(composite laminate frame sections), 날개 보(spars), 스트링거(stringers) 및 빔(beams)을 포함한다. 제작 준비 단계(pre-production) 동안에, 전형적인 예시적 방법(76)은 항공기(78)의 사양과 설계(specification and design)(80) 및 자재조달(material procurement)(82)을 포함한다. 생산 동안에, 구성요소 및 하위 조립체 제조(component and subassembly manufacturing)(84) 및 항공기(78)의 시스템 통합(system integration)(86)이 일어난다. 그 후, 항공기(78)는 서비스 상태(in service)(90)에 놓이도록 인증 및 인도(certification and delivery)(88)를 통과한다.

고객에 의해 서비스 상태에 있는 동안에, 항공기(78)는 또한 수정(modification), 구조변경(reconfiguration), 개선(refurbishment) 등을 포함하는 일상적 유지관리 및 서비스(routine maintenance and service)(92)가 계획되어 있다.

각각의 방법(76)의 공정은 시스템 통합자, 제3자, 및/또는 조작자(예를 들어, 고객)에 수행되어지거나 실행되어진다. 설명을 위한 목적으로, 시스템 통합자는 많은 수의 항공기 제조자 및 주요 시스템 하도급 업체를 제한 없이 포함하고; 제3자는 많은 수의 판매회사, 하도급 업체 그리고 공급자를 제한 없이 포함하고; 그리고 조작자는 항공사, 리스회사, 군용업체, 서비스 기관 등이다.

도 12에 도시된 바와 같이, 전형적인 방법(78)에 의해 항공기(78)는 다수의 시스템(96) 및 인테리어(an interior)(98)를 갖는 기체(an airframe)(94)를 포함한다. 고-레벨 시스템(96)의 예들은 하나 이상의 추진 시스템(a propulsion system)(100), 전기 시스템(an electrical system)(102), 유압 시스템(a hydraulic system)(104) 및 환경 시스템(an environmental system)(106)을 포함한다. 많은 다른 시스템이 포함된다. 항공우주산업의 예가 도시되어 있을지라도, 발명의 원리들은 해양산업 및 자동차 산업과 같은 다른 산업분야에 적용되어진다.

여기에 구체화된 시스템 및 방법은 생산 및 서비스 방법(76)의 어떤 하나 이상의 단계 동안에 사용되어진다. 예를 들어, 생산 공정(84)에 대응하는 구성요소 또는 하위 조립체는 항공기가 서비스 상태에 있는 동안에 생산된 구성요소 또는 하위 조립체와 유사한 방법으로 조립 또는 제조되어진다. 또한, 하나 이상의 장치 실시 예, 방법 실시 예, 또는 그들의 조합은, 예를 들어, 항공기(78)의 실질적인 신속한 조립 또는 비용을 감소시키는 것에 의해, 생산 단계(84) 및 생산 단계(86) 동안에 사용되어진다. 유사하게, 하나 이상의 장치 실시 예, 방법 실시 예, 또는 그들의 조합은, 항공기(78)가 예를 들어 제한 없이, 유지관리 및 서비스(92)하기 위하여 서비스 상태에 있는 동안에 이용되어진다.

다른 예시적인 실시 예들의 설명은 예시 및 설명의 목적으로 나타나고, 그리고 개시된 실시 예들의 형태로 하나도 빠뜨림이 없거나 또는 제한되어지는 것으로 만들어지는 것은 아니다. 많은 수정과 변경들이 관련 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게는 분명하게 나타날 것이다. 또한, 다른 예시적인 실시 예들이 다른 예시적인 실시 예들과 비교하여 다른 이점들을 제공한다. 선택된 실시 예 및 실시 예들은 실시 예들의 원리, 실질적인 적용을 가장 잘 설명하기 위하여, 그리고 고려된 특별한 용도에 적합한 다양한 수정을 갖는 다양한 실시 예들의 발명을 관련 기술 분야의 통상을 가진 자들이 이해할 수 있도록 하기 위하여 선택되어 기술되어진다.

20: 복합재 프리폼(a composite preform)
22: 스택(a stack)
24a, 24b, 24c: 프리프레그 플라이(또는 (섬유) 층)
26: 스티치
28: 프리프레그 토우
30: 복합재 프레임 섹션
44: 매트릭스 수지

Claims

복합재 구조를 조립하는 방법에서, 상기 방법은,
변화하는 섬유 배향성을 가지는 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택으로 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하고,
프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 열적으로 경화하고, 그리고
프리프레그 플라이들의 스티치된 스택의 열적 경화 동안에 스티칭을 용해하는 것을 포함하는 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
프리프레그 플라이들을 스택에 조립하는 것을 더 포함하고, 각각의 프리프레그 플라이들은 수지 결합을 가지고 있고, 그리고
프리프레그 플라이들을 스택에 조립하는 것은 스티칭 동안에 프리프레그 플라이들의 섬유 배향성을 유지하고 플라이들을 함께 부착하도록 수지 결합을 사용하는 것을 포함하는 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
스택을 두께를 가지고 있고, 그리고 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하는 것은 스택의 두께를 실질적으로 통과하는 스티치들을 사용하여 수행되는 조립방법.
제 2 항에 있어서,
프리프레그 플라이들을 스택에 조립하는 것은,
프리프레그 토우를 내려놓는 것, 그리고
플라이의 각각을 위해 토우들의 섬유 배향성을 변화시키는 것을 포함하는 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
스티칭을 용해하는 것은 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택이 충분히 경화되기 전에 수행되어지는 조립 방법.
제 1 항에 있어서,
복합재 구조의 형상에 대응하는 요구된 형상으로 프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것을 더 포함하는 조립 방법.
제 6 항에 있어서,
프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것은 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭하기 전에 수행되어지는 것을 포함하는 조립 방법.
제 6 항에 있어서,
프리프레그 플라이들의 스티치된 스택을 형성하는 것은 프리프레그 플라이들을 함께 스티칭 한 후에 수행되어지는 것을 포함하는 조립 방법.
복합재 프리폼은,
변화하는 섬유 배향성을 갖는 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택, 그리고
스택에서 모든 프리프레그 플라이들을 통과하여 플라이들을 함께 유지하는 것이 가능한 스티치들을 포함하고,
상기 스티치들은 프리프레그 플라이들의 열적 경화 동안에 용해할 수 있는 스티칭 재료로 형성되어지는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 9 항에 있어서,
각각의 프리프레그 플라이들은 프리프레그 토우를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 10 항에 있어서,
스티치들은 프리프레그 토우 사이를 지나가는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 9 항에 있어서,
스티치들은 단일 방향의 프리프레그 플라이들의 스택을 가로질러 일반적으로 균일하게 분배되어지는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 9 항에 있어서,
각각의 프리프레그 플라이들은 수지 매트릭스를 포함하고, 그리고
스티칭 재료는 수지 매트릭스와 상호 양립하는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 13 항에 있어서,
수지 매트릭스는 열경화성 수지이고, 그리고
스티칭 재료는 열가소성 수지인 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.
제 14 항에 있어서,
열경화성 수지는 열경화성 수지가 충분히 경화되는 경화 온도를 가지고, 그리고
열가소성 수지는 열경화성 수지의 경화 온도 아래에 있는 용해 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 복합재 프리폼.