KR20170138035A

KR20170138035A - 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR20170138035A
Application number: KR1020170051684A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 로버츠 리차드
Original assignee: 더 보잉 컴파니
Priority date: 2016-06-06
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2017-12-14
Also published as: KR102220831B1; EP3266595B1; JP6616352B2; US11331864B2; CA2962874C; US20170348920A1; EP3266595A1; JP2018020550A; AU2016203751A1; CA2962874A1; AU2016203751B2

Abstract

복합재 프리폼(10)에 수지를 주입하기 위한 방법 및 시스템이 공지되어 있다. 복합재 프리폼(10)은 툴의 상부 툴 표면(111)에 배치된다. 제1 진공 배깅 필름(130)은 복합재 프리폼(10)을 덮고 밀봉된 제1 체임버(140)을 형성하기 위해 툴 표면(111) 위에 배치된다. 브리지 구조(120)는 복합재 프리폼(10)의 영역(16) 위에 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 배치된다. 브리지 구조(130)는 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 공동(122)을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 갖는다. 제2 진공 배깅 필름(160)은 밀봉된 제2 체임버(163)을 형성하기 위해 제1 진공 배깅 필름(130)과 브리지 구조(120) 위에 배치된다. 수지 공급부(141)는 복합재 프리폼(10)의 상류 측에서 제1 체임버(140)와 연통한다. 적어도 부분적인 진공 압력은 수지로 복합재 프리폼(10)을 주입하는, 제1 체임버(140)를 통해 수지 공급부(141)로부터 수지를 유도하기 위한 압력차를 형성하기 위해 복합재 프리폼(10)의 하류 측에 제1 체임버(140)에 적용된다. 적어도 부분적인 진공 압력은 복합재 프리폼(10)에 주입하는 동안, 공동(!22)에 포함되는, 제2 체임버(163)에 적용된다. 제2 진공 배깅 필름(160)의 외부는 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안 외부 압력에 노출된다. 외부 압력은 제1 및 제2 체임버(140, 163)에 적용된 압력을 초과하여, 영역의 외측에서 복합재 프리폼(10)을 압축하기 위해 영역(16)의 외측에서 복합재 프리폼(10)에 작용한다. 제2 진공 배깅 필름(160)은 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안 브리지 구조(120)로 외부 압력에 대해 지지된다.

Description

복합재 프리폼에 수지를 주입하는 방법 및 시스템{Method and system for resin infusing a composite preform}

본 발명은 복합재 구조의 제작에 대한 것으로, 특히 복합재 프리폼(preform)에 수지를 주입하는 방법 및 시스템에 대한 것이다.

복합재 구조를 제작하는 현재의 방법은, 복합재 구조를 형성하기 위해 수지의 경화 이전에 복합재 섬유로 형성된 각각의 다중 플라이(ply)로 형성된 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 수지 주입 공정을 활용한다. 현재 방법에 따라, 복합재 프리폼(preform)은 툴(tool) 표면에 놓이고 진공 배깅 필름(vacuum bagging film)은 복합재 프리폼을 덮도록 툴 표면 위에 배치되고, 툴 표면과 진공 배깅 필름 사이에 밀봉 체임버(chamber)를 형성하기 위해 밀봉된다. 수지 공급부로부터 복합재 프리폼을 통해 수지를 유도하는, 상류의 수지 공급부와 하류 말단의 밀봉 체임버 사이의 압력차를 만들어내는 밀봉 체임버의 하류 말단으로의, 진공 압력의 적용을 통해 수지는 복합재 프리폼을 통하여 주입된다. 수지가 프리폼을 통과하여 주입되고 나면, 전체 조립체는 통상적으로 오븐에서 가열되고, 수지가 경화됨으로써 복합재 구조를 형성한다.

수지는 프리폼의 측면을 가로질러 균등하게 진행할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있는 파면(wavefront) 형태로 복합재 프리폼을 통하여 주입된다. 파면을 가로지르는 수지 주입의 속도는 복합재 프리폼의 크기와 더불어 수지의 점도 또는 복합재 프리폼의 투과성(permeability)과 같은 다른 요인들로 제한될 수 있다. 복합재 프리폼의 기하학적 변화, 특히 두께의 변화는 또한 수지 주입의 국부적인 속도에 영향을 준다. 복합재 프리폼의 두꺼운 구역은 두꺼운 구역을 완전히 주입시키기 위해 늘어난 부피의 수지를 필요로 한다. 두꺼운 구역을 통한 주입 속도가 불충분할 경우, 국부적인 건조한 지점 또는 수지 부족을 초래할 수도 있다. 건조한 지점이 나타날 수 있는 국부적으로 두꺼워진 구역의 형태는, 두꺼워진 구역을 형성하기 위해 추가적인 플라이가 활용되는, "패드업(padup)" 형태이다. 패드업은 통상적으로 금속 피팅(fitting) 부착지점과 같이 증가된 국부 응력을 받는 복합재 구조의 영역에 사용된다. 국부적인 건조한 지점 또는 수지 부족은 또한 특정한 수지 주입 계획 또는 다른 국부적인 기하학적 요인들을 포함하는, 다른 요인들로부터 야기될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것이다.

본 발명은 일반적으로 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 방법 및 시스템에 대한 것이다. 본 발명의 실시예에 따라, 브리지 구조체(bridge structure)가 이중 진공 배깅 필름 배치에 활용된다. 브리지 구조체는 복합재 프리폼의 구역 위의 제1 (하부) 진공 배깅 필름 위에 위치되고 복합재 프리폼을 주입하는 동안 가해진 외부 대기압에 대해 상부 (제2) 진공 배깅 필름을 지지한다. 따라서, 제1 진공 배깅 필름은 브리지 구조체 밑의 공동에 위치한 대기압 영향을 받지 않으므로, 복합재 프리폼은 영역 내의 대기압 하에서 압축되지 않는다. 따라서, 복합재 영역의 투과성은 압축에 의해 감소되지 않으며, 수지 주입 중 증가된 수지의 흐름을 촉진하여, 복합재 프리폼의 영역이 완전하게 수지 주입되는 것을 보장하는데 도움을 준다.

하나의 실시예에 따라, 본 발명은 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 방법을 제공한다. 복합재 프리폼은 툴의 상부 툴 표면에 위치된다. 제1 진공 배깅 필름은 복합재 프리폼을 덮고 툴 표면과 제1 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제1 체임버를 형성하기 위해 툴 표면 위에 배치된다. 브리지 구조체는 복합재 프리폼의 영역 위에 제1 진공 배깅 필름 위에 배치된다. 브리지 구조체는 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 갖는다. 제2 진공 배깅 필름은 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성하기 위해 제1 진공 배깅 필름과 브리지 구조체 위에 배치된다. 수지 공급부는 복합재 프리폼의 상류에서 제1 체임버와 연통된다. 제1 체임버를 통해 수지 공급부로부터 수지를 유도하도록 압력차를 설정하기 위해, 적어도 부분적인 진공 압력은 복합재 프리폼의 하류측에서 제1 체임버로 적용되며, 수지를 복합재 프리폼에 주입하게 된다. 복합재 프리폼에 주입하는 동안, 적어도 부분적인 진공 압력이 공동을 포함하는 제2 체임버에 가해진다. 제2 진공 배깅 필름의 외부는 복합재 프리폼에 주입하는 동안 외부 압력에 노출된다. 외부 압력은 제1 및 제2 체임버에 가해진 압력을 초과하게 되어, 영역의 복합재 프리폼 바깥쪽을 압축하도록 영역의 복합재 프리폼 외측에 가해진다. 제2 진공 배깅 필름은 복합재 프리폼에 주입하는 동안 브리지 구조체로 외부 압력에 대해 지지된다.

통상적으로, 외부 압력은 실질적으로 대기압과 같거나 더 크다.

바람직한 실시예에서, 브리지 구조체를 배치하는 단계는 수지의 부족함에 민감한 복합재 프리폼의 영역 위에 브리지 구조체를 배치하는 단계를 포함한다.

복합재 프리폼을 배치하는 단계는 툴 표면에 비-균일한 두께를 가진 복합재 프리폼을 배치하는 단계를 포함할 수 있다. 브리지 구조체를 배치하는 단계는 복합재 프리폼의 평균 두께보다 더 큰 두께를 가진 복합재 프리폼의 영역 위에 브리지 구조체를 배치하는 단계를 포함할 수 있다.

제2 실시예에 따라서, 본 발명은 복합재 구조를 제작하는 방법을 제공한다. 복합재 프리폼은 수지 주입된 복합재 프리폼을 형성하기 위해 상기 정의된 제1 실시예의 방법에 따라 수지가 주입된다. 수지 주입된 복합재 프리폼은 이후 경화된다.

어떤 실시예에서, 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 단계 다음으로, 복합재 프리폼에 주입하는 동안 가해진 적어도 부분적인 진공 압력을 초과하여 가해진 압력으로, 공동을 포함하는 제2 체임버에 압력이 가해질 수 있다.

다른 실시예에서, 수지 주입된 복합재 프리폼을 경화시키는 단계는 수지 주입된 복합재 프리폼을 경화 온도로 가열하는 단계를 포함하며, 브리지 구조체가 가열 동안 구조적으로 약해지고, 공동을 붕괴시키므로, 브리지 구조체는 수지 주입된 복합재 프리폼의 경화 중 제2 진공 배깅 필름을 지지하지 못한다. 따라서, 외부 압력은 복합재 프리폼의 영역에서 다음의 수지 주입을 수행할 수 있게 한다.

하나 이상의 특정한 실시예에서, 브리지 구조체를 배치하는 단계는 경화 온도 또는 그 이하의 용융 온도를 가진 열가소성 물질로 형성된 브리지 구조체를 배치시키는 단계를 포함할 수 있으며, 상기 브리지 구조체는 용융에 의해 구조적으로 약해질 수 있다.

열가소성 물질은 110도에서 160도 사이, 바람직하게는 120도에서 140도 사이의 용융 온도를 가질 수 있다.

제3 실시예에 따라서, 본 발명은 복합재 프리폼에 수지를 주입하기 위한 수지 주입 시스템을 제공한다. 시스템은 수지가 주입될 복합재 프리폼을 수용하는 상부 툴 표면을 가진 툴를 포함한다. 제1 진공 배깅 필름은 제1 진공 배깅 필름과 툴 표면 사이에 밀봉된 제1 체임버를 형성하기 위해 복합재 프리폼을 덮는다. 제2 진공 배깅 필름은 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성하기 위해 상기 제1 진공 배깅 필름을 덮는다. 브리지 구조체는 복합재 프리폼의 영역 위의 제2 체임버에 배치된다. 브리지 구조체는 제2 진공 배깅 필름을 지지하고 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 구비한다. 수지 공급은 복합재 프리폼의 상류측에서 제1 체임버와 연통한다. 진공 공급원은 복합재 프리폼의 하류측에서 제1 체임버와 연통한다. 진공 공급원은 공동을 포함하는, 제2 체임버와 연통한다.

복합재 프리폼은 비-균일한 두께를 가질 수 있다. 복합재 프리폼의 영역은 복합재 프리폼의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 가질 수 있다.

어떤 실시예에서, 브리지 구조체는 수지의 경화 온도 또는 그 이하의 온도에서 구조적으로 약해지도록 구성된다.

특정 실시예에서, 브리지 구조체는 경화 온도에서 또는 그 이하의 용융 온도를 가진 열가소성 물질로 형성된다. 상기 실시예에서, 브리지 구조체는 용융에 의해 구조적으로 약해지도록 구성된다.

열가소성 물질은 110도에서 160도 사이, 더욱 바람직하게 120도에서 140도 사이의 용융 온도를 가질 수 있다.

하나 이상의 실시예에서, 브리지 구조체는 지붕과, 지붕의 둘레부로부터 제1 진공 배깅 필름에 배치된 브리지 구조체의 가장자리에 종속하는 적어도 하나의 벽을 구비한다.

브리지 구조체는 지붕의 둘레부의 양쪽 측면에 종속하는 한 쌍의 벽을 가질 수 있다.

대안으로서, 브리지 구조체는 지붕의 둘레부에 대해 연장되는 하나의 벽을 가질 수 있다.

하나 이상의 바람직한 실시예에서, 각각의 벽은 제1 진공 배깅 필름에 의해 지지되는 풋(foot)을 형성하기 위해 가장자리를 향해 바깥쪽으로 벌어질 수 있다. 풋의 두께는 가장자리로 테이퍼질 수 있다.

전술한 특징들은 본 발명의 다양한 실시예들에서 독립적으로 구현될 수 있거나 또는 당업자에 의해 인지되는 것처럼 다른 실시예들에서 조합될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참고하여, 오직 예시의 방식을 통해 다음에서 설명될 것이다:
도 1은 제1 실시예에 따른 복합재 프리폼에 수지를 주입하기 위한 시스템에 대한 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 시스템에서 선 2-2로 잘려진 개략적인 단면이다.
도 3은 도 1의 시스템의 브리지 구조체에 대한 개략적인 평면도이다.
도 4는 도 3의 단면 4-4에서 잘려진 도 3의 브리지 구조체에 대한 개략적인 단면도이다.
도 5는 도 4의 상세 A에 대한 확대도이다.
도 6은 브리지 구조체의 대안 형태에 대한 개략적인 단면도이다.
도 7은 복합재 프리폼에 수지를 주입하기 위한 예시 방법에 대한 흐름도이다.

본 발명의 실시예에 따른 방법 및 시스템은 다음에서 더 자세하게 설명될 것이다. 일반적으로, 본 발명에 따른 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 방법은 툴의 상부 툴 표면에 복합재 프리폼을 배치하는 단계를 포함한다. 제1 진공 배깅 필름은 복합재 프리폼을 덮고 툴 표면과 제1 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제1 체임버를 형성하기 위해 툴 표면 위에 배치된다. 브리지 구조체는 복합재 프리폼의 영역 위의 제1 진공 배깅 필름에 배치된다. 브리지 구조체는 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 갖는다. 제2 진공 배깅 필름은 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성하도록 제1 진공 배깅 필름과 브리지 구조체 위에 배치된다. 수지 공급부는 복합재 프리폼의 상류 측의 제1 체임버와 연통한다. 적어도 부분적인 진공압력이 제1 체임버를 통해 수지 공급부로부터 수지를 유도하기 위해 압력차를 형성하기 위해, 복합재 프리폼의 하류 측의 제1 체임버에 적용되며, 이로써 복합재 프리폼에 수지를 주입하게 된다. 복합재 프리폼을 주입하는 동안, 적어도 부분적인 진공 압력은 공동을 포함하는, 제2 체임버에 적용된다. 복합재 프리폼을 주입하는 동안, 제2 진공 필름의 외부는 통상적으로 대기압으로 외부 압력에 노출된다. 따라서, 외부압력은 제1 및 제2 체임버에 가해진 적어도 부분적인 진공 압력을 초과한다. 따라서, 영역의 복합재 프리폼 바깥쪽을 압축하기 위해 외부 압력은 브리지 구조체에 의해 덮인 영역의 바깥쪽 복합재 프리폼에 작용한다. 브리지 구조체는 복합재 프리폼에 주입하는 동안 외부 압력에 대해 제2 진공 배깅 필름을 지지하도록 작용한다. 결과적으로, 외부 압력은 복합재 프리폼의 영역에 작용하지 않고 복합재 프리폼의 영역은 압축되지 않는다. 복합재 프리폼 영역의 압축 없이, 그 투과성은 압축을 통해 감소되지 않으며, 영역을 통한 증가된 수지의 흐름을 촉진할 수 있으며, 어떤 수지의 부족함 또는 영역 내의 건조 지점을 피하는데 도움을 준다.

다음에서, 첨부된 도 1에서 3을 참고하여, 바람직한 실시예에 따른 복합재 프리폼에 수지를 주입하는 시스템(100)은 다음에서 설명될 것이다. 시스템(100)은 수지가 주입될 복합재 프리폼(10)이 배치된 상부 툴 표면(111)을 구비한 툴(110)를 구비한다. 제1 진공 배깅 필름(130)은 툴 표면(111)과 제1 진공 배깅 필름(130) 사이에 밀봉된 제1 체임버(140)를 형성하기 위해 복합재 프리폼(10)을 덮는다. 브리지 구조체(120)는 복합재 프리폼의 영역(16) 위의 제1 진공 필름(130)에 배치된다. 브리지 구조체(120)는 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 공동(122)을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면(121)을 갖는다. 제2 진공 배깅 필름(160)은 제1 및 제2 배깅 필름(130, 160) 사이에 밀봉된 제2 체임버(163)를 형성하기 위해 제1 진공 배깅 필름(130)과 브리지 구조체(120) 위에 배치된다. 수지 공급부(141)는 복합재 프리폼(10)의 상류측에서 제1 체임버(140)와 연통한다. 본 명세서의 문맥에서, 복합재 프리폼(10)의 상류 및 하류측은, 추가로 설명될 것처럼, 수지의 흐름의 방향을 참고하여 식별된다. 제1 진공 공급원(151)은 복합재 프리폼(10)의 하류측에서 제1 체임버(140)와 연통하며, 공동(122)을포함하는, 제2 체임버(163)와 연통한다. 별도의 진공 공급원이 제1 및 제2 체임버(140, 163)와 연통할 수 있음을 알 수 있다.

툴(110)은 수지 경화 과정을 통해 기하학적으로 안정된 툴 표면(111)을 제공하기 위해, 경화와 연관된 상승된 온도에서 그 형태를 유지할 연강, 스테인레스강, 인바아(invar) 또는 탄소복합재를 포함하는 다양한 구조 재료 중에서 임의 재료로 형성될 수 있다. 툴 표면(111)은 날개 또는 동체 스킨 패널(skin panel)과 같은, 실질적으로 평평한 하부 표면을 가진 복합재 구조의 제품에 대해 실질적으로 평평할 수 있으며, 또는, 그렇지 않으면, 평평하지 않은 복합재 구조로 형성된 표면을 제공하기 위해 원하는 데로 형성될 수 있다.

복합재 프리폼(10)은 수지 주입에 적합하고 제작될 적층된 복합재 구조의 형상 및 구조적 요구에 의해 좌우되는 임의의 형태를 취할 수 있다. 복합재 프리폼(10)은 직조되거나 편조된 섬유 및/또는 다져진 스트랜드 매트(strand mat)로 각각 형성된, 강화 재료의 다중 플라이의 적층을 구비한다. 프리폼 플라이는 탄소, 흑연, 유리, 방향족 폴리 아미드 또는 수지 강화 적층 복합재 구조를 형성하기 위한 어떤 다른 적합한 재료와 같은 다양한 강화 섬유 중 임의의 재료로 형성될 수 있다. 플라이는 어떤 수지도 없는, 건식 프리폼을 형성할 수 있으며, 또는 대안으로서, 프리폼은 수지 주입 공정 이전에 일부 선재 수지 함량을 가질 수 있다. 복합재 프리폼(10)은 프리폼(10)의 하부 표면(15)이 툴 표면(111)을 향한 체 툴 표면(111)에 위치되므로, 결과적으로 경화된 복합재 구조의 하부 표면이 툴 표면(111)의 형태와 일치하게 된다. 툴 표면(111)에 위치된 복합재 프리폼(10)은 측방향으로 확장된 하류 가장자리(11)와, 마주하는 측면으로 확장된 상류 가장자리(12) 그리고 마주하는 종방향으로 확장된 측면 가장자리(13)를 구비한다. 본 명세서의 문맥에서, 복합재 프리폼(10)의 상류와 하류 측은 추후 설명될 것처럼, 수지 흐름의 방향을 기준으로 식별된다. 프리폼(10)은 형성될 적층된 복합재 구조의 형태에 따른 임의의 원하는 형태를 취할 수 있다.

복합재 프리폼은 균일한 두께를 가질 수 있으며, 또는 대안으로서 도 2 및 3의 실시예에 도시된 것처럼, 복합재 프리폼(10)은 상부 표면(14)과 하부 표면(15) 사이에서 측정된 것과 같은 비-균일한 두께를 가질 수 있다. 특히, 도시된 배치에서, 복합재 프리폼(10)의 영역(16)은 복합재 프리폼(10)의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 갖는다. 제1 실시예에서, 복합재 프리폼(10)의 더 두꺼운 영역(16)은, 국부적인 구조 강화를 제공하기 위해 강화 재질의 추가 플라이가 제공된 결과로서 두께가 증가된, 패드업(padup)의 형태를 갖는다. 패드업, 및 국부적으로 증가된 두께를 가진 복합재 프리폼의 다른 부분들은, 일반적으로 프리폼 표면의 단위 당 더 높은 수지의 부피를 요구하며, 수지 부족 및 국부적 건조 지점이 생기기 더욱 쉬울 수 있다. 두께가 증가되지 않은 복합재 프리폼(10)의 다른 영역 또한 특정한 주입 방법 및 형상으로 인한 것처럼, 수지 부족 및 건조 지점의 대상이 될 수 있다.

수지 공급부(141)는 하나 이상의 공급관(146)을 통해, 복합재 프리폼(10)의 상류측에서 툴(110)을 통과하여 연장되는 하나 이상의 수지 주입 유입구(112)를 통하여 제1 공동(140)과 연통한다. 수지 공급관(146)은 통상적으로 구리로 만들어진다. 제1 진공 공급원(151)은, 또한 보통 구리로 만들어지는 하나 이상의 진공 배출관(154)을 통해, 복합재 프리폼(10)의 하류측에서 툴(110)을 통과하여 연장되는 하나 이상의 진공 배출구(113)를 통해 제1 체임버(140)와 연통한다. 도시된 실시예에서, 수지 공급부(141)는 또한 제2 진공 파이프(157)를 통해 제2 진공 공급원(155)과 연통한다.

유동 경로(142)는 제1 체임버(140)를 통하여, 복합재 프리폼(10)과 제1 진공 공급원(151)으로 수지 공급부(141)로부터 연장된다. 유동 경로(142)의 상류 부분은 수지 공급관(146)과 툴(110)를 통해 연장되는 수지 주입 유입구(112)를 구비한다. 제1 체임버(140)에 의해 형성되는, 유동 경로(142)의 중간 부분은 복합재 프리폼(10)에 의해 형성되고 제1 진공 배깅 필름(130) 아래에 위치한 헤적층 물질의 다양한 층들로 형성된다. 적층 물질은 복합재 프리폼(10) 전체에 직접 배치된, 그리고 복합재 프리폼(10)의 각각의 가장자리(11, 12, 13) 너머로, 그 위에서 확장되고, 복합재 프리폼(10)의 하류 가장자리(11)의 하류로 확장되는 필 플라이(145)의 하류 부분(144)을 갖춘, 투과성 필 플라이(145, peel ply)를 포함한다. 투과성 유동 매체의 층(147)은 필 플라이(145) 위에 놓이고 수지 주입 유입구(112) 너머로 필 플라이(145)의 상류 가장자리 너머로 확장된다. 투과성 유동 매체의 층(147)은 복합재 프리폼(10)의 하류 가장자리(11) 너머로 확장되지만 필 플라이(145)의 하류 부분(144)의 전체를 덮지는 못한다. 필 플라이(145)는 투과성 유동 매체의 층이 복합재 프리폼(10)에 달라 붙는 것을 막는 역할을 하며 또한 복합재 프리폼(10)의 상류 가장자리(12)를 따라 그리고 복합재 프리폼(10)의 상부 표면(14)을 통하여, 복합재 프리폼(10)으로 수지 주입을 위한 경로를 제공한다. 필 플라이(145)는 또한 수지의 경화 중 발생하는 휘발성 물질이 복합재 프리폼(10)으로부터 빠져나올 수 있게 한다. 필 플라이(145)는 또한 투과성 유동 매체를 이루고, 에어테크 인터네셔날 인크 (AirTech International Inc)에서 이용 가능한, 릴리즈 이즈 234(Release Ease^®234)와 같은 유리섬유직물이 코팅된 PTFE, 또는 어떤 다른 투과성 필 플라이 재질로 적절하게 형성될 수 있다. 투과성 유동 매체의 층(147)은, 제1 공동(140)으로부터 휘발성 물질의 배출을 위한 경로를 따라, 복합재 프리폼(10)의 상부를 따라 제1 체임버(140)를 통하여 수지를 위한 통로를 제공한다. 투과성 유동 매체의 층(147)은 또한 에어테크 인터네셔날 인크에서 이용 가능한 플라스티넷 15231(Plastinet^®15231)와 같은 나일론 메쉬 재질, 또는 거기를 통해 수지가 통행할 수 있는 매우 투과성이 높은 매체 어떤 다른 재질로 적절하게 형성될 수 있다.

유동 경로(142)의 하류 부분은 투과성 유동 매체의 추가 스트립(143)과, 진공 배출구(113) 및 진공 파이프(154)를 구비한다. 투과성 유동 매체의 스트립(143)은 필 플라이(145)의 하류 부분(144)의 하류 가장자리를 가로질러 확장되고 진공 배출구(113)를 가로질러 또한 하류로 확장된다. 투과성 유동 매체의 스트립(143)은 통상적으로 투과성 유동 매체의 층(147)으로서 동일한 재질로 만들어 진다. 투과성 유동 매체의 층(147)과 스트립(143) 사이에 틈이 위치한다.

제1 진공 배깅 필름(130)은 복합재 프리폼(10), 필 플라이(145) 및 투과성 유동 매체의 스트립(143) 및 층(147)로 형성된 전체 적층체 위에서 확장된다. 임의의 다양한 진공 배깅 필름 재질은 이로 한정하는 것은 아니지만 에어테크 인터네셔날 인크에서 이용 가능한 에어테그 WL7400 또는 SL800 진공 배깅 필름을 포함하여, 활용될 수 있다. 제1 진공 배깅 필름(130)은 에어테크 인터네셔날 인크에서 이용 가능한 GS-213-3 실란트 테이프(sealant tape)와 같은, 매스틱 실란트 테이프(a mastic sealant tape)로 편리하게 만들어질 수 있는, 밀봉 테이프의 스트립(131) 식으로 제1 진공 배깅 필름(130)의 둘레를 중심으로 툴 표면(111)에 대해 밀봉된다.

도 2에서 명확해질 수 있는 것처럼, 제1 진공 배깅 필름(130)은 수지 유동 경로(142)의 상부 경계를 형성한다. 투과성 유동 매체의 층(147)과 스트립(143) 사이에 위치한 틈에서, 진공 배깅 필름(142)은 툴 상부 표면(111)과 제1 진공 배깅 필름(130) 사이의 유동 경로(142)의 두께를 통상적으로 투과성 유동 매체의 층에 대해 투과성이 감소된, 필 플라이(145)의 하류 부분(144)으로 제한한다. 모든 수지의 하류 유동은 따라서 필 플라이(145)의 하류 부분(144)을 통해서 제한되며, 이는 투과성있는 수지 유동 제어 초크(choke)를 형성한다.

통상적으로 유리섬유 등으로 형성된 매우 투과성있는 섬유 브리더(breather) 층(161)은 이후 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 놓이며, 이를 완전히 덮는다. 적절한 브리더 층은 에어테크 인터네셔날 인크에서 이용가능한 에어뷔브(Airweave® N10)와 같은, 하이 필름 비-직조된 폴리에스터 재질로 만들어진 브리더 직물이다. 브리더 층(161)은 툴 표면(111) 주위를 둘러서 확장되는 진공 홈(114) 위에서 확장되며 제3 진공 파이프(158) 방식으로 제1 진공 공급원(151)(또는 별도의 제3 진공 공급원)에 연결된다.

브리지 구조체(120)는 이후 복합재 프리폼(10)의 영역(16) 위에 위치한, 브리더 층(161)에서, 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 배치된다. 바람직한 실시예에 따른 브리지 구조체(120)는 도 3에서 5에서 더 자세하게 도시된다. 도 4, 5에서, 브리지 구조체(120) 아래의 층을 형성하는 다양한 재질(즉, 복합재 프리폼(10), 브리더 층(145), 레이어(147), 제1 진공 배깅 필름(130) 및 브리더 층(161))은 한 덩어리(180)로 개략적으로 도시된다. 브리지 구조체(120)는 영역(16)을 가로질러 펼쳐진 루프(123, roof)를 구비하며, 루프(123)의 주변으로부터 제1 진공 배깅 필름(130) 위에서 직접 브리더 층(161)에 놓인 브리지 구조체(120)의 가장자리(125)로 늘어져 있는 적어도 하나의 벽(124)을 구비한다. 도시된 실시예에서, 브리지 구조체(120)는 루프(123)의 둘레를 중심으로 확장되는 하나의 벽(124)을 가진, 일반적인 돔 타입 형태이다. 평면도에서, 브리지 구조체(120)는 영역(16)의 형태와 통상적으로 개략적으로 일치시키기 위해, 어떤 적합한 형태를 취할 수 있다. 적절한 형태는 원, 사각형, 직사각형, 타원, 또는 어떤 다른 규칙적인 또는 불규칙적인 형태를 포함할 수 있다. 브리지 구조체(120)의 루프(123)의 전체 둘레를 중심으로 연장된 단일 벽(124)을 갖는 것은 복합재 프리폼(10)의 상부 표면(14)에 적용된 압력을 줄일 수 있으며, 이를 통해, 브리지 구조체(120)에 의해 가해진 국부적인 압력으로 인해 상부 표면(14)에 형성된 어떤 흔적(mark)의 가능성을 줄일 수 있다.

벽(124)은 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 직접, 그리고 이에 의해 지지되는, 브리더 층(161)에 배치되는, 풋(126, foot)을 형성하기 위해 가장자리(125)를 향해 아래쪽으로 벌어질 수 있다. 이러한 벽(124)의 형상은 예컨대, 제1 진공 배깅 필름(130)에 위치한 측벽의 수직으로 경사진 가장자리를 갖기 위해 마주하는, 벽(124)을 통하여 복합재 프리폼(10)의 상부 표면(14)에서 작용하는 국부적인 압력을 추가로 줄일 수 있다. 도시된 실시예에서, 풋(126)의 두께는 가장자리(125)로 테이퍼지며, 이는 브리지 구조체(120)의 상부 표면을 가장자리(125)에서 브리더 층(161)과 제1 진공 배깅 필름(130)을 향해 일반적으로 혼합하기 위함이며, 이는 가장자리(125)에서 브리지 구조체(120)의 상부 표면과 브리더 층(161) 사이의 임의의 단계를 줄이기 위함이며, 그렇지 않으면 제2 진공 배깅 필름(160)이 연결이 필요하게 되며 브리지 구조체(120)의 둘레를 중심으로 원치않는 낮은 압력 영역을 야기할 것이고, 수지 주입 분야의 업자들에 의해 공통적으로 "레이스 트랙(race tracks)"으로서 나타내는 높은 투과성의 영역을 생성할 것이다.

벽(124)이 브리지 구조체(120)의 루프(123)의 전체 둘레를 중심으로 연장되는 대신에, 브리지 구조체(120)가 일반적인 터널 형태일 수 있다. 이러한 수정된 브리지 구조체(120')의 형태는 도 6에 평면 형태로 도시된다. 브리지 구조체(120')는 기다란 루프(123')의 둘레의 양쪽에 종속되는 한 쌍의 마주하는 측벽(124')을 갖는다. 브리지 구조체(120')는 일반적으로 도 4의 것과 같은 횡단면을 가지며, 브리지 구조체(120')의 가장자리(125')에서 풋(126')을 형성하기 위해 바깥쪽으로 펼쳐진 각각의 벽(124')을 갖는다. 이러한 브리지 구조체(120')의 형태는 브리지 구조체(120')가 좁은 기다란 영역(16)에 적용되어야 하는 곳에 특히 적합할 수 있다.

두 인접한 영역에서 수지 주입의 속도를 국부적으로 증가시키길 필요가 있는 구조에 대해, 단일 브리지 구조체는 한 쌍의 인접한 공동을 형성하는 것이 제공될 수 있으며, 이는 공동을 나누는 그 사이에 형성된 중앙 벽을 가지며, 브리더 층(161)에 놓인 중앙 벽을 갖는다.

하나 이상의 브리지 구조체(120)의 적용을 위한 영역(16)의 적절한 위치와 크기는 복합재 프리폼(10)의 기하학적 구조의 평가를 통해, 수지의 부족함이 쉬울 것으로 예상되는 증가된 두께의 영역 상에 브리지 구조체(120)를 배치하여 결정될 수 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 수지가 부족하기 쉬운 적절한 영역은 브리지 구조체(120)를 사용하지 않고 샘플 복합재 프리폼에서 하나 이상의 시험 수지 주입 및 후속 경화 공정에 의해 식별될 수 있다. 수지 부족한 국부적인 건조 지점은 이후 경화된 복합재 구조에서 확인할 수 있다.

브리지 구조체(120)는 수지 주입 중 시스템에 적용된 외부 압력(통상적으로 대기압)에 대해 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지할 수 있는 어떤 적합한 물질로 만들어질 수 있다. 수지 주입이 상승된 온도에서 수행되면, 통상적으로 90도에서 110도의 범위에서, 브리지 구조체(120)는 수지 주입 온도에서 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지할 수 있어야 한다. 적절한 물질은 알루미늄, 복합재질 또는 수지 주입 온도보다 높은 용융 온도를 가진 플라스틱과 같은 재질을 포함할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 브리지 구조체는 수지 주입 온도보다 높은 용융 온도와 수지 경화 온도와 동일하거 더 낮은 용융 온도를 가진, 예컨대 에폭시 수지에 대해 120도에서 140도 사이와 같이 주입 온도 90도에서 110도 사이에 주입되고 180도에서 200도 사이의 경화 온도로 경화되는, 열가소성 수지로 만들어질 수 있다. 주입 및 경화 온도에 따라, 110도에서 160도 사이의 넓은 범위 내에 있는 용융 온도가 적합할 수 있다. 이러한 용융은 브리지 구조체(120)가 수지 주입의 완료 이후에 그리고 수지 경화 온도로 가열되는 중에 구조적으로 약해지는 것을 보장할 것이며, 하기에 더 자세히 설명될 것처럼, 브리지 구조체(120)가 경화 중 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지하지 못하도록 공동을 붕괴시킨다. 적합한 열가소성 재질은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP)를 포함할 수 있다. 용융에 의해 구조적으로 약해지는 것이 아니라, 가열 중에 다른 수단에 의해 구조적으로 약해지도록 브리지 구조체(120)가 구성될 수도 있다.

제2 진공 배깅 필름(160)은 이후 전체 브리더 층(161)을 덮도록 배치되고 브리지 구조체(120)는 밀봉 테이프의 스트립(162)을 이용하여 툴 표면(111)에 대해 밀봉되고, 제1 및 제2 진공 배깅 필름(130, 160) 사이에서 밀봉된 제2 체임버(163)를 형성한다. 제2 진공 배깅 필름(160)과 제2 체임버(163)에 적용된 관련 진공은 제1 진공 백(130)과 연관된 어떤 작은 누설에 대해서 보호하며, 적용된 진공으로 복합제 프리폼(10)을 향해 통과하여 침투하도록 허용하기보다는, 브리더 층(161)을 통과하여 복합재 프리폼(10)을 향해 제2 진공 배깅 필름(160)을 통과하여 침투하는 어떤 공기를 배출한다.

사용 중, 시스템(100)이 전술한 것처럼 조립되면, 수지 공급부(141)는 촉매작용을 받고 가열되어 수지가 적절한 수지 주입 온도가 되게 한다. 통상적으로 전체 시스템은 다음 경화에 대해 사용되는 오븐(또는 오토클레이브) 내에서 가열된다. 수지 주입 온도는 수지 시스템이 활용되는 것에 따르며, 통상적으로 수지 유동 경로(142)를 통해 수지가 인출되는 적합한 점도를 제공하도록 선정될 것이다. 에폭시 수지에 대해, 적합한 주입 온도는 90도에서 110도의 범위에 있을 수 있다. 에폭시 수지와는 별도로, 수지 주입 공정에 사용하기에 적합하고, 형성 될 복합 구조의 원하는 특성에 의해 지시되는 바와 같은 임의의 다른 수지가 사용될 수 있다. 적합한 수지는 에폭시(epoxy), 비스말레이미드(bismaleimide), 벤즈옥사진(benzoxazine), 폴리이미드 시아네이트 에스테르(polyimide cyanate esters) 및 폴리아미드 - 이미드 수지(polyamide-imide resins)를 포함 할 수 있다.

적어도 부분적인 진공 압력은 제1 진공 공급원(151) 및 진공 배출구(113)를 통해 제1 체임버(140)의 하류 말단으로 적용된다. 더 작은 부분적인 진공(즉, 높은 절대압력)은 또한 도 3에 도시된 것처럼, 제2 진공파이프(157)에 연결된 제2 진공 공급원(155)의 방식으로, 수지 공급부(141)에 적용될 수 있다. 부분적인 진공은 제2 진공 공급원(155)에 의해 수지 공급부(141)에 적용되며, 차압력은 제1 진공 공급원(151)과 제2 진공 공급원(155) 사이에서 유지될 수 있으며, 제1 진공 공급원(151)에 의해 적용된 진공 배출구(113)에서의 절대압력은 수지 공급부(141)에서의 절대압력보다 낮다. 하나의 예시로서, 전제 진공(0 mbar/ 0 kPa)은 제1 진공 공급원(151)에 의해 적용될 수 있으며, 500 mbar에서 800mbar(50에서 80kPa)의 높은 압력 / 낮은 압력은 제2 진공 공급원(155)으로 적용될 수 있으며, 이로써 수지 유동 경로(142)를 통해서 수지 공급부(141)로부터 수지를 유하는 동일한 양의 압력 차이를 제공하게 된다. 수지 공급부에서 적어도 부분적인 진공을 유지하는 것은 적어도 부분적인 진공이 제1 체임버(140)를 통과하여 유지되는 적어도 부분적인 진공을 보장한다. 전체 진공 압력은 수지에서 가스를 제거하기 위해 수지 주입 전에 제2 진공 공급원(155)에 의해 수지 공급부(141)에 적용될 수 있다.

수지 주입 중에, 제1 진공 공급원(151) 및 진공 홈(114)을 통해 공동 (122)을 포함하는, 제2 체임버(163)에도 적어도 부분 진공 압력이 가해진다. 제2 체임버(163)에 적용된 진공이 제1 진공 공급원으로부터인 경우, 동일한 진공 압력이 제1 체임버(140) 및 제2 체임버(163) 모두에 가해질 것이다. 그러나, 제2 체임버(163)에 적용된 진공은 별도의 진공 공급원을 통해 이루어질 수 있고, 제1 체임버(140)에 가해진 다른 부분 진공 압력일 수 있다.

수지는 일반적으로 필 플라이(145) 및 복합재 프리폼(10)보다 큰 투과성을 갖는 투과성 유동 매체 층(147)을 통해 파면을 따라 제1 체임버(140)를 통해 이동하여 최소 저항 경로를 형성한다. 투과성 유동 매체 층(147)을 통과하는 수지는 덜 투과성인 필 플라이(145)를 통해 프리폼(10) 내로 주입될 것이다. 일부 수지는 또한 복합재 프리폼(10)의 상류 측 가장자리(12)를 통해 측 방향으로 흐르고, 복합재 프리폼(10)의 대향하는 측부 가장자리(13)를 통해, 작은 각도로 흐른다. 투과성 유동 매체의 층(147)의 하류 가장자리(11)가 투과성 흐름 매체의 스트립(143) 및 필 플라이(145)의 하류 부분(144) 모두에 마무리가 부족하게 되면, 수지가 프리폼(10)을 우회하는 것을 막고 단순히 투과성 층 매체의 층(147)을 통하여 진공 배출구(113) 내로 직접 인출된다. 일단 수지가 복합재 프리폼(10)의 하류 가장자리(11)와 투과성 유동 매체의 층(147)의 하류 가장자리를 통과하면, 필 플라이(145)의 하류 부분(144)에 의해 한정된 투과성 수지 흐름 제어 쵸크를 통해 수지가 종방향으로 하류로 통과하게 함으로써 수지 파면의 전진 속도가 억제된다.

제2 진공 배깅 필름(160)의 외부는 오븐(또는 오토클레이브)에 의한 압력인 외부 압력에 노출된다. 이러한 외부 압력은 제1 및 제2 체임버(140, 163)로 가해진 압력을 초과하며, 통상적으로 대기 압력(1013mbar / 101.3kPa)과 적어도 실질적으로 같거나, 오토클레이브가 활용되는 것보다 더 크다. 이러한 대기 압력은 브리지 구조체(120)가 대기 압력에 대해 지지되는 영역(16)과는 별개인, 제2 진공 배깅 필름(160), 브리더 층(161), 제1 진공 베깅 필름(130), 투과성 유동 매체 층(147) 및 필 플라이(145)를 통해 복합재 프리폼(10)에 작용한다. 영역(16)의 바깥쪽의 복합재 프리폼(10)에 작용하는 대기 압력은 영역(16)의 바깥쪽에서 복합재 프리폼(10)을 압축하도록 작용하며, 이는 영역(16)의 바깥쪽에 복합재 프리폼(10)의 투과성을 감소시킨다. 브리지 구조체(10)는 외부 대기 압력에 대해 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지한다. 결과적으로, 영역(16) 위에 직접 제1 진공 배깅 필름(130)에 대해 작용하는 공동(122)에 적용되는 것은 오직 적어도 부분적인 진공 압력이다. 공동(122)에 적용된 적어도 부분적인 진공 압력이 제1 체임버(140)에 가해진 적어도 부분적인 진공 압력과 같은 경우, 바람직한 실시예에서의 전체 진공압력이며, 순압력(net pressure)은 영역 내의 복합재 프리폼(10)을 압축하려는 영역(16) 내에서 복합재 프리폼(10)에 가해진다. 공동(122)과 제1 체임버(140)에 가해진 압력이 같지 않은 경우, 영역(16)에서 제1 진공 배깅 필름(130)에 작용하는 압력차는 영역(16)의 바깥쪽에 가해진 것보다 더 작을 것이다. 따라서, 영역(16) 내의 복합재 프리폼(10)의 투과성은 감소되지 않고(또는 적어도 복합재 프리폼(10)의 나머지와 같은 동일한 각도로 감소되지는 않는다), 복합재 프리폼(10)의 나머지의 감소된 투과성보다 더 크다. 결과적으로, 수지 파면이 영역(16)에 도달하게 되면, 필요한 증가된 수지의 체적은 빠른 속도로 영역(16)을 우선적으로 채울 수 있으며, 완전히 주입되지 않고 영역(16) 너머로 수지가 통과하는 것보다 영역(16)의 완전한 수지 주입을 가능하게 한다.

수지 주입된 복합재 프리폼(10)은 수지의 경화를 위해 적합한 온도로 오븐의 온도를 올림으로써 경화된다. 에폭시 수지의 경우, 180도에서 200도의 경화 온도가 통상적일 것이다. 일반적으로, 전체 진공은 경화 공정 동안 제1 진공 공급원(151) 상에 유지되어, 진공 압력이 제1 및 제2 체임버(140, 163)에 적용된 채로 유지된다. 진공 압력을 유지하면 제2 진공 배깅 필름(영역(16)의 외측)에 수지가 주입된 복합재 프리폼 상에, 복합재 프리폼이 압축 / 압밀 된 채로 유지되도록 보장하고 수지의 경화를 돕는다.

브리지 구조체(120)가 수지 경화 동안 제 위치에 그대로 유지되며, 영역(16) 내의 복합제 구조의 품질은 수지 경화 공정 동안 압축이 이루어지지 않아 손상될 수 있다. 이는 영역(16)의 구조적 특성에 영향을 줄 수 있으며, 또한 복합재 프리폼(10)의 범위에 걸쳐 일관된 압축이 이루어지지 않아서 표면 불규칙성을 초래할 수 있다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 브리지 구조체(120)는 수지 주입 된 복합재 프리폼(10)을 수지 경화 온도로 가열하는 동안 구조적으로 약해진다. 브리지 구조체(120)가 구조적으로 약해지는 것은 공동(122)을 붕괴시키므로, 브리지 구조체(120)는 수지 주입 복합재 프리폼(10)의 경화 동안 외부 압력에 대해 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지하지 않는다. 따라서, 외부 압력은 경화 동안 복합재 프리폼(10)의 영역(16)에 작용하여, 수지 주입 복합재 프리폼(10)의 나머지와 일치하는 수지 경화 공정 중에 영역(16)을 압축한다. 전술 한바와 같이, 브리지 구조체(120)의 벽(124)은 수지 경화 온도 또는 그 이하의 온도에서 브리지 구조체(120)를 용융시키는 것, 또는 브리지 구조체의 루프(123)와 벽 (124) 사이의 연결의 약화에 의한 것과 같은, 다른 수단에 의한 것일 수 있다.

경화시 복합재 프리폼(10)의 영역(16)에 외부 압력이 작용할 수 있도록, 수지 주입된 복합재 프리폼(10)의 가열 중에 구조적으로 파손되지 않도록 브리지 구조체(120)를 구성하는 대신에 또는 부가적으로, 수지 주입에 의해, 제1 진공 공급원(151) 및 진공 홈(114) (또는 별도의 진공 공급원)을 통해 공동(122)을 포함하는 제2 체임버(163)에 압력이 가해질 수 있다. 이 단계에서 적용되는 절대 압력은 수지 주입 중에 제2 체임버(163)에 적용되는 적어도 부분 진공 압력의 절대 압력을 초과할 것이다. 결과적으로, 공동(122) 내에 증가된 압력은 수지 주입 이후 및 수지의 경화 전에 복합재 프리폼(10)의 영역(16)을 압축하도록 작용하여 제1 배깅 필름(130)의 상부 표면 상에 순 양압(net positive pressure)을 제공할 것이다. 따라서 수지 주입 중에 압축 부족을 해결할 수 있다. 제2 체임버(163)에 적용되는 압력은 대기압을 초과하는 압력 또는 주입 중에 적용되는 것보다 높은 절대 압력을 갖는 부분적인 진공 압력이 고려되지만, 적절하게는 대기압 일 수 있다.

일단 수지가 경화되고, 시스템(100)이 실온으로 냉각되면, 제1 및 제2 진공 배깅 필름(130, 160), 투과성 유동 매체 층(147) 및 스트립(143), 필 플라이 (145) 및 브리더 층(161)과 함께 제거된다. 완전히 형성된 복합재 구조는 툴 표면(111)으로부터 제거 될 수 있다.

전술한 바와 같은 복합재 프리폼을 주입하는 수지의 일반적인 방법은 도 7의 흐름도에 일반적으로 기재되어있다.

블록(201)에서, 복합재 프리폼은 툴의 상부 공구 표면에 배치된다. 블록(202)에서, 제1 진공 배깅 필름이 복합재 프리폼을 덮고 툴 표면과 제1 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제1 챔버를 형성하도록 툴 표면 위에 배치된다.

블록(203)에서, 브리지 구조체는 복합재 프리폼의 영역 위에 제1 진공 배깅 필름에 배치된다. 브리지 구조체는 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 갖는다.

블록(204)에서, 제2 진공 배깅 필름은 제1 진공 배깅 필름 및 브리지 구조체 위에 배치되어 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성한다.

블럭(205)에서 수지 공급부는 복합재 프리폼의 상류 측에서 제1 체임버와 연통된다.

블럭(206)에서, 복합재 프리폼에 수지를 주입하여, 수지 공급부로부터 제1 체임버를 통해 수지를 유도하도록 압력차를 설정하기 위해, 복합재 프리폼의 하류 측에서 제1 체임버에 적어도 부분적인 진공 압력이 가해진다. 블럭(207)에서, 복합재 프리폼을 주입하는 동안, 적어도 부분적인 진공 압력이 공동을 포함하여 제2 체임버에 적용된다.

블럭(208)에서, 제2 진공 배깅 필름의 외부는 복합재 프리폼을 주입하는 동안 외부 압력에 노출된다. 외부 압력은 제1 및 제2 챔버에 가해지는 압력을 초과하여 복합재 프리폼을 영역 외부에서 압축시키도록 영역 외부에서 복합재 프리폼에 작용한다.

블록(209)에서, 수지 유동 경로는 수지 공급부로부터 복합재 프리폼의 상류 측에서 복합재 프리폼을 통하여, 그리고 저장조 유입구를 통과하여 수지 저장조로 제공된다.

블럭(210)에서, 제2 진공 배깅 필름은 복합재 프리폼을 주입하는 동안 브리지 구조체로 외부 압력에 대해 지지된다.

또한, 본 개시 내용은 다음 단락들에 따른 실시 예들을 포함한다 :

단락 1.

툴의 상부 툴 표면에 복합재 프리폼을 놓는 단계;

상기 복합재 프리폼을 덮고 상기 툴 표면과 상기 제1 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제1 체임버를 형성하기 위해 상기 툴 표면 위에 제1 진공 배깅 필름을 배치하는 단계;

상기 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 가지는 브리지 구조체를 상기 복합재 프리폼의 영역 위에 상기 제1 진공 배깅 필름 위에 놓는 단계;

상기 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성하기 위해 상기 제1 진공 배깅 필름과 상기 브리지 구조체 위에 제2 진공 배깅 필름을 배치하는 단계;

상기 복합재 프리폼의 상류 측에서 상기 제1 체임버와 수지 공급부를 연통시키는 단계;

상기 제1 체임버를 통하여 상기 수지 공급부로부터 수지를 유도하여 상기 복합재 프리폼에 수지를 주입하도록 압력차를 생성하기 위해 상기 복합재 프리폼의 상류 측에서 상기 제1 체임버로 적어도 부분적인 진공 압력을 적용하는 단계;

상기 복합재 프리폼을 주입하는 동안, 상기 공동에 포함되는, 상기 제2 체임버로 적어도 부분적인 진공 압력을 적용하는 단계;

상기 복합재 프리폼을 주입하는 동안 상기 제1 및 제2 체임버에 가해진 압력을 초과하는 외부 압력에 상기 제2 진공 배깅 필름의 외부를 노출시키는 단계로서, 상기 영역의 외측의 상기 복합재 프리폼을 압축하기 위해 상기 영역의 외측 상기 복합재에 작용하도록 하는 단계; 및

상기 복합재 프리폼을 주입하는 동안 상기 브리지 구조체로 상기 외부 압력에 대해 상기 제2 진공 배깅 필름을 지지하는 단계를 포함하여 이루어진 복합재 프리폼을 수지 주입하는 방법.

단락 2.

단락 1에 있어서, 상기 외부 압력은 실질적으로 대기압과 같거나, 더 큰, 방법.

단락 3.

단락 1 또는 단락 2에 있어서, 상기 브리지 구조체를 배치하는 단계는 수지가 부족하기 쉬운 상기 복합재 프리폼의 영역 위에 상기 브리지 구조체를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.

단락 4.

단락 1 내지 단락 3 중 어느 한 단락에 있어서, 상기 복합재 프리폼을 배치하는 단계는 상기 툴 표면에 비-균일한 두께를 가진 복합재 프리폼을 배치하는 단계를 포함하며, 상기 브리지 구조체를 배치하는 단계는 상기 복합재 프리폼의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 가진 상기 복합재 프리폼의 영역 위에 상기 브리지 구조체를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.

단락 5.

수지 주입된 복합재 프리폼을 성형하기 위해 단락 1 내지 단락 4 중 어느 한 단락의 방법에 따라 복합재 프리폼을 수지 주입하는 단계와; 및

상기 수지 주입된 복합재 프리폼을 경화시키는 단계를 포함하는, 복합재 구조를 제작하는 방법.

단락 6.

단락 5에 있어서, 상기 수지 주입된 복합재 프리폼을 경화시키는 동안, 상기 공동을 포함하여, 상기 제2 체임버에, 상기 복합재 프리폼을 주입하는 동안 가해진 적어도 부분적인 진공 압력을 초과하는, 압력을 가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.

단락 7.

단락 5에 있어서, 상기 수지 주입된 복합재 프리폼을 경화시키는 단계는, 경화 온도로 상기 수지 주입된 복합재 프리폼을 가열하는 단계를 포함하되, 가열 도중 상기 브리지 구조체는 구조적으로 약해지며, 상기 공동을 붕괴시켜, 상기 브리지 구조체는 상기 수지 주입된 복합재 프리폼의 경화 중 상기 제2 진공 배깅 필름을 지지하지 못하게 되어, 경화 중 외부 압력이 상기 복합재 프리폼의 상기 영역에 작용하게 하는, 방법.

단락 8.

단락 7에 있어서, 상기 브리지 구조체를 배치하는 단계는, 상기 브리지 구조체가 용융에 의해 구조적으로 약해지는, 상기 경화 온도 또는 그 이하의 용융 온도를 가진 열가소성 재질로 만들어진 브리지 구조체를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.

단락 9.

단락 8에 있어서, 상기 열가소성 재질은 110도에서 160도 사이의 용융 온도를 갖는, 방법.

단락 10.

수지 주입을 위해 복합재 프리폼을 수용하는 상부 툴 표면을 가진 툴;

상기 제1 진공 배깅 필름과 상기 툴 표면 사이에 밀봉된 제1 체임버를 형성하기 위해 상기 복합재 프리폼을 덮는 제1 진공 배깅 필름;

상기 제1 및 제2 진공 배깅 필름 사이에 밀봉된 제2 체임버를 형성하기 위해 상기 제1 진공 배깅 필름을 덮는 제2 진공 배깅 필름;

상기 복합재 프리폼의 영역 위에 상기 제2 체임버에 배치되고, 상기 제2 진공 배깅 필름을 지지하고 상기 제1 진공 배깅 필름 위에 공동을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 가진 상기 브리지 구조체;

상기 복합재 프리폼의 상류 측에서 상기 제1 체임버와 연통하는 수지 공급부;

상기 복합재 프리폼의 하류 측에 상기 제1 체임버와 연통하는 진공 공급원; 및

상기 공동과 연통하는 것을 포함하여, 상기 제2 체임버와 연통하는 진공 공급원으로 구성된 복합재 프리폼을 수지 주입하기 위한 수지 주입 시스템.

단락 11.

단락 10에 있어서, 상기 복합재 프리폼은 비-균일한 두께를 가지며, 상기 복합재 프리폼의 영역은 상기 복합재 프리폼의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 가진, 시스템.

단락 12.

단락 10 또는 단락 11에 있어서, 상기 브리지 구조체는 상기 수지의 경화 온도 또는 그 이하의 온도에서 구조적으로 약해지도록 구성된, 시스템.

단락 13.

단락 12에 있어서, 상기 브리지 구조체는, 상기 브리지 구조체가 용융에 의해 구조적으로 약해지도록 구성되는, 상기 경화 온도 또는 그 이하의 용융 온도를 가진 열가소성 재질로 형성되는, 시스템.

단락 14.

단락 13에 있어서, 상기 열가소성 재질은 110도에서 160도 사이의 용융 온도를 갖는, 시스템.

단락 15.

단락 13에 있어서, 상기 열가소성 재질은 120도에서 140도 사이의 용융 온도를 갖는, 시스템.

단락 16.

단락 10 내지 단락 15 중 어느 한 항에 있어서, 상기 브리지 구조체는 루프와, 상기 루프의 둘레로부터 상기 제1 진공 배깅 필름에 배치된 상기 브리지 구조체의 가장자리에 종속하는 적어도 하나의 벽을 구비하는, 시스템.

단락 17.

단락 16에 있어서, 상기 브리지 구조체는 상기 루프의 둘레의 맞은편에 종속하는 상기 한 쌍의 벽을 구비한, 시스템.

단락 18.

단락 16에 있어서, 상기 브리지 구조체는 상기 루프의 둘레에 대해 연장되는 하나의 벽을 구비한, 시스템.

단락 19.

단락 17 또는 단락 18에 있어서, 상기 각각의 벽은 상기 제1 진공 배깅 필름에 의해 지지된 풋(foot)을 형성하기 위해 상기 가장자리를 향해 바깥쪽으로 펼쳐지는, 시스템.

단락 20.

단락 19에 있어서, 상기 풋의 두께는 상기 가장자리로 테이퍼져 있는, 시스템.

Claims

툴(110, tool)의 상부 툴 표면(111)에 복합재 프리폼(10, composite preform)을 배치하는 단계;
상기 복합재 프리폼(10)을 덮고 상기 툴 표면(111)과 제1 진공 배깅 필름(130, vacuum bagging film) 사이에 밀봉된 제1 체임버(140, chamber)를 형성하기 위해 상기 툴 표면(111) 위에 제1 진공 배깅 필름(130)을 배치하는 단계;
상기 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 공동(122, cavity)을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 가지는 브리지 구조체(120, bridge structure)를 상기 복합재 프리폼(10)의 영역 위에 상기 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 배치하는 단계;
제1 및 제2 진공 배깅 필름(130, 160) 사이에 밀봉된 제2 체임버(163)를 형성하기 위해 상기 제1 진공 배깅 필름(130)과 상기 브리지 구조체(120) 위에 제2 진공 배깅 필름(160)을 배치하는 단계;
상기 복합재 프리폼(10)의 상류 측에서 상기 제1 체임버(140)와 수지 공급부(141)를 연통시키는 단계;
상기 제1 체임버(140)를 통하여 상기 수지 공급부(141)로부터 수지를 유도하여 상기 복합재 프리폼(10)에 수지를 주입하도록 압력차를 생성하기 위해 상기 복합재 프리폼(10)의 상류 측에서 상기 제1 체임버로 적어도 부분적인 진공 압력을 적용하는 단계;
상기 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안, 상기 공동(122)에 포함되는, 상기 제2 체임버(163)로 적어도 부분적인 진공 압력을 적용하는 단계;
상기 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안 상기 제1 및 제2 체임버(140, 163)에 가해진 압력을 초과하는 외부 압력에 상기 제2 진공 배깅 필름(160)의 외부를 노출시키는 단계로서, 상기 영역의 외측에서 상기 복합재 프리폼(10)을 압축하기 위해 상기 영역의 외측에서 상기 복합재 프리폼(10)에 작용하도록 하는 단계; 및
상기 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안 상기 브리지 구조체(120)로 상기 외부 압력에 대해 상기 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지하는 단계를 포함하여 이루어진 복합재 프리폼(10)에 수지 주입하는 방법.
제1항에 있어서, 상기 외부 압력은 실질적으로 대기압과 같거나, 더 큰, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 브리지 구조체(120)를 배치하는 단계는 수지가 부족하기 쉬운 상기 복합재 프리폼(10)의 영역(16) 위에 상기 브리지 구조체(120)를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합재 프리폼(10)을 배치하는 단계는 상기 툴 표면에 비-균일한 두께를 가진 복합재 프리폼(10)을 배치하는 단계를 포함하며, 상기 브리지 구조체(120)를 배치하는 단계는 상기 복합재 프리폼(10)의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 가진 상기 복합재 프리폼(10)의 영역(16) 위에 상기 브리지 구조체(120)를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
수지 주입된 복합재 프리폼(10)을 성형하기 위해 제1항 또는 제2항의 방법에 따라 복합재 프리폼(10)을 수지 주입하는 단계; 및
상기 수지 주입된 복합재 프리폼(10)을 경화시키는 단계를 포함하는, 복합재 구조를 제작하는 방법.
제5항에 있어서, 상기 수지 주입된 복합재 프리폼(10)을 경화시키는 동안, 상기 복합재 프리폼(10)을 주입하는 동안 가해진 상기 적어도 부분적인 진공 압력을 초과하는 압력을 상기 공동(122)을 포함는 상기 제2 체임버(163)로하여 가하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
제5항에 있어서, 상기 수지 주입된 복합재 프리폼(10)을 경화시키는 단계는, 경화 온도로 상기 수지 주입된 복합재 프리폼(10)을 가열하는 단계를 포함하되, 가열 도중 상기 브리지 구조체(120)는 구조적으로 약해지며, 상기 공동(122)을 붕괴시켜, 상기 브리지 구조체(120)가 상기 수지 주입된 복합재 프리폼(10)의 경화 중 상기 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지하지 못하게 되어, 경화 중 외부 압력이 상기 복합재 프리폼(10)의 상기 영역(16)에 작용하게 하는, 방법.
수지 주입을 위해 복합재 프리폼(10)을 수용하는 상부 툴 표면(111)을 가진 툴(110);
제1 진공 배깅 필름(130)과 상기 툴 표면(111) 사이에 밀봉된 제1 체임버(140)를 형성하기 위해 상기 복합재 프리폼(10)을 덮는 제1 진공 배깅 필름(130);
제1 및 제2 진공 배깅 필름(130, 160) 사이에 밀봉된 제2 체임버(163)를 형성하기 위해 상기 제1 진공 배깅 필름(130)을 덮는 제2 진공 배깅 필름(160);
상기 복합재 프리폼(10)의 영역(16) 위에 상기 제2 체임버(163)에 배치되고, 상기 제2 진공 배깅 필름(160)을 지지하고 상기 제1 진공 배깅 필름(130) 위에 공동(122)을 형성하는 오목부를 형성하는 밑면을 가진 브리지 구조체(120);
상기 복합재 프리폼(10)의 상류 측에서 상기 제1 체임버(140)와 연통하는 수지 공급부(141);
상기 복합재 프리폼(10)의 하류 측에 상기 제1 체임버(140)와 연통하는 진공 공급원; 및
상기 공동(122)과 연통하는 것을 포함하여, 상기 제2 체임버(163)와 연통하는 진공 공급원;으로 구성된 복합재 프리폼(10)을 수지 주입하기 위한 수지 주입 시스템.
제8항에 있어서, 상기 복합재 프리폼(10)은 비-균일한 두께를 가지며, 상기 복합재 프리폼(10)의 영역(16)은 상기 복합재 프리폼(10)의 평균 두께보다 더 두꺼운 두께를 가진, 시스템.
제8항 또는 제9항 있어서, 상기 브리지 구조체(120)는 상기 수지의 경화 온도 또는 그 이하의 온도에서 구조적으로 약해지도록 구성된, 시스템.
제10항 있어서, 상기 브리지 구조체(120)는, 상기 브리지 구조체(120)가 용융에 의해 구조적으로 약해지도록 구성되는, 상기 경화 온도 또는 그 이하의 용융 온도를 가진, 열가소성 재질로 형성되는, 시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 브리지 구조체(120)는 루프(123, roof)와, 상기 루프(123)의 둘레로부터 상기 제1 진공 배깅 필름(130)에 배치된 상기 브리지 구조체(120)의 가장자리(125)에 종속하는 적어도 하나의 벽(124)을 구비하는, 시스템.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 브리지 구조체(120)는 상기 루프(123)의 둘레에 대해 연장되는 하나의 벽(124)을 구비한, 시스템.
제13항에 있어서, 상기 각각의 벽(124)은 상기 제1 진공 배깅 필름(130)에 의해 지지된 풋(126, foot)을 형성하기 위해 상기 가장자리(125)를 향해 바깥쪽으로 펼쳐지는, 시스템.
제14항에 있어서, 상기 풋(126)의 두께는 상기 가장자리(125)로 테이퍼져 있는, 시스템.