KR20150115623A - 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러, 만곡부 필러를 포함하는 복합재 구조물, 및 그를 형성하는 시스템 및 방법 - Google Patents

복합재 구조물을 위한 만곡부 필러, 만곡부 필러를 포함하는 복합재 구조물, 및 그를 형성하는 시스템 및 방법 Download PDF

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씨. 구즈만 주앙
올리버 버크랜드 조르단
쇼 티드웰 라이언
엘. 앤더슨 로버트
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Abstract

복합재 구조물(30)을 위한 만곡부 필러(390), 만곡부 필러(390)를 포함하는 복합재 구조물(30), 및 그를 형성하는 시스템(100) 및 방법(400)이 여기에 개시된다. 방법(400)은, 다수의 플라이(48)의 복합재 재료(31)에 의해 정의되는 트랜지션 영역(40) 내에서 연장되는, 긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상을 결정하는 단계와, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 결정하는 단계를 포함한다. 방법(400)은, 긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상에 대응하는, 만곡부 필러(390) 단면 형상을 정의하기 위해 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 결합하는 것에 의해 만곡부 필러(390)를 형성하는 단계와, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 다수의 길이의 강화 섬유(90)를 지향하는 단계를 더 포함한다. 만곡부 필러(390)는 선택적으로 지향된 강화 섬유(90)를 갖는 만곡부 필러(390)를 포함한다. 복합재 구조물(30)은 만곡부 필러(390)를 포함한다.

Description

복합재 구조물을 위한 만곡부 필러, 만곡부 필러를 포함하는 복합재 구조물, 및 그를 형성하는 시스템 및 방법{RADIUS FILLERS FOR COMPOSITE STRUCTURES, COMPOSITE STRUCTURES THAT INCLUDE RADIUS FILLERS, AND SYSTEMS AND METHODS OF FORMING THE SAME}
본 발명은 일반적으로 복합재 구조물 내의 공극 공간(void spaces)을 채우는데 이용될 수 있는 만곡부 필러(radius fillers)에 관한 것으로, 특히 둘러싸고 있는 주변 복합재 구조물의 재료 특성에 대응하는 재료 특성을 갖는 만곡부 필러 및/또는 그를 형성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.
복합재 구조물은 종종, 미리-함침된((pre-impregnated)(또는 프리프레그(prepreg)) 재료와 같은, 복합재 재료의 시트(sheets of a composite material)가 제1 평면, 또는 표면과, 제2 평면, 또는 표면 사이에서 굽혀지고, 감싸지며, 및/또는 그렇지않으면 연장될 수 있는 박판 구조(laminate structure)를 포함한다. 복합재 재료의 시트의 유한(finite)의 두께(thickness) 및/또는 기계적 강성(mechanical stiffness)은, 제1 표면과 제2 표면 사이의 트랜지션 영역(transition region)에서, 유한의 휨(bend), 또는 곡률 반경(radius of curvature)을 초래하고; 몇몇 기하학적 형태에서, 이러한 유한의 곡률 반경은 복합재 재료의 인접하는 시트 사이에서 공극 공간, 또는 공동(cavity)을 초래한다.
이러한 공극 공간은, 만곡부 필러와 같은, 필러 재료로 채워질 수 있거나, 또는 그렇지않으면 그에 의해 점유될 수 있다. 만곡부 필러는 복합재 구조물이 경화되는 동안 그에 인접하는 복합재 재료의 시트에 대해 기계적 지지(mechanical support)를 제공하거나 및/또는 복합재 재료의 시트의 왜곡에 대한 가능성을 감소시키도록 구성될 수 있다. 만곡부 필러의 존재가 복합재 구조물에 다양한 이점을 제공할 수 있는 한편, 공극 공간을 정의하는 복합재 재료의 기하학적 형상, 단면 형상, 및/또는 재료 특성과 비교할 때 만곡부 필러의 기하학적 형상, 단면 형상, 및/또는 재료 특성 사이의 차이는 복합재 구조물의 형성 및/또는 경화 동안 복합재 구조물 및/또는 만곡부 필러를 왜곡할 수 있다. 따라서, 만곡부 필러의 형상을 공극 공간의 형상, 또는 그의 원하는 형상에 가깝게 매치시키는 것이 바람직할 수 있다. 더욱이, 만곡부 필러의 재료 특성을 복합재 재료의 시트 및/또는 최종 복합재 구조물의 재료 특성과 매치시키는 것이 또한 바람직할 수 있다.
전통적인 만곡부 필러는 종종 어코디언 형상을 형성하기 위해 다수의 장소에서 접혀지고(creased) 이어 마지막 원하는 형상으로 몰딩될 수 있는 복합재 재료의 단일 길이를 이용한다. 대안적으로, 전통적인 만곡부 필러는 복합재 재료의 다수의 평행하는 평면(parallel planes)을 형성하기 위해 다른 것의 상부 상에 하나가 스택되는(stacked) 다수의 길이의 복합재 재료를 이용할 수 있다. 이들 접근은 어느 것도 둘러싸는 레이업(surrounding layup)의 특성에 형상 및/또는 재료 특성을 매치시키는 것은 물론, 만곡부 필러의 형상 및/또는 재료 특성의 엄격한 규제를 허용하지 않는다. 따라서, 복합재 구조물을 위한 개선된 만곡부 필러 뿐만 아니라 만곡부 필러를 제작하기 위한 개선된 시스템 및 방법에 대한 필요성이 존재한다.
복합재 구조물을 위한 만곡부 필러, 만곡부 필러를 포함하는 복합재 구조물, 및 그를 형성하는 시스템 및 방법이 여기에 개시된다. 방법은, 다수의 플라이의 복합재 재료에 의해 정의되는 트랜지션 영역 내에서 연장되는, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 단계와, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계를 포함한다. 방법은 긴 공극 공간의 가로 단면 형상에 대응하는, 만곡부 필러 가로 단면 형상을 정의하도록 다수의 길이의 복합재 테이프를 결합하는 단계와, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 다수의 길이의 강화 섬유를 지향하는 단계에 의해 만곡부 필러를 형성하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 단계는 복합재 구조물을 모델링하는 단계 및/또는 긴 공극 공간을 위한 원하는 가로 단면 형상을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 복합재 구조물의 적어도 일부분을 모델링하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 지향하는 단계는 만곡부 필러의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응하도록 지향하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 지향하는 단계는 만곡부 필러의 재료 특성 분야가 임계 재료 특성 분야 차이 내로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 매치하도록 지향하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 트랜지션 영역의 2차원 및/또는 3차원 재료 특성 분야를 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 강성 분야, 트랜지션 영역의 열팽창 계수 분야, 및/또는 트랜지션 영역의 응력 분야를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 트랜지션 영역 내에서 주 응력 영역을 결정하는 단계와 주 응력 영역 내에서 주 응력 방향을 결정하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 지향하는 단계는 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나가 주 응력 영역 내에 위치되고 및/또는 주 응력 방향에 대해 적어도 실질적으로 평행하게 연장되는 만곡부 필러의 일부분 내에서 연장되는 각각의 섬유 축 방향을 정의하도록 지향하는 단계를 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프 내에서 섬유 축 방향을 결정하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 만곡부 필러 내에서 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 상대 위치를 확립하는 단계를 더 포함한다.
몇몇 실시예에 있어서, 결합하는 단계는 만곡부 필러의 외부 표면을 정의하는 복합재 테이프의 각 길이의 섬유 축 방향이 만곡부 필러의 종축에 평행하는 방향으로 지향되도록 결합하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 결합하는 단계는 다수의 길이의 복합재 테이프를 성형 다이의 다수의 제1 개구로 수용하는 단계와, 만곡부 필러를 형성하기 위해 성형 다이 내에서 함께 다수의 길이의 복합재 테이프를 프레싱하는 단계, 및 성형 다이의 제2 개구로부터 만곡부 필러를 빼내는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 방법은 복합재 구조물 내에 만곡부 필러를 위치시키는 단계를 더 포함한다.
만곡부 필러는 선택적으로 지향된 강화섬유를 갖는 만곡부 필러를 포함한다. 만곡부 필러는 다수의 길이의 복합재 테이프를 포함하고 각 다수의 길이의 복합재 테이프는 각각의 다수의 길이의 강화 섬유를 포함한다. 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 다수의 길이의 강화 섬유는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 선택되는 각각의 섬유 축 방향을 정의한다.
몇몇 실시예에 있어서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응한다. 몇몇 실시예에 있어서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 임계 재료 특성 분야 차이 내로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 매치시킨다.
복합재 구조물은, 긴 공극 공간을 정의하기 위해 트랜지션 영역 내로 모이는, 다수의 플라이의 복합재 재료와, 만곡부 필러를 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 복합재 구조물은 항공기 및/또는 항공기의 일부분을 포함한다.
도 1은 본 발명에 따른 만곡부 필러를 이용할 수 있는 하나 이상의 복합재 구조물을 포함할 수 있는 항공기의 실례로 되는, 통상적인 예의 개요도이다.
도 2는 본 발명에 따른 복합재 구조물의 실례로 되는, 통상적인 예의 개요도이다.
도 3은 본 발명에 따른 만곡부 필러를 포함하고 및/또는 이용할 수 있는 복합재 구조물의 트랜지션 영역(transition region)의 개략 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 시스템 및 방법과 함께 이용될 수 있는 하나의 길이의 복합재 테이프(composite tape)의 개략 상면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 시스템 및 방법과 함께 이용될 수 있는 하나의 길이의 복합재 테이프의 다른 개략 상면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 시스템 및 방법과 함께 이용될 수 있는 하나의 길이의 복합재 테이프의 다른 개략 상면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 만곡부 필러의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 만곡부 필러를 형성하기 위한 시스템 및/또는 본 발명에 따른 만곡부 필러를 생산하기 위해 성형 다이(forming die)에 결합될 수 있는 복합재 테이프의 길이들에 대한 섬유 축 방향(fiber axis directions)의 개요도이다.
도 9는 본 발명에 따른 성형 다이의 개요도이다.
도 10은 도 10의 성형 다이의 다른 개요도이다.
도 11은 도 10의 성형 다이의 다른 개요도이다.
도 12는 본 발명에 따른 만곡부 필러를 형성하는 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 1 내지 도 12는 만곡부 필러(390), 만곡부 필러(390)를 포함하는 복합재 구조물(30), 및/또는 만곡부 필러를 제조하는 시스템(100) 및 방법(400)의 예를 제공한다. 유사하거나, 적어도 실질적으로 유사한 목적을 제공하는 요소는 각 도 1 내지 도 12에서 같은 참조부호로 표시되고, 이들 요소는 각 도 1 내지 도 12을 참조하여 여기서 상세하게 논의되지는 않는다. 마찬가지로, 모든 요소가 각 도 1 내지 도 12에 표시될 수는 없지만, 그와 관련된 참조부호는 일관성을 위해 여기서 이용될 수 있다. 도 1 내지 도 12 중 하나 이상을 참조하여 여기서 논의되는 요소, 구성요소, 및/또는 특징은 본 발명의 범위를 벗어나는 것 없이 도 1 내지 도 12 중 어디에 포함되고 및/또는 함께 이용될 수 있다.
일반적으로, 주어진(예컨대, 특정) 실시예에 포함될 가능성이 있는 요소는 실선으로 나타내는 한편, 주어진 실시예에 대해 선택적인 요소는 파선으로 나타낸다. 그러나, 실선으로 도시된 요소가 모든 요소에 대해 필수적인 것은 아니고, 실선으로 도시된 요소는 본 발명의 범위로부터 벗어나는 것 없이 특정 실시예로부터 제외될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 복합재 구조물(composite structures; 30)을 포함할 수 있는 항공기(20)의 실례로 되는, 통상적인 예의 개요도이다. 복합재 구조물(30)은 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)를 포함 및/또는 이용할 수 있다. 복합재 구조물(30)은 항공기(20)의 소정의 적절한 부분을 형성할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 복합재 구조물(30)은 항공기(20)의 조종실(cockpit; 21), 동체(fuselage; 22), 날개(wings; 23), 꼬리(tail; 24), 수직 안정판(vertical stabilizer; 25), 수평 안정판(horizontal stabilizers; 26), 조종 면(control surfaces; 27), 및/또는 내부(interior; 28) 중 소정의 적절한 부분을 형성할 수 있다.
마찬가지로, 복합재 구조물(30)은 도 2에 도시된 실례로 되는, 통상적 예인 소정의 적절한 형태를 포함할 수 있다. 도 2의 복합재 구조물은 외피(skin; 32) 및 다수의 웨브(webs; 34)를 포함하고, 각각은 복합재 재료(31)의 하나 이상의 시트(sheets), 플라이(plies), 및/또는 레이업(layups)(48)으로 형성될 수 있다. 복합재 구조물(30)은, 웨브(34)로부터 형성되는 다수의 모자형 보강재(hat stiffeners; 36)를 갖는, 단일 외피(32)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 그리고 도 2에 파선으로 예시된 바와 같이, 복합재 구조물(30)은 또한, 그 사이에서 연장되는 웨브(34)를 갖는, 2개의 외피(32)를 포함할 수 있다.
복합재 구조물(30)의 특정 구성에 관계없이, 외피(32) 및/또는 웨브(34)는 공극(voids; 38)을 정의할 수 있고, 이는 또한 여기서 긴 공극(elongate voids; 38)으로, 공극 공간(void spaces; 38)으로, 및/또는 긴 공극 공간(elongate void spaces; 38)으로 칭해질 수 있다. 공극(38)은 외피(32)와 웨브(34) 사이의 트랜지션 영역(transition region; 40) 내에서, 및/또는 복합재 구조물(30)의 제1 평면, 또는 표면(42)과 제2 평면, 또는 표면(44) 사이의 소정의 적절한 트랜지션 영역(40)에서 정의될 수 있다. 공극(38)은, 그 내에서 연장될 수 있는, 만곡부 필러(390)로 채워지거나, 그렇지않으면 그에 의해 점유될 수 있고; 만곡부 필러(390)의 형상 및/또는 하나 이상의 재료 특성은 복합재 구조물(30)의 형상 및/또는 재료 특성과 충돌할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)를 포함 및/또는 이용할 수 있는 복합재 구조물(30)의 트랜지션 영역(40)의 개략 단면도이다. 도 3에 예시한 바와 같이, 트랜지션 영역(40)은 복합재 재료(composite material; 31)의 제1 플라이(50), 복합재 재료(31)의 제2 플라이(52), 및 복합재 재료(31)의 제3 플라이(54)에 의해 정의될 수 있다. 그러나, 복합재 재료(31)의 3개 미만의 플라이에 의해, 복합재 재료(31)의 3개 이상의 플라이에 의해, 및/또는 복합재 재료(31)의 다수의 스택 및/또는 층이 진 플라이에 의해 정의되는 트랜지션 영역(40)을 포함하는, 다른 트랜지션 영역(40)이 또한 본 발명의 범위 내에 있다.
도 3의 실례로 되는, 통상적 예에 있어서, 제1 플라이(50) 및 제2 플라이(52)는 그 사이에서 제1 접촉 영역(first contact region; 56)을 정의하기 위해 트랜지션 영역(40) 내에서 모인다(converge). 마찬가지로, 제2 플라이(52) 및 제3 플라이(54)는 그 사이에서 제2 접촉 영역(58)을 정의하기 위해 트랜지션 영역(40) 내에서 모인다. 더욱이, 제3 플라이(54) 및 제1 플라이(50)는 그 사이에서 제3 접촉 영역(60)을 정의하기 위해 트랜지션 영역(40) 내에서 모인다. 예시된 바와 같이, 제1 접촉 영역(56), 제2 접촉 영역(58) 및 제3 접촉 영역(60)은 트랜지션 영역(40) 내에서 정의되는 공극 공간(38) 내에서 및/또는 공극 공간(38)에서 종료된다.
파선으로 예시한 바와 같이, 만곡부 필러(390)는 공극 공간(38) 내에서 연장될 수 있고, 실질적으로 및/또는 완전하게 공극 공간(38)을 채울 수 있고, 제1 플라이(50), 제2 플라이(52), 및/또는 제3 플라이(54)와 접촉될 수 있고, 제1 플라이(50), 제2 플라이(52), 및/또는 제3 플라이(54)에 부착(adhered) 및/또는 동작적으로 부착(operatively affixed)될 수 있고, 및/또는 제1 플라이(50), 제2 플라이(52), 및/또는 제3 플라이(54)와 경계면(interface; 70)을 형성할 수 있다. 공극 공간(38) 및/또는 만곡부 필러(390)는 삼각형 가로 단면 형상(triangular transverse cross-sectional shape), 쐐기형(wedge-shaped) 가로 단면 형상, 및/또는 베이스(base) 및 다수의 집중적으로 각도지워진 측면(convergingly angled sides)을 정의하는 가로 단면 형상을 포함하는 실례로 되는, 통상적 예인 소정의 적절한 가로 단면 형상을 갖거나 및/또는 정의할 수 있다.
제1 플라이(50), 제2 플라이(52) 및 제3 플라이(54)는 일반적으로 복합재 재료(31)의 플라이(plies; 48)로서 언급될 수 있고, 트랜지션 영역(40)의 하나 이상의 재료 특성을 갖거나, 또는 정의할 수 있다. 이들 재료 특성은 복합재 구조물(30) 및/또는 트랜지션 영역(40)의 전체 형상 및/또는 기하학적 형태, 및/또는 트랜지션 영역(40)을 정의하는 복합재 구조물(30) 및/또는 플라이(48)를 구성하는 재료에 의해 및/또는 그를 기초로 좌우될 수 있다. 플라이(48)는 수지 재료(resin material; 92)에 의해 코팅되고(coated), 캡슐화되고(encapsulated), 및/또는 덮혀지는(covered) 다수의 강화 섬유(reinforcing fibers; 90)를 포함하는 복합재 재료(31)로부터 형성될 수 있다. 이들 상황 하에서, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성은 또한 플라이(48) 내에서 수지 재료(92)에 대한 강화 섬유(90)의 상대적 비율(relative proportion), 강화 섬유(90)의 성분(composition), 수지 재료(92)의 성분, 강화 섬유(90)의 재료 특성, 수지 재료(92)의 재료 특성, 및/또는 플라이(48) 내에서 강화 섬유(90)의 상대적 지향성(relative orientation)에 의해 및/또는 그를 기초로 좌우될 수 있다.
일반적으로, 복합재 구조물(30) 및/또는 그 트랜지션 영역(40)의 재료 특성은 균일하지 않을 수 있고, 등방성(isotropic)이지 않을 수 있고, 이방성(anisotropic)일 수 있고, 및/또는 복합재 구조물(30) 내 및/또는 그 트랜지션 영역(40) 내의 장소 및/또는 방향에 따라 변할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예로서, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성은 상기 논의된 플라이(48)의 다양한 특성에 기인하여 X-방향, Y-방향, Z-방향에서 다를 수 있다.
트랜지션 영역(40) 내에서 방향에 따른 재료 특성의 이러한 변화는 트랜지션 영역(40)에 대한 재료 특성 분야(material property field)에 의해 설명되고, 정량화되며, 및/또는 표현될 수 있고, 소정의 적절한 방식으로 결정 및/또는 측정될 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예로서, 트랜지션 영역(40)이 형성 및/또는 구성될 수 있고, 그 재료 특성은 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 결정하기 위해 측정될 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예로서, 트랜지션 영역(40)은, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 확립, 추정, 및/또는 결정하기 위해, 소정의 적절한 수학적 모델링(mathematical modeling) 및/또는 유한 요소 해석법(finite element analysis)을 매개로, 모델링될 수 있다.
여기서 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 만곡부 필러(390)는 다수의 길이의 복합재 테이프(composite tape; 160)를 포함하고, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)로부터 형성될 수 있고 및/또는 배타적으로 형성될 수 있다. 다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 만곡부 필러(390) 내에서 서로 면 대 면 접촉(face-to-face contact)으로, 서로 직접 면 대 면 접촉으로, 서로 밀접한 접촉(intimate contact)으로 될 수 있고, 및/또는 서로에 대해 눌려질 수 있다. 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 다수의 길이의 강화 섬유(90)와 수지 재료(92)를 포함할 수 있다. 여기서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 주어진 길이의 복합재 테이프(160) 내에서 다수의 길이의 강화 섬유(90)는 일반적으로 섬유 지향성 방향으로 지향되고, 이는 또한 여기서 섬유 축 방향(fiber axis direction)으로 및/또는 섬유 축(fiber axis)으로 칭해질 수 있다. 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)에 있어서, 다양한 길이의 복합재 테이프의 상대적 지향성 및/또는 주어진 길이의 복합재 테이프의 섬유 축 방향은 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 기초로 선택될 수 있다.
다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 소정의 적절한 수의 길이의 복합재 테이프(160)를 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 적어도 2개, 적어도 4개, 적어도 6개, 적어도 8개, 적어도 10개, 적어도 15개, 적어도 20개, 적어도 30개, 적어도 40개, 적어도 50개, 적어도 60개, 또는 적어도 80개의 길이의 복합재 테이프(160)를 포함할 수 있다. 공극 공간(38)의 단면 영역에서의 변화를 고려하기 위해, 복합재 테이프(160)의 길이의 수가 만곡부 필러(390)의 길이를 따라 변할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다.
만곡부 필러(390) 내의 다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 복합재 테이프(160)의 길이가 서로 동일 평면(coplanar)이 아니도록 지향될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)는 또한 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나가 다른 길이의 복합재 테이프와 직접 물리적으로 접촉하는 방향에 있지만 다른 길이의 복합재 테이프와는 동일 평면이 아니도록 지향될 수 있다.
보다 구체적이지만 여전히 실례로 되는, 통상적인 예로서, 제1 길이의 복합재 테이프(160)는 제2 길이(또는 나머지 길이)의 복합재 테이프(160)에 관하여 경사각(skew angle)으로 지향될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 제3 길이의 복합재 테이프는 제1 및 제2 길이의 복합재 테이프에 관하여 경사각으로 지향될 수 있다. 경사각의 실례로 되는, 통상적인 예는 적어도 5도, 적어도 10도, 적어도 15도, 적어도 20도, 적어도 25도, 적어도 30도, 적어도 35도, 적어도 40도, 또는 적어도 45도의 경사각을 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 경사각은 또한 90도 이하, 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 또는 40도 이하일 수 있다. 경사각은 만곡부 필러(390)의 가로 단면(예컨대, X-Y 평면)에서 측정될 수 있다.
만곡부 필러(390)가 단독 및/또는 배타적 길이의 복합재 테이프(160)로 형성될 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 만곡부 필러(390)는 서로로부터 다수의 길이의 복합재 테이프 사이에서 연장되고 및/또는 분리되는 분리 수지 재료(separate resin material) 및/또는 열가소성 수지 재료(thermoplastic resin material)를 포함하지 않을 수 있다.
여기서 더욱 상세하게 논의되는 바와 같이, 다양한 길이의 복합재 테이프(160)는 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응하도록 서로에 관하여 지향될 수 있다. 이는 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응할 수 있도록 하는 경사각을 정의하도록 다양한 길이의 복합재 테이프를 지향시키는 것 및/또는 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응할 수 있도록 하는 각각의 섬유 축 방향을 정의하도록 다양한 길이의 복합재 테이프를 선택하는 것을 포함할 수 있다.
만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 소정의 적절한 방식으로 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역(40)(또는 그 플라이(48))과 만곡부 필러(390) 사이의 경계면(70)에서 임계(threshold) 재료 특성 분야 차이 이내로 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 매치시킬 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 임계 재료 특성 분야 차이(threshold material property field difference)는 경계면(70)에서의 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하, 또는 1% 이하일 수 있다.
여기서 이용되는 바와 같이, 문구 "트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야", "트랜지션 영역의 재료 특성 분야", "만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야", 및/또는 "만곡부 필러의 재료 특성 분야"는 각각 트랜지션 영역(40) 및/또는 만곡부 필러(390) 내에서 장소(location) 및/또는 방향(direction)을 갖는 하나 이상의 재료 특성의 크기(magnitude), 지향성(orientation), 및/또는 변화(variation)의 소정의 적절한 수학적 설명으로 언급할 수 있다. (트랜지션 영역(40) 및/또는 만곡부 필러(390)의) 재료 특성 분야가 (비록 필요로 되지 않을지라도, X-방향, Y-방향 또는 Z-방향과 같은) 단일 방향에서 (트랜지션 영역(40) 및/또는 만곡부 필러(390)의) 하나 이상의 재료 특성을 설명하는 1차원 재료 특성 분야일 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 재료 특성 분야는 2개의 방향에서, 3개의 방향에서, 또는 3개 이상의 방향에서 하나 이상의 재료 특성을 설명하는 다-차원 재료 특성 분야일 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 재료 특성 분야는 공극 공간(38)을 따라 연장되는 제1 방향(예컨대, Z-방향)에서의 제1 분야 값, 제1 방향에 수직인 제2 방향(예컨대, X-방향 및 Y-방향 중 하나)에서의 제2 분야 값, 및 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향(예컨대, 다른 X-방향 및 Y-방향)에서의 제3 분야 값을 갖을 수 있다. 재료 특성 분야는 또한 트랜지션 영역(40) 및/또는 만곡부 필러(390) 내의 다수의 이산 장소(discrete locations)에서 하나 이상의 재료 특성을 설명할 수 있다.
만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 제1 방향 및 제2 방향에 의해 정의된 평면 내에서, 제2 방향 및 제3 방향에 의해 정의된 평면 내에서, 및/또는 제1 방향 및 제3 방향에 의해 정의된 평면에서, 제1 방향, 제2 방향, 제3 방향을 포함하는, 소정의 적절한 방향 및/또는 방향들에서 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야는 경계면(70) 내에서 및/또는 경계면(70) 내의 다수의 이산 장소에서 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응할 수 있다.
재료 특성 분야는 또한 여기서 재료 특성 텐서(material property tensors), 스칼라 재료 특성 분야(scalar material property fields), 벡터 재료 특성 분야(vector material property fields, 재료 특성 분포(material property distributions), 및/또는 재료 특성 기울기(material property gradients)로서 칭해질 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 소정의 적절한 재료 특성 분야가 결정될 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 트랜지션 영역(40)의 결정된 재료 특성 분야는, 이어 트랜지션 영역(40)에 의해 만곡부 필러(390)에 인가될 수 있는 하나 이상의 힘을 확립, 추정, 정량화 및/또는 결정하기 위해, (다수의 길이의 복합재 테이프 사이에서 경사각을 선택하는 것에 의해) 만곡부 필러(390)의 주어진 길이의 복합재 테이프(160) 내에서 섬유 축 방향을 확립 및/또는 선택하기 위해, 만곡부 필러(390)의 다수의 길이의 복합재 테이프(160) 사이에서 상대적 지향성을 확립 및/또는 선택하기 위해, 및/또는 만곡부 필러(390)의 요구된 재료 특성 분야를 확립 및/또는 선택하기 위해, 이용될 수 있다. 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야의 실례로 되는, 통상적인 예는 트랜지션 영역(40)의 강성 분야(stiffness field), 트랜지션 영역(40)의 열팽창 계수 분야(coefficient of thermal expansion field), 트랜지션 영역(40)의 응력 분야(stress field), 트랜지션 영역(40)의 스트레인 분야(strain field), 및/또는 트랜지션 영역(40)의 수지 수축 분야(resin shrinkage field)를 포함한다. 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야의 실례로 되는, 통상적인 예는 만곡부 필러(390)의 강성 분야, 만곡부 필러(390)의 열팽창 계수 분야, 만곡부 필러(390)의 응력 분야, 만곡부 필러(390)의 스트레인 분야, 및/또는 만곡부 필러(390)의 수지 수축 분야를 포함한다.
트랜지션 영역(40)의 강성 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 트랜지션 영역(40)의 소정의 적절한 강성을 설명할 수 있다. 강성은 트랜지션 영역의 탄성률(elastic modulus), 트랜지션 영역의 영률(Young’s modulus), 및/또는 트랜지션 영역의 강성률(rigidity modulus)을 포함하는 실례로 되는, 통상적인 예인 소정의 적절한 파라미터에 의해 정량화될 수 있다. 마찬가지로, 만곡부 필러(390)의 강성 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 만곡부 필러(390)의 소정의 적절한 강성을 설명할 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 열팽창 계수 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 트랜지션 영역(40) 내에서 플라이(48)의 열적으로 유도된 팽창(expansion) 및/또는 수축(contraction)을 설명할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 플라이(48)는 복합재 구조물(30)의 형성 및/또는 경화 동안 상당히 팽창 및/또는 수축될 수 있고, 트랜지션 영역의 열팽창 계수 분야는 이러한 팽창 및/또는 수축을 설명할 수 있다. 마찬가지로, 만곡부 필러(390)의 열팽창 계수 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 만곡부 필러(390) 내에서 복합재 테이프(160)의 길이의 소정의 적절한 열적으로 유도된 팽창 및/또는 수축을 설명할 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 응력 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 적시에 주어진 포인트 및/또는 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 트랜지션 영역(40) 내의 플라이(48)의 응력 상태, 또는 잔류 응력(residual stress)을 설명할 수 있다. 이러한 응력 상태는 트랜지션 영역(40) 내에서 플라이(48)의 움직임(motion)(예컨대, 스트레인(strain)) 및/또는 완화(relaxation)를 생산 및/또는 발생시킬 수 있고, 그에 의해 공극 공간(38)의 형상을 변경시키고 및/또는 만곡부 필러(390)에 하나 이상의 힘을 인가한다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 형성에 대해 계속되지만 복합재 구조물(30)의 경화 이전에, 플라이(48)는 잔류 응력을 포함할 수 있고, 이들 잔류 응력은 복합재 구조물(30)의 경화 동안 완화될 수 있다. 이러한 완화는 플라이(48)의 움직임을 만들 수 있고, 그에 의해 공극 공간(38)의 형상을 변경시키고 및/또는 만곡부 필러(390)에 하나 이상의 힘을 인가한다. 마찬가지로, 만곡부 필러(390)의 응력 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 적시에 주어진 포인트 및/또는 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서의 만곡부 필러(390) 내에서 복합재 테이프(160)의 길이의 응력 상태, 또는 잔류 응력을 설명할 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 재료 분야가 트랜지션 영역(40)의 응력 분야를 포함할 때, 트랜지션 영역(40)의 응력 분야는 주, 메인, 높은, 및/또는 가장 높은 응력 방향(82)으로 응력을 받을 수 있는 주, 메인, 높은, 및/또는 가장 높은 응력 영역(principle, main, high, and/or highest stress region; 80)을 정의할 수 있다. 이들 상황 하에서, 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나의 길이의 복합재 테이프는 그 다수의 강화 섬유(90)의 각각의 섬유 축 방향(162)이 주 응력 영역(principle stress region; 80) 내에서 위치되고 및/또는 연장하고, 또는 주 응력 방향(82)에 대해 적어도 실질적으로 평행하거나, 또는 연장하도록 지향될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 다수의 길이의 복합재 테이프는 만곡부 필러(390)를 통해 지나가고 주 응력 방향(82)에 수직인 평면이 적어도 하나의 길이의 복합재 테이프의 다수의 길이의 강화 섬유와 교차하도록 지향될 수 있다. 이는 복합재 구조물(30) 내에서 만곡부 필러(390)의 균열(cracking) 및/또는 분리(separation)에 대한 내성(resistance)을 증가시킬 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 만곡부 필러(390)는 공극 공간(38)의 종축(longitudinal axis)에 수직(예컨대, Z-축에 대해 및/또는 X-Y 평면에서 수직)인 평면 내에서 선단 영역(apex region; 84)을 정의할 수 있고, 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나의 길이의 복합재 테이프는 선단 영역(84)으로 지향되는 각각의 섬유 축 방향을 정의할 수 있다.
주 응력 방향은 트랜지션 영역(40) 내에서 소정의 적절한 지향성으로 측정 및/또는 정의될 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 주 응력 방향은 공극 공간(38)의 종축에 대해 수직(예컨대, Z-축에 대해 및/또는 X-Y 평면에서 수직)으로 측정 및/또는 정의될 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 스트레인 필드는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 적시에 주어진 포인트에서 및/또는 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서 트랜지션 영역(40) 내의 플라이(48)의 스트레인 상태를 설명할 수 있다. 이러한 스트레인 상태는 시간에 따라 변경 및/또는 완화될 수 있고, 다시 한번 공극 공간(38)의 형상을 변경하고 만곡부 필러(390)에 하나 이상의 힘을 인가한다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 복합재 구조물(30)의 경화는 스트레인 상태에서 변경을 야기시킬 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 그리고 복합재 구조물(30)의 작용 및/또는 이용 동안, 스트레인 분야는 변경 및/또는 동요(fluctuate)될 수 있고, 그에 의해 공극 공간(38)의 형상을 변경하고 및/또는 만곡부 필러(390)에 하나 이상의 힘을 인가한다. 마찬가지로, 만곡부 필러(390)의 스트레인 분야는, 소정의 적절한 방향에서, 및/또는 방향들의 소정의 적절한 조합에서, 적시에 주어진 포인트 및/또는 소정의 적절한 장소 및/또는 장소들에서 만곡부 필러(390) 내의 스트레인 상태의 길이의 복합재 테이프(160)를 설명할 수 있다.
트랜지션 영역(40)의 수지 수축 분야는, 복합재 구조물(30)을 경화하는 동안, 적시에 소정의 적절한 포인트에서 트랜지션 영역(40) 내의 수지 체적(resin volume) 및/또는 장소의 변경을 설명할 수 있다. 수지 체적 및/또는 장소의 이들 변경은, 다시 한번, 공극 공간(38)의 형상의 변경을 만들 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 수지 체적 및/또는 장소에서의 이들 변경은 또한 트랜지션 영역(40)의 강성에서의 변경을 발생시킬 수 있다. 마찬가지로, 만곡부 필러(390)의 수지 수축 분야는 적시에 주어진 포인트에서 만곡부 필러(390) 내의 수지 체적 및/또는 장소의 변경을 설명할 수 있다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 시스템 및 방법에 따라 이용될 수 있는 복합재 테이프(160)의 길이의 개략 상면도이다. 논의된 바와 같이, 복합재 테이프(160)의 각 길이는 다수의 강화 섬유(90) 및 수지 재료(92)를 포함할 수 있다. 수지 재료(92)는 강화 섬유(90)를 덮고, 둘러싸고 및/또는 캡슐화할 수 있다. 강화 섬유(90)의 실례로 되는, 통상적인 예는 소정의 적절한 카본 섬유(carbon fiber), 티타늄 섬유(titanium fiber), 알루미늄 섬유(aluminum fiber), 유리 섬유(glass fiber), 및/또는 금속 섬유(metal fiber)를 포함한다. 수지 재료(92)의 실례로 되는, 통상적인 예는 소정의 적절한 에폭시(epoxy) 및/또는 중합체(polymeric) 재료를 포함한다.
복합재 테이프(160)의 길이는 본 발명에 따른 만곡부 필러(390) 내에서 소정의 적절한 길이 및/또는 폭을 갖거나 및/또는 정의할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 다수의 길이의 복합재 테이프(160) 중 적어도 일부분은 적어도 1m, 적어도 2m, 적어도 3m, 적어도 4m, 적어도 5m, 적어도 6m, 적어도 7m, 적어도 8m, 적어도 9m, 적어도 10m, 적어도 15m, 및/또는 적어도 20m의 길이를 갖을 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 길이는 또한 50m 이하, 40m 이하, 30m 이하, 25m 이하, 20m 이하, 15m 이하, 10m 이하, 및/또는 5m 이하일 수 있다.
실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 적어도 일부분은 적어도 3mm, 적어도 4mm, 적어도 5mm, 적어도 6mm, 적어도 7mm, 적어도 8mm, 적어도 9mm, 적어도 10mm, 적어도 11mm, 적어도 12mm, 적어도 14mm, 적어도 16mm, 적어도 18mm, 적어도 20mm, 및/또는 적어도 24mm의 폭을 갖을 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 폭은 또한 50mm 이하, 45mm 이하, 40mm 이하, 35mm 이하, 30mm 이하, 25mm 이하, 20mm 이하, 18mm 이하, 16mm 이하, 14mm 이하, 12mm 이하, 10mm 이하, 8mm 이하, 6mm 이하, 및/또는 4mm 이하일 수 있다.
다수의 길이의 복합재 테이프의 부분은 다수의 길이의 복합재 테이프의 소정의 적절한 부분(portion), 백분율(percentage), 및/또는 단편(fraction)을 포함하거나 및/또는 그로 될 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 다수의 길이의 복합재 테이프의 부분은, 적어도 한 가지 길이의 복합재 테이프, 두 가지 길이의 복합재 테이프, 세 가지 길이의 복합재 테이프, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 25%, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 50%, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 75%, 및/또는 다수의 길이의 복합재 테이프의 100%를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6에 예시된 바와 같이, 주어진 길이의 복합재 테이프(160)의 강화 섬유(90)(또는 강화 섬유(90)의 종축)는 섬유 축 방향(162)을 따라 및/또는 그에 평행하게 지향되거나, 또는 일반적으로 지향될 수 있다. 주어진 길이의 복합재 테이프(160)는 또한, 복합재 테이프(160)의 길이가 만곡부 필러(390) 내에 위치할 때 만곡부 필러(390)에 대해 적어도 실질적으로 평행할 수 있고 및/또는 여기서 만곡부 필러(390)의 만곡부 필러 종축(392)으로 불리워질 수 있는, 종축(392)을 정의할 수 있다. 섬유 축 방향(162)이 (도 4에 예시한 바와 같이) 종축(392)에 대해 평행할 수 있고 및/또는 (도 5 및 도 6에 예시한 바와 같이) 종축(392)에 관하여 섬유 각도(fiber angle; 164)로 지향될 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 논의된 바와 같이, 섬유 각도는, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 기초로 선택될 수 있다.
섬유 각도(164)의 실례로 되는, 통상적인 예는 적어도 5도, 적어도 10도, 적어도 15도, 적어도 20도, 적어도 25도, 적어도 30도, 적어도 35도, 적어도 40도, 및/또는 적어도 45도의 섬유 각도를 포함한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 섬유 각도(164)는 또한 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 및/또는 40도 이하일 수 있다.
도 5에서 파선으로 예시한 바와 같이, 강화 섬유(90)는 또한 주어진 길이의 복합재 테이프(160) 내에서 2차원 배열을 형성하기 위해 지향될 수 있다. 2차원 배열의 실례로 되는, 통상적인 예는 강화 섬유(90)의 메시(mesh), 직조 구조(woven structure), 직물(cloth), 및/또는 임의 배열(random array)을 포함한다. 강화 섬유(90)가 주어진 길이의 복합재 테이프(160) 내에서 3차원 배열을 형성할 수 있음은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 3차원 배열의 실례로 되는, 통상적인 예는 강화 섬유의 메시, 직조 구조, 직물, 임의 배열, 및/또는 서로의 상부 상에 스택되는 강화 섬유의 2 이상의 2차원 배열을 포함한다.
도 7은 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)의 단면도이다. 논의된 바와 같이, 만곡부 필러(390)는 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 포함한다. 또한 논의된 바와 같이, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 적어도 일부분은 만곡부 필러(390) 내의 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 나머지에 관하여 경사각으로 지향된다.
도 7은 만곡부 필러(390) 내에서 복합재 테이프(160)의 길이에 대한 특정 상대적 지향성을 예시하는 것인 바; 그러나, 여기서 논의된 바와 같이, 적어도 부분적으로, 주어진 트랜지션 영역(40)의 특정 재료 특성 분야를 기초로 선택될 수 있는 그러한 상대적 지향성과 같은, 다른 상대적 지향성 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 도 7은 또한, 논의된 바와 같이, 트랜지션 영역(40)이 주 응력 방향(82)을 포함하고 및/또는 정의할 수 있는 주 응력 영역(80)을 정의할 수 있고, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 적어도 일부분은 그 강화 섬유(90)의 섬유 축 방향(162)이 주 응력 방향에 적어도 실질적으로 평행하게 연장되도록 지향될 수 있음을 예시한다. 부가적으로 또는 대안적으로, 또한 논의된 바와 같이, 만곡부 필러(390)는 하나 이상의 선단 영역(84)을 정의할 수 있고, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 일부분은 그 강화 섬유(90)가 선단 영역(84)으로 방향지워지고 및/또는 그 내로 연장됨을 정의하도록 지향될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)를 형성하기 위한 시스템(100)의 개요도이다. 도 8은 본 발명에 따른 만곡부 필러(390)를 생산하기 위해 성형 다이(forming die; 306)에 결합될 수 있는 복합재 테이프(160)의 길이를 위한 섬유 축 방향(162) 및/또는 본 발명에 따른 만곡부 필러(390) 내에서 복합재 테이프(160)의 길이를 위한 경사각(96)을 예시한다. 도 8에 있어서, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가 본 발명에 따른 성형 다이(306)에 제공될 수 있다. 성형 다이(306)는 또한 여기서 만곡부 필러 다이(306)로서 칭해질 수 있고, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 수용하고 만곡부 필러(390)를 생산 및/또는 발생시키기 위해 그 안에 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 모으도록 구성될 수 있다. 성형 다이(306)의 실례로 되는, 통상적인 예가 도 9 내지 도 11에 예시되고 여기서 논의된다. 성형 다이(306)를 포함하고 및/또는 만곡부 필러(390)를 형성하기 위해 이용될 수 있는 성형 다이(306) 및/또는 시스템(100)의 부가적인 실례로 되는, 통상적인 예가 참고로 통합되어 전적으로 개시되는, 미국 특허출원 공개 제2014/0034236호에 개시된다.
논의된 바와 같이, 복합재 테이프(160)의 각 길이는 다수의 강화 섬유(90) 및 수지 재료(92)를 포함할 수 있다. 또한 논의된 바와 같이, 주어진 길이의 복합재 테이프(160)의 다수의 강화 섬유(90)는 그 종축(392)에 관하여 소정의 적절한 섬유 각도(164)로 지향될 수 있다. 복합재 테이프(160)의 길이가 만곡부 필러(390)를 형성하기 위해 결합되면 종축(392)은 또한 여기서 만곡부 필러 종축(392)으로 칭해질 수 있다. 이는 도 8에서 164로 더욱 예시되고, 여기서 강화 섬유(90)를 포함하는 다양한 길이의 복합재 테이프(160)의 개략 단면도가 예시된다. 166으로 예시된 바와 같이, 섬유 각도(164)는 0도일 수 있다(예컨대, 섬유 축 방향(162)이 종축(392)에 대해 평행일 수 있다). 이들 상황 하에서, 섬유(90)는 단면에서 어느 정도 원형(circular)을 나타낼 수 있고 및/또는 비교적 작은 단면 영역을 정의할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 168로 예시한 바와 같이, 섬유 각도(164)는, 45도와 같은, 0도와 90도 사이인 유한 각도일 수 있다(예컨대, 섬유 축 방향(162)과 종축(392)은 그 사이에서 45도의 섬유 각도(164)를 정의할 수 있다). 이들 상황 하에서, 섬유(90)는 단면에서 더욱 타원형(oblong)을 나타낼 수 있고 및/또는 비교적 더 큰 단면 영역을 정의할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 170으로 예시한 바와 같이, 섬유 각도(164)는 약 90도일 수 있다(예컨대, 섬유 축 방향(162) 및 종축(392)은 그 사이에서 90도의 섬유 각도(164)를 정의할 수 있다). 이들 상황 하에서, 섬유(90)는 단면에서 선형(linear)을 나타낼 수 있다.
도 9 내지 도 11은 본 발명에 따른 성형 다이(306)의 개략도이다. 성형 다이(306)는 제1 측(332) 및 제2 측(334)을 정의하는 다이 바디(330)를 포함한다. 도 9 및 도 10에 예시한 바와 같이, 제1 측(332)은 (도 8에 예시한 바와 같이) 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 수용하도록 구성되는 다수의 제1 개구(336)를 정의한다. 도 10에 예시한 바와 같이, 다수의 제1 개구는 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 다이 바디(330) 내에서 정의되는 다수의 채널(340)로 향하게 한다. 다수의 채널(340)은 다이 바디(330) 내에서 서로에 따라 모일 수 있고, 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가, 도 11에 예시된 바와 같이, 제2 측(334) 내에서 정의되는, 제2 개구(338)를 통해 성형 다이(306)를 빠져나가기 이전에 다이 바디(330) 내에서 서로에 대해 접촉 및/또는 눌려질 수 있도록 할 수 있다.
도 12는 본 발명에 따른 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법(400)을 나타내는 플로우차트이다. 복합재 구조물은 긴 공극 공간을 정의하기 위해 트랜지션 영역 내에 모이는 다수의 플라이의 복합재 재료를 포함할 수 있다. 만곡부 필러는 긴 공극 공간 내에서 연장되고 및/또는 긴 공극 공간을 정의하는 다수의 플라이의 복합재 재료의 일부분을 지지하도록 구성될 수 있다. 방법(400)은 410에서 만곡부 필러를 모델링하는 것 및/또는 420에서 트랜지션 영역을 모델링하는 것을 포함할 수 있다. 방법(400)은 430에서 긴 공극 공간의 가로 단면 형상(transverse cross-sectional shape)을 결정하는 것과 440에서 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 것을 포함한다. 더욱이, 방법(400)은 450에서 만곡부 필러를 정의하는 다수의 길이의 복합재 테이프의 특성을 결정하는 것과 460에서 복합재 테이프의 층이 진 스택(layered stack)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 방법(400)은 470에서 만곡부 필러를 형성하는 것을 포함할 수 있고, 480에서 복합재 구조물 내에 만곡부 필러를 위치시키는 것을 포함할 수 있다.
410에서 만곡부 필러를 모델링하는 것은 만곡부 필러의 소정의 적절한 특성을 모델링, 확립 및/또는 결정하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 410에서의 모델링은 만곡부 필러의 재료 특성 분야를 모델링하는 것을 포함할 수 있다. 만곡부 필러의 재료 특성 분야의 실례로 되는, 통상적인 예는 만곡부 필러의 강성 분야, 만곡부 필러의 열팽창 계수 분야, 만곡부 필러의 응력 분야, 만곡부 필러의 스트레인 분야, 및/또는 만곡부 필러의 수지 수축 분야를 포함한다. 410에서 모델링하는 것이 소정의 적절한 방식으로 모델링하는 것을 포함할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 410에서의 모델링하는 것은 만곡부 필러의 수학적 모델링 및/또는 만곡부 필러의 유한 요소 분석법을 포함할 수 있다.
420에서 트랜지션 영역을 모델링하는 것은 트랜지션 영역의 소정의 적절한 특성을 모델링, 확립 및/또는 결정하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 420에서 모델링하는 것은, 440에서 결정하는 것을 허용 및/또는 용이하게 하기 위해, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 모델링하는 것을 포함할 수 있다.
420에서 모델링하는 것이 소정의 적절한 상황 하에서 복합재 구조물의 소정의 적절한 부분을 모델링하는 것을 포함할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 420에서 모델링하는 것은 트랜지션 영역을 모델링하는 것, 트랜지션 영역의 경화를 모델링하는 것, 복합재 구조물의 작용 동안 트랜지션 영역을 모델링하는 것, 복합재 구조물을 모델링하는 것, 복합재 구조물의 경화를 모델링하는 것, 및/또는 복합재 구조물의 작용 동안 복합재 구조물을 모델링하는 것을 포함할 수 있다.
430에서 긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 것은 소정의 적절한 방식으로 긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 430에서 결정하는 것은 복합재 구조물, 트랜지션 영역 및/또는 긴 공극 공간을 모델링하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 430에서 결정하는 것은 긴 공극 공간을 측정하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 430에서 결정하는 것은 긴 공극 공간의 원하는 가로 단면 형상을 확립하는 것 및/또는 결정하는 것을 포함할 수 있다.
440에서 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 것은 소정의 적절한 방식으로 트랜지션 영역의 소정의 적절한 재료 특성 분야를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 440에서 결정하는 것은, 402에서 모델링하는 것을 매개로, 복합재 구조물, 트랜지션 영역 및/또는 긴 공극 공간을 모델링하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 440에서 결정하는 것은 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 또 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 440에서 결정하는 것은 트랜지션 영역의 원하는 재료 특성 분야를 확립하는 것 및/또는 결정하는 것을 포함할 수 있다.
440에서 결정하는 것이 소정의 적절한 치수, 치수의 조합, 방향, 및/또는 방향의 조합으로 트랜지션 영역의 소정의 적절한 재료 특성 분야를 결정하는 것을 포함할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다. 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 실례로 되는, 통상적인 예는 트랜지션 영역의 강성 분야, 트랜지션 영역의 열팽창 계수 분야, 트랜지션 영역의 응력 분야, 및/또는 트랜지션 영역의 수지 수축 분야를 포함한다.
440에서 결정하는 것은 트랜지션 영역의 1차원 재료 특성 분야를 결정하는 것, 트랜지션 영역의 2차원 재료 특성 분야를 결정하는 것, 및/또는 트랜지션 영역의 3차원 재료 특성 분야를 결정하는 것을 포함할 수 있다. 더욱 특정되지만 여전히 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 440에서 결정하는 것은 긴 공극 공간을 따라 연장되는 제1 방향으로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 제1 필드 값을 결정하는 것과, 제1 방향에 수직인 제2 방향으로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 제2 필드 값을 결정하는 것, 및/또는 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향으로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 제3 필드 값을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 다른 더욱 특정되지만 여전히 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 440에서 결정하는 것은 또한 트랜지션 영역 내의 다양한 장소에서 재료 특성 분야의 값의 배열(array) 및/또는 그리드(grid)를 확립하는 것을 포함할 수 있다.
부가적으로 또는 대안적으로, 440에서 결정하는 것은 또한 트랜지션 영역 내에서 주 응력 영역을 결정하는 것 및/또는 주 응력 영역 내에서 주 응력 방향을 결정하는 것을 포함할 수 있다. 주 응력 영역은 가장 큰 응력 및/또는 임계 응력 값 보다 더 큰 응력을 갖는 트랜지션 영역의 일부분을 포함할 수 있거나 및/또는 일부분일 수 있다. 주 응력 방향은 응력이 주 응력 영역 내에 인가되는 방향, 또는 평균 방향일 수 있다.
450에서 다수의 길이의 복합재 테이프의 특성을 결정하는 것은 다수의 길이의 복합재 테이프의 소정의 적절한 부분의 소정의 적절한 특성을 결정하는 것 및/또는 확립하는 것을 포함할 수 있다. 450에서 결정하는 것은, 소정의 적절한 기준을 기초로 할 수 있고, 470에서 형성하는 것 이전에, 방법(400) 내에서 소정의 적절한 시퀀스로 수행될 수 있다.
실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 450에서 결정하는 것은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 폭을 결정하는 것 및/또는 확립하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 450에서 결정하는 것은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 두께를 결정하는 것 및/또는 확립하는 것을 포함할 수 있다.
또 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 450에서 결정하는 것은 또한, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프 내에서 섬유 축 방향을 결정하는 것 및/또는 확립하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 450에서 결정하는 것은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및/또는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 만곡부 필러 내에서 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 상대 위치(relative location)를 결정하는 것 및/또는 확립하는 것을 포함할 수 있다.
460에서 복합재 테이프의 층이 진 스택을 형성하는 것은 2 이상의 길이의 복합재 테이프(160)를 포함하는 소정의 적절한 층이 진 스택을 형성하는 것을 포함할 수 있고 470에서 형성하는 것 이전에 수행될 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 복합재 테이프의 층이 진 스택은 제1 섬유 축 방향을 정의하는 제1 길이의 복합재 테이프와 제1 섬유 축 방향과는 다른 제2 섬유 축 방향을 정의하는 제2 길이의 복합재 테이프를 포함할 수 있다. 더욱 특정되지만 여전히 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 제1 섬유 축 방향은 복합재 테이프의 길이의 종축에 대해 적어도 실질적으로 평행으로 될 수 있고(예컨대, 제1 섬유 축 방향은, 도 4에 예시한 바와 같이, 0도의 섬유 각도로 지향될 수 있다), 한편 제2 섬유 축 방향은 복합재 테이프의 길이의 종축에 대해 적어도 실질적으로 수직으로 될 수 있다(예컨대, 제2 섬유 축 방향은, 도 6에 예시한 바와 같이, 90도의 섬유 각도로 지향될 수 있다). 이는 470에서 형성하는 것이 제2 길이의 복합재 테이프를 가공하는 것(shearing) 없이 펄트루젼 공정(pulltrusion process )을 이용해서 수행될 수 있도록 한다.
470에서 만곡부 필러를 형성하는 것은 소정의 적절한 방식으로 만곡부 필러를 형성하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 470에서 형성하는 것은, 472에서, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상에 대응하는 만곡부 필러 단면 형상을 정의하기 위해 다수의 길이의 복합재 테이프를 결합하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 470에서 형성하는 것은 또한, 474에서, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프에서 다수의 길이의 강화 섬유를 지향하는 것을 포함할 수 있다. 각 다수의 길이의 복합재 테이프는 각각의 다수의 길이의 강화 섬유 및 수지 재료를 포함할 수 있고, 각 다수의 길이의 복합재 테이프에서 다수의 길이의 강화 섬유는 각각의 섬유 축 방향을 정의한다.
472에서 결합하는 것은 소정의 적절한 방식으로 결합하는 것을 포함할 수 있고, 만곡부 필러의 외부 표면이 만곡부 필러의 종축에 평행하는 섬유 축 방향을 갖거나, 또는 정의하는 복합재 테이프의 길이에 의해 정의되도록 결합하는 것을 포함할 수 있다. 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 472에서 결합하는 것은 펄트루젼 공정으로 결합하는 것을 포함할 수 있다. 다른 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 472에서 결합하는 것은 또한 프레스 성형 공정(press forming process)으로 결합하는 것을 포함할 수 있다.
더욱 특정되지만 여전히 실례로 되는, 통상적인 예와 같이, 472에서 결합하는 것은 다수의 길이의 복합재 테이프를 성형 다이의 제1 측 상의 다수의 제1 개구로 수용하는 것과, 만곡부 필러를 형성하기 위해 성형 다이 내에서 서로에 대해 다수의 길이의 복합재를 프레싱하는 것, 및 성형 다이의 제2 측 상의 (단일의) 제2 개구로부터 만곡부 필러를 빼내는 것(withdrawing)을 포함할 수 있다. 이들 상황 하에서, 472에서 결합하는 것은 수용하는 것, 프레싱하는 것 및 빼내는 것이 함께 및/또는 동시에 수행되는 적어도 실질적으로 연속 공정일 수 있다. 성형 다이는 다수의 제1 개구와 제2 개구 사이에서 연장되는 다수의 채널을 정의할 수 있고, 474에서 지향하는 것은, 성형 다이를 선택하는 것에 의해 및/또는 성형 다이 내에서 다수의 채널의 구성을 선택하는 것에 의해, 다수의 채널 사이에서 상대적 지향성을 선택하는 것을 포함할 수 있다.
474에서 지향하는 것은 만곡부 필러의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응하거나 및/또는 그를 기초로 하도록 지향하는 것을 포함할 수 있다. 이는 트랜지션 영역과 만곡부 필러 사이의 경계면에서 임계 재료 특성 분야 내로 만곡부 필러의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역의 재료 특성 분야와 매치되도록 지향하는 것을 포함할 수 있다. 임계 재료 특성 분야의 실례로 되는, 통상적인 예가 여기에 개시된다.
440에서 결정하는 것이 주 응력 영역 및/또는 주 응력 방향을 결정하는 것을 포함할 때, 474에서 지향하는 것은 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나가 주 응력 영역 내에 위치하고 및/또는 적어도 실질적으로 주 응력 방향에 대해 실질적으로 평행하게 절렬되는 만곡부 필러의 일부분 내에서 연장되는 각각의 섬유 축 방향을 정의하도록 지향하는 것을 더 포함할 수 있다. 방법(400)이 410에서 모델링하는 것 및/또는 420에서 모델링하는 것을 포함할 때, 474에서 지향하는 것은, 적어도 부분적으로, 410에서 모델링하는 것 및/또는 420에서 모델링하는 것을 기초로 지향하는 것을 포함할 수 있다.
480에서 복합재 구조물 내에 만곡부 필러를 위치시키는 것은 복합재 구조물 내에 만곡부 필러를 위치시키는 것 및/또는 배치하는 것을 포함할 수 있다. 이는 만곡부 필러가 긴 공극 공간 내에서 연장되고 및/또는 긴 공극 공간을 정의하는 다수의 플라이의 복합재 재료를 접촉하도록 위치시키는 것 및/또는 배치하는 것을 포함할 수 있다. 480에서 위치시키는 것에 이어, 방법(400)이 복합재 구조물을 가열하는 것 및/또는 경화하는 것을 더 포함할 수 있음은 본 발명의 범위 내에 있다.
본 발명에 따른 발명 주제의 실례로 되는, 통상적인 예는 이하의 열겨된 문구에서 개시된다:
A1. 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법으로, 복합재 구조물이 긴 공극 공간을 정의하기 위해 트랜지션 영역 내에서 모이는 다수의 플라이의 복합재 재료를 포함하고, 더욱이 만곡부 필러가 긴 공극 공간 내에서 연장되도록 구성되며, 방법이:
긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 단계와;
트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계; 및
만곡부 필러를 형성하는 단계를 갖추어 이루어지고, 형성하는 단계가:
긴 공극 공간의 가로 단면 형상에 대응하는 만곡부 필러 가로 단면 형상을 정의하도록 다수의 길이의 복합재 테이프를 결합하는 단계로서, 각 다수의 길이의 복합재 테이프가 각각의 다수의 길이의 강화 섬유 및 수지 재료를 포함하고, 각 다수의 길이의 복합재 테이프가 섬유 축 방향을 정의하는, 단계와;
적어도 부분적으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 다수의 길이의 강화 섬유를 지향하는 단계;를 갖추어 이루어진다.
A2. 문단 A1의 방법으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상을 결정하는 단계가 복합재 구조물을 모델링하는 단계와 긴 공극 공간을 위한 원하는 가로 단면 형상을 결정하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
A3. 문단 A1-A2 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계가 트랜지션 영역을 모델링하는 단계와, 트랜지션 영역의 경화를 모델링하는 단계, 복합재 구조물의 작용 동안 트랜지션 영역을 모델링하는 단계, 복합재 구조물을 모델링하는 단계, 복합재 구조물의 경화를 모델링하는 단계, 및/또는 복합재 구조물의 작용 동안 복합재 구조물을 모델링하는 단계를 포함한다.
A4. 문단 A1-A3 중 어느 방법으로, 지향하는 단계는 만곡부 필러의 재료 특성 분야가:
(ⅰ) 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응하는 것과;
(ⅱ) 트랜지션 영역과 만곡부 필러 사이의 경계면에서 임계 재료 특성 분야 차이 내로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야와 매치시키는 것; 중 적어도 하나이도록 지향하는 단계를 포함한다.
A5. 문단 A4의 방법으로, 재료 특성 분야 차이는 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하, 또는 1% 이하이다.
A6. 문단 A1-A5 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 트랜지션 영역의 2차원 재료 특성 분야를 결정하는 단계와 트랜지션 영역의 3차원 재료 특성 분야를 결정하는 단계 중 적어도 하나를 포함한다.
A7. 문단 A1-A6 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 긴 공극 공간을 따라 연장되는 제1 방향에서의 제1 분야 값과, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서의 제2 분야 값, 및 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향에서의 제3 분야 값을 갖는다.
A8. 문단 A7의 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 제1 분야 값, 제2 분야 값, 및 제3 분야 값 중 적어도 2개, 및 선택적으로 모두를 결정하는 단계를 포함한다.
A9. 문단 A7-A8 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 제2 분야 값 및 제3 분야 값을 결정하는 단계를 포함한다.
A10. 문단 A1-A9 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 강성 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 강성 분야를 포함한다.
A11. 문단 A1-A10 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 열팽창 계수 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 열팽창 계수 분야를 포함한다.
A12. 문단 A1-A11 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 응력 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 응력 분야를 포함한다.
A13. 문단 A1-A12 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 결정하는 단계는 트랜지션 영역 내에서 주 응력 영역을 결정하는 단계와 주 응력 영역 내에서 주 응력 방향을 결정하는 단계를 포함하고, 더욱이 지향하는 단계는 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나가 주 응력 영역 내에 위치되고 주 응력 방향에 대해 적어도 실질적으로 평행하는 만곡부 필러의 일부분 내에서 연장되는 각각의 섬유 축 방향을 정의하도록 지향하는 단계를 포함한다.
A14. 문단 A1-A13 중 어느 방법으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 복합재 구조물의 경화 동안 다수의 플라이의 복합재 재료 내에서 수지 재료의 수축에 대응하는 트랜지션 영역의 수지 수축 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 복합재 구조물의 경화 동안 만곡부 필러 내에서 수지 재료의 수축에 대응하는 만곡부 필러의 수지 수축 분야를 포함한다.
A15. 문단 A1-A14 중 어느 방법으로, 방법은 만곡부 필러를 모델링하는 단계를 더 포함하고, 더욱이 지향하는 단계는 모델링하는 단계를 기초로 지향하는 단계를 포함한다.
A16. 문단 A1-A15 중 어느 방법으로, 결합하는 단계 이전에, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상과 트랜지션 영역의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 폭을 결정하는 단계를 더 포함한다.
A17. 문단 A1-A16 중 어느 방법으로, 결합하는 단계 이전에, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상과 트랜지션 영역의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 두께를 결정하는 단계를 더 포함한다.
A18. 문단 A1-A17 중 어느 방법으로, 결합하는 단계 이전에, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및 트랜지션 영역의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프 내에서 섬유 축 방향을 결정하는 단계를 더 포함한다.
A19. 문단 A1-A18 중 어느 방법으로, 결합하는 단계 이전에, 방법은, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간의 가로 단면 형상 및 트랜지션 영역의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 만곡부 필러 내에서 각 다수의 길이의 복합재 테이프의 상대 위치를 확립하는 단계를 더 포함한다.
A20. 문단 A1-A19 중 어느 방법으로, 결합하는 단계 이전에, 방법은 적어도 제1 길이의 복합재 테이프와 제2 길이의 복합재 테이프를 포함하는 층이 진 스택의 복합재 테이프를 형성하는 단계를 더 포함하고, 제1 길이의 복합재 테이프의 제1 섬유 축 방향은 제2 길이의 복합재 테이프의 제2 섬유 축 방향과는 다르다.
A21. 문단 A1-A20 중 어느 방법으로, 결합하는 단계는 만곡부 필러의 외부 표면을 정의하는 각 다수의 길이의 복합재 테이프가 만곡부 필러의 종축에 평행하는 섬유 축 방향을 정의하도록 결합하는 단계를 포함한다.
A22. 문단 A1-A21 중 어느 방법으로, 결합하는 단계는 펄트루젼 공정으로 결합하는 단계를 포함한다.
A23. 문단 A1-A22 중 어느 방법으로, 결합하는 단계는 프레스 성형 공정으로 결합하는 단계를 포함한다.
A24. 문단 A1-A23 중 어느 방법으로, 결합하는 단계는:
(ⅰ) 다수의 길이의 복합재 테이프를 성형 다이의 제1 측 상의 다수의 제1 개구로 수용하는 단계와;
(ⅱ) 만곡부 필러를 형성하기 위해 성형 다이 내에서 서로에 대해 다수의 길이의 복합재 테이프를 프레싱하는 단계; 및
(ⅲ) 성형 다이의 제2 측 상의 제2 개구로부터 만곡부 필러를 빼내는 단계;를 포함하고, 수용하는 단계와, 프레싱하는 단계, 및 빼내는 단계가 동시에 수행된다.
A25. 문단 A24의 방법으로, 성형 다이는 다수의 제1 개구 및 제2 개구 사이에서 연장되는 다수의 채널을 정의하고, 더욱이 지향하는 단계는 다수의 채널 간에서 상대적 지향성을 선택하는 단계를 포함한다.
A26. 문단 A1-A25 중 어느 방법으로, 방법은 복합재 구조물 내에 만곡부 필러를 위치시키는 단계를 더 포함한다.
B1. 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러로서, 복합재 구조물이 긴 공극 공간을 정의하기 위해 트랜지션 영역 내에 모이는 다수의 플라이의 복합재 재료를 포함하고, 다수의 플라이의 복합재 재료가 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 정의하며, 더욱이 만곡부 필러가 긴 공극 공간 내에서 연장되도록 구성되고, 만곡부 필러가:
다수의 길이의 복합재 테이프를 구비하여 구성되고;
각 다수의 길이의 복합재 테이프가 각각의 다수의 길이의 강화 섬유와 수지 재료를 포함하고;
각 다수의 길이의 복합재 테이프에서 다수의 길이의 강화 섬유가 섬유 축 방향을 정의하고;
더욱이 각 다수의 길이의 복합재 테이프가, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야를 기초로 선택되는 각각의 섬유 축 방향을 정의한다.
B2. 문단 B1의 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 2차원 재료 특성 분야 및 트랜지션 영역의 3차원 재료 특성 분야 중 적어도 하나이다.
B3. 문단 B1-B2 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는:
(ⅰ) 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응하는 것과;
(ⅱ) 트랜지션 영역과 만곡부 필러 사이의 경계면에서 임계 재료 특성 분야 차이 내로 트랜지션 영역의 재료 특성 분야와 매치시키는 것; 중 적어도 하나이다.
B4. 문단 B6의 만곡부 필러로서, 임계 재료 특성 분야 차이가 트랜지션 영역의 재료 특성 분야의 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 20% 이하, 15% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하, 또는 1% 이하이다.
B5. 문단 B3-B4 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 2차원 재료 특성 분야 및 만곡부 필러의 3차원 재료 특성 분야 중 적어도 하나이다.
B6. 문단 B3-B5 중 어느 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 긴 공극 공간을 따라 연장되는 제1 방향에서 제1 분야 값과, 제1 방향에 수직인 제2 방향에서 제2 분야 값, 및 제1 방향 및 제2 방향에 수직인 제3 방향에서 제3 분야 값을 갖는다.
B7. 문단 B6의 만곡부 필러로서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 제1 방향, 제2 방향, 및 제3 방향의 적어도 2개, 선택적으로 모두에서 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응한다.
B8. 문단 B6-B7 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 제2 방향 및 제3 방향에서 트랜지션 영역의 재료 특성 분야에 대응한다.
B9. 문단 B1-B8 중 어느 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 강성 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 강성 분야를 포함한다.
B10. 문단 B1-B9 중 어느 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 열팽창 계수 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 열팽창 계수 분야를 포함한다.
B11. 문단 B1-B10 중 어느 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 트랜지션 영역의 응력 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 만곡부 필러의 응력 분야를 포함한다.
B12. 문단 B11의 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 응력 분야는 트랜지션 영역 내에서 주 응력 영역과 주 응력 영역 내에서 주 응력 방향을 정의한다.
B13. 문단 B12의 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나는 주 응력 영역 내에 위치되고 주 응력 방향에 적어도 실질적으로 평행하는 각각의 섬유 축 방향을 정의한다.
B14. 문단 B12-B13 중 어느 만곡부 필러로서, 주 응력 방향이 긴 공극 공간의 종축에 대해 수직으로 측정된다.
B15. 문단 B12-B14 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러를 통해 지나고 주 응력 영역에 대해 수직인 하나의, 또는 소정의 평면은 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나의 다수의 길이의 강화 섬유와 교차한다.
B16. 문단 B1-B15 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러는 만곡부 필러의 종축에 수직인 평면 내에서 선단 영역을 정의하고, 더욱이 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나는 선단 영역으로 방향지워지는 각각의 섬유 축 방향을 정의한다.
B17. 문단 B1-B16 중 어느 만곡부 필러로서, 트랜지션 영역의 재료 특성 분야는 복합재 구조물의 경화 동안 다수의 플라이의 복합재 재료 내에서 수지 재료의 수축을 설명하는 트랜지션 영역의 수지 수축 분야를 포함하고, 선택적으로 만곡부 필러의 재료 특성 분야는 복합재 구조물의 경화 동안 만곡부 필러 내에서 수지 재료의 수축을 설명하는 만곡부 필러의 수지 수축 분야를 포함한다.
B18. 문단 B1-B17 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프는 만곡부 필러 내에서 서로 물리적으로 접촉한다.
B19. 문단 B1-B18 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러는 적어도 실질적으로, 선택적으로 완전하게, 긴 공극 공간을 채운다.
B20. 문단 B1-B19 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 플라이의 복합재 재료는 복합재 재료의 제1 플라이, 복합재 재료의 제2 플라이, 및 복합재 재료의 제3 플라이를 포함하고, 복합재 재료의 제1 플라이와 복합재 재료의 제2 플라이는 그 사이에서 제1 접촉 영역을 정의하고, 복합재 재료의 제2 플라이와 복합재 재료의 제3 플라이는 그 사이에서 제2 접촉 영역을 정의하고, 복합재 재료의 제3 플라이와 복합재 재료의 제1 플라이는 그 사이에서 제3 접촉 영역을 정의하고, 더욱이 제1 접촉 영역, 제2 접촉 영역 및 제3 접촉 영역은 긴 공극 공간 내에서 종료된다.
B21. 문단 B1-B20 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프는 서로 동일 평면이 아니다.
B22. 문단 B1-B21 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 하나의 길이의 복합재 테이프는 다른 다수의 길이의 복합재 테이프와 직접 물리적 접촉에 있고 공동 평면이 아니다.
B23. 문단 B1-B22 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러는 서로로부터 다수의 길이의 복합재 테이프를 분리하는 분리 수지 재료를 포함하지 않는다.
B24. 문단 B1-B23 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러는 서로로부터 다수의 길이의 복합재 테이프를 분리하는 열가소성 수지 재료를 포함하지 않는다.
B25. 문단 B1-B24 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프 중 적어도 선택된 길이의 복합재 테이프는 다수의 길이의 복합재 테이프의 나머지의 적어도 일부분에 관하여 경사각으로 배열된다.
B26. 문단 B25의 만곡부 필러로서, 복합재 테이프의 선택된 길이는 제1 길이의 복합재 테이프이고, 경사각은 제1 경사각이며, 더욱이 만곡부 필러는 제1 길이의 복합재 테이프와 다수의 길이의 복합재 테이프의 나머지의 부분과 관련하여 제2 경사각으로 배열되는 제2 길이의 복합재 테이프를 포함한다.
B27. 문단 B25-B26 중 어느 만곡부 필러로서, 경사각은 적어도 5도, 적어도 10도, 적어도 15도, 적어도 20도, 적어도 25도, 적어도 30도, 적어도 35도, 적어도 40도, 또는 적어도 45도이다.
B28. 문단 B25-B27 중 어느 만곡부 필러로서, 경사각은 90도 이하, 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 또는 40도 이하이다.
B29. 문단 B25-B28 중 어느 만곡부 필러로서, 경사각은 만곡부 필러의 가로 단면에서 측정된다.
B30. 문단 B1-B29 중 어느 만곡부 필러로서, 만곡부 필러는 삼각형 가로 단면 형상, 쐐기형 가로 단면 형상, 및 베이스 및 다수의 집중적으로 각도지워진 측면을 정의하는 가로 단면 형상 중 적어도 하나를 정의한다.
B31. 문단 B1-B29 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프는 적어도 2개, 적어도 4개, 적어도 6개, 적어도 8개, 적어도 10개, 적어도 15개, 적어도 20개, 적어도 30개, 적어도 40개, 적어도 50개, 적어도 60개, 또는 적어도 80개의 길이의 복합재 테이프를 포함한다.
B32. 문단 B31의 만곡부 필러로서, 만곡부 필러에 포함되는 다수의 길이의 복합재 테이프는 만곡부 필러의 길이에 따라 변한다.
B33. 문단 B1-B32 중 어느 만곡부 필러로서, 각 다수의 길이의 복합재 테이프는 길이 및 폭을 정의한다.
B34. 문단 B33의 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프의 일부분의 길이는:
(i) 적어도 1m, 적어도 2m, 적어도 3m, 적어도 4m, 적어도 5m, 적어도 6m, 적어도 7m, 적어도 8m, 적어도 9m, 적어도 10m, 적어도 15m, 또는 적어도 20m와;
(ii) 50m 이하, 40m 이하, 30m 이하, 25m 이하, 20m 이하, 15m 이하, 10m 이하, 또는 5m 이하;
중 적어도 하나이다.
B35. 문단 B33-B34 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프의 일부분의 폭은:
(i) 적어도 3mm, 적어도 4mm, 적어도 5mm, 적어도 6mm, 적어도 7mm, 적어도 8mm, 적어도 9mm, 적어도 10mm, 적어도 11mm, 적어도 12mm, 적어도 14mm, 적어도 16mm, 적어도 18mm, 적어도 20mm, 또는 적어도 24mm와;
(ii) 50mm 이하, 45mm 이하, 40mm 이하, 35mm 이하, 30mm 이하, 25mm 이하, 20mm 이하, 18mm 이하, 16mm 이하, 14mm 이하, 12mm 이하, 10mm 이하, 8mm 이하, 6mm 이하, 또는 4mm 이하;
중 적어도 하나이다.
B36. 문단 B34-B35 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 복합재 테이프의 부분은 적어도 한 가지 길이의 복합재 테이프, 두 가지 길이의 복합재 테이프, 세 가지 길이의 복합재 테이프, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 25%, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 50%, 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 75%, 또는 다수의 길이의 복합재 테이프의 100%를 포함한다.
B37. 문단 B1-B36 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 길이의 강화 섬유는 카본, 티타늄, 알루미늄, 유리, 및 금속 중 적어도 하나로 형성된다.
B38. 문단 B1-B37 중 어느 만곡부 필러로서, 각 다수의 강화 섬유의 섬유 종축은 섬유 축 방향에 실질적으로 평행하고, 만곡부 필러는 만곡부 필러 종축을 정의하며, 더욱이 섬유 축 방향은 만곡부 필러 종축에 관하여 섬유 각도에 대해 평행하고 섬유 각도로 지향되는 것 중 하나이다.
B39. 문단 B38의 만곡부 필러로서, 섬유 각도는:
(i) 적어도 5도, 적어도 10도, 적어도 15도, 적어도 20도, 적어도 25도, 적어도 30도, 적어도 35도, 적어도 40도, 또는 적어도 45도; 및
(ii) 85도 이하, 80도 이하, 75도 이하, 70도 이하, 65도 이하, 60도 이하, 55도 이하, 50도 이하, 또는 40도 이하;
중 적어도 하나의 섬유 각도를 포함한다.
B40. 문단 B1-B39 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 강화 섬유는 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 일부 내에서 2차원 배열을 형성하고, 선택적으로 2차원 배열은 강화 섬유의 메시, 직조 구조, 직물, 및 임의 배열 중 적어도 하나를 포함한다.
B41. 문단 B1-B40 중 어느 만곡부 필러로서, 다수의 강화 섬유는 다수의 길이의 복합재 테이프의 적어도 일부 내에서 3차원 배열을 형성하고, 선택적으로 3차원 배열은 강화 섬유의 메시, 직조 구조, 직물, 임의 배열, 및 서로의 상부 상에 스택되는 강화 섬유의 2 이상의 2차원 배열 중 적어도 하나를 포함한다.
C1. 긴 공극 공간을 정의하기 위해 트랜지션 영역 내에 모이는 다수의 플라이의 복합재 재료와;
문단 B1-B41 중 어느 만곡부 필러를 구비하여 구성되고, 만곡부 필러가 공극 공간 내에서 연장되는 복합재 구조물.
C2. 문단 C1의 복합재 구조물로서, 만곡부 필러는 다수의 플라이의 복합재 재료에 동작적으로 부착된다.
C3. 문단 C1-C2 중 어느 복합재 구조물로서, 복합재 구조물은 항공기, 항공기의 일부분, 항공기의 동체 배럴(fuselage barrel), 항공기의 동체 배럴의 일부분, 항공기의 날개, 항공기의 날개의 일부분, 항공기의 안정판, 및 항공기의 안정판의 일부분 중 적어도 하나를 포함한다.
여기서 이용되는 바와 같이, 용어 "선택적" 및 "선택적으로"는, 장치의 하나 이상의 구성요소 또는 특징의 작동, 이동, 구성, 또는 다른 행위를 변경할 때, 특정의 작동, 이동, 구성, 또는 다른 행위가 장치의 양상의, 또는 하나 이상의 구성요소의, 사용자 조작의 직접 또는 간접 결과임을 의미한다.
여기서 이용되는 바와 같이, 용어 "채택된" 및 "구성된"은 요소, 구성요소, 또는 다른 주제가 주어진 기능을 수행하도록 설계되거나 및/또는 의도됨을 의미한다. 따라서, 용어 "채택된" 및 "구성된"의 이용은 주어진 요소, 구성요소, 또는 다른 주제가 주어진 기능을 단순히 수행할 수는 있지만, 요소, 구성요소, 및/또는 다른 주제가 기능을 수행하는 목적을 위해 특별히 선택되고, 생성되고, 구현되고, 이용되고, 프로그램되고, 및/또는 설계됨을 의미하는 것으로 해석되어서는 안된다. 특정 기능을 수행하도록 채택되는 것으로 열거되는 요소, 구성요소, 및/또는 다른 열거된 주제는 해당 기능을 수행하도록 구성되는 것으로 부가적으로 또는 대안적으로 설명될 수 있고, 그리고 그 반대로 설명될 수 있음은 또한 본 발명의 범위 내에 있다. 마찬가지로, 특정 기능을 수행하도록 구성되는 것으로 열거되는 주제는 해당 기능을 수행하도록 동작하는 것으로 부가적으로 또는 대안적으로 설명될 수 있다.
여기에 개시된 장치 및 방법의 단계의 다양한 개시된 요소는 본 발명에 따른 모든 장치 및 방법에 요구되지 않고, 본 발명은 여기에 개시된 다양한 요소 및 단계의 모든 신규하고 자명하지 않은 조합 및 하위 조합을 포함한다. 더욱이, 여기에 개시된 다양한 요소 및 단계 중 하나 이상은 개시된 장치 또는 방법의 전체로부터 분리되고 멀어지는 독립적 발명 주제를 정의할 수 있다. 따라서, 이러한 발명 주제는 여기서 특별히 개시된 특정 장치 및 방법과 관련되도록 요구되지 않고, 이러한 발명 주제는 여기서 특별히 개시되지 않은 장치 및/또는 방법에서 유용성을 찾을 수 있다.

Claims (15)

  1. 복합재 구조물(30)을 위한 만곡부 필러(390)를 형성하는 방법(400)으로, 복합재 구조물(30)이 긴 공극 공간(38)을 정의하기 위해 트랜지션 영역(40) 내에서 모이는 다수의 플라이의 복합재 재료(31)를 포함하고, 더욱이 만곡부 필러(390)가 긴 공극 공간(38) 내에서 연장되도록 구성되며, 방법(400)이:
    긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상을 결정하는 단계와;
    트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 결정하는 단계; 및
    만곡부 필러(390)를 형성하는 단계를 갖추어 이루어지고, 형성하는 단계가:
    긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상에 대응하는 만곡부 필러(390) 가로 단면 형상을 정의하도록 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 결합하는 단계로서, 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가 각각의 다수의 길이의 강화 섬유(90) 및 수지 재료(92)를 포함하고, 더욱이 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가 섬유 축 방향(162)을 정의하는, 단계와;
    적어도 부분적으로, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 다수의 길이의 강화 섬유(90)를 지향하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상을 결정하는 단계가 복합재 구조물(30)을 모델링하는 단계와 긴 공극 공간(38)을 위한 원하는 가로 단면 형상을 결정하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    지향하는 단계가 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응하도록 지향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    지향하는 단계는 만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)과 만곡부 필러(390) 사이의 경계면(70)에서 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야의 20% 내로 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야와 매치되도록 지향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 결정하는 단계가 트랜지션 영역(40)의 2차원 재료 특성 분야를 결정하는 단계와 트랜지션 영역(40)의 3차원 재료 특성 분야를 결정하는 단계 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 강성 분야, 트랜지션 영역(40)의 열팽창 계수 분야, 및 트랜지션 영역(40)의 응력 분야(80) 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 결정하는 단계가 트랜지션 영역(40) 내에서 주 응력 영역(80)을 결정하는 단계와 주 응력 영역(80) 내에서 주 응력 방향(82)을 결정하는 단계를 포함하고, 더욱이 지향하는 단계는 다수의 길이의 복합재 테이프(160) 중 적어도 하나가 주 응력 영역(80) 내에 위치되고 주 응력 방향(82)에 대해 적어도 실질적으로 평행하는 만곡부 필러(390)의 일부분 내에서 연장되는 각각의 섬유 축 방향(162)을 정의하도록 지향하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    결합하는 단계 이전에, 방법(400)이, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상 및 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160) 내에서 섬유 축 방향(82)을 결정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    결합하는 단계 이전에, 방법(400)이, 적어도 부분적으로, 긴 공극 공간(38)의 가로 단면 형상 및 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야 중 적어도 하나를 기초로 만곡부 필러(390) 내에서 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)의 상대 위치를 확립하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    결합하는 단계가 만곡부 필러(390)의 외부 표면을 정의하는 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가 만곡부 필러(390)의 종축(392)에 평행하는 섬유 축 방향(162)을 정의하도록 결합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    결합하는 단계가:
    (ⅰ) 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 성형 다이(306)의 제1 측(332) 상의 다수의 제1 개구(336)로 수용하는 단계와;
    (ⅱ) 만곡부 필러(390)를 형성하기 위해 성형 다이(306) 내에서 서로에 대해 다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 프레싱하는 단계; 및
    (ⅲ) 성형 다이(306)의 제2 측(334) 상의 제2 개구(338)로부터 만곡부 필러(390)를 빼내는 단계;를 포함하고, 수용하는 단계와, 프레싱하는 단계, 및 빼내는 단계가 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    방법(400)이 복합재 구조물(30) 내에 만곡부 필러(390)를 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러를 형성하는 방법.
  13. 복합재 구조물(30)을 위한 만곡부 필러(390)로서, 복합재 구조물(30)이 긴 공극 공간(38)을 정의하기 위해 트랜지션 영역(40) 내에 모이는 다수의 플라이(48)의 복합재 재료(31)를 포함하고, 다수의 플라이(48)의 복합재 재료(31)가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 정의하며, 더욱이 만곡부 필러(390)가 긴 공극 공간(38) 내에서 연장되도록 구성되고, 만곡부 필러(390)가:
    다수의 길이의 복합재 테이프(160)를 구비하여 구성되고;
    각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가 각각의 다수의 길이의 강화 섬유(90)와 수지 재료(92)를 포함하고;
    각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)에서 다수의 길이의 강화 섬유(90)가 섬유 축 방향(162)을 정의하고;
    더욱이 각 다수의 길이의 복합재 테이프(160)가, 적어도 부분적으로, 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 기초로 선택되는 각각의 섬유 축 방향(162)을 정의하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러.
  14. 제13항에 있어서,
    만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야에 대응하는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러.
  15. 제13항에 있어서,
    만곡부 필러(390)의 재료 특성 분야가 트랜지션 영역(40)과 만곡부 필러(390) 사이의 경계면(70)에서 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야의 20% 내로 트랜지션 영역(40)의 재료 특성 분야를 매치시키는 것을 특징으로 하는 복합재 구조물을 위한 만곡부 필러.
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