KR20200116406A - 자동화된 섬유배치 시스템과 방법 및 이로부터 생산된 제품 - Google Patents
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Abstract
자동화된 섬유배치 방법(300)은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(discrete portions)(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy)(122)를 전달하는 단계 및 제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계를 포함한다. 제1 분량의 펄스 에너지(122)는 제1 이산 부분(124)을 제1 온도로 가열한다. 제2 분량의 펄스 에너지(123)는 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 가열한다. 자동화된 섬유배치 방법(300)은 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, (ⅱ) 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계를 더 포함한다.
Description
본 개시는 자동화된 섬유 배치에 관한 것이다.
진보된 섬유 배치로도 불리우는 자동화된 섬유 배치(automated fiber placement)(AFP)는 AFP 기계에 의해 도구에 대하여(against a tool) 수지(resin)로 미리 함침된(pre-impregnated) 섬유 토우들(프리프레그 토우(prepreg tows))이 배치되고 밀착되는 자동화된 프로세스이다. 프리프레그 토우는 전형적으로 신장 리본(elongate ribbons)의 형태를 띈다. 프리프레그 토우의 강화 섬유(예를 들면, 탄소 섬유)는 높은 강성(stiffness)과 높은 인장 강도(tensile strength)를 가지며 따라서 늘어나거나 압축되지 않는다. 결과적으로, 프리프레그 토우는 상기 도구 또는 프리프레그 토우가 배치되고 밀착되는 다른 표면으로부터 벗겨져 나가지 않고서는 평면 상에서 큰 임계 반경 아래로 휘어질 수 없다. 예를 들면, 현존하는 AFP 기술을 이용할 경우 0.5 인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우는 평면 상에서 약 300 인치 (7.6 미터)보다 작은 반경으로 휘어질 수 없다는 것이 업계에 알려져 있다. 전형적으로, 프리프레그 토우들은 약하게 휘어지거나 직선의 평행한 길이로 배치되어 플라이(ply)를 구축하고, 그 이후 제1 플라이에 대하여 +45°, -45° 및 90°의 각도로 추가 플라이들과 함께 층지어진다.
따라서, 적어도 위에서 언급된 우려를 다루기 위해 의도된 장치들 및 방법들은 유용성을 찾을 것이다.
다음은 여기에 개시된 대상물의, 청구될 수도 있고 청구되지 않을 수도 있는, 예시들의 총망라하지는 않은 목록이다.
여기에 개시된 대상물의 일 예시는 자동화된 섬유배치 시스템과 관련된 것이다. 자동화된 섬유배치 시스템은 디스펜서(dispenser), 컴팩터(compactor), 조향 장치(steering mechanism), 에너지원(energy source) 및 컨트롤러(controller)를 포함한다. 디스펜서는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 분배하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)와 제1 길이방향 테이프-엣지와 평행하고 테이프 스트립 폭만큼 제1 길이방향 테이프-엣지로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix)와 수지 테이프-매트릭스에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유를 포함한다. 컴팩터는 컴팩터의 선행측(leading side)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 수신하고 기판에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성된다. 조향 장치는 기판에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서와 컴팩터를 조작하도록 구성된다. 에너지원은 각각 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 이산 부분(discrete portions)을 제1 온도로 가열하고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 따라 제1 이산 부분과 번갈아 나타나는(alternating) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 이산 부분을 제2 온도로 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy) 및 제2 분량의 펄스 에너지를 컴팩터의 선행측으로 전달하도록 구성된다. 컨트롤러는 제1 분량의 펄스 에너지 또는 제2 분량의 펄스 에너지 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러는 또한 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로에 중심이 맞추어 지고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 이산 부분이 제1 이산 부분과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역으로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치가 적어도 가상 곡선 경로를 따라 기판에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 배치하게 하도록 프로그래밍된다.
섬유강화 테이프 스트립의 번갈아 나타나는 이산 부분들에 제1 분량의 펄스 에너지와 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 것은 제1 이산 부분에 대응하는 이격된 이산 테이프-영역의 생성을 야기한다. 따라서, 컨트롤러가 조향 장치로 하여금 섬유강화 테이프 스트립을 가상 곡선 경로를 따라 배치하게 할 경우, 서로 이격된 제1 이산 부분들은 이산 테이프-영역으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 본 개시에서 논의되는 바와 같이, 제1 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 밀착된 섬유강화 테이프 스트립이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않도록 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 시스템은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축(construct)하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 시스템이 사용될 수 있다.
여기에 개시된 대상물의 다른 예시는 자동화된 섬유배치 시스템에 관한 것이다. 자동화된 섬유배치 시스템은 디스펜서, 컴팩터, 조향 장치, 에너지원 및 컨트롤러를 포함한다. 디스펜서는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 분배하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 제1 길이방향 테이프-엣지 및 제1 길이방향 테이프-엣지에 평행하고 테이프-스트립 폭 만큼 제1 길이방향 테이프-엣지로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 수지 테이프-매트릭스 및 수지 테이프-매트릭스에 내장된 단방향 강화 섬유들을 포함한다. 컴팩터는 컴팩터의 선행측으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 수신하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 기판에 대하여 밀착시키도록 구성된다. 조향 장치는 기판에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서와 컴팩터를 조작하도록 구성된다. 에너지원은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분들 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 따라 제1 부분들과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분들을 각각 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지와 제2 분량의 펄스 에너지를 컴팩터의 선행측으로 전달하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분들 각각은 제1 부분과 제2 부분의 중첩 영역들이 제1 부분과 제2 부분의 비중첩 영역들보다 높은 온도를 갖도록 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분들 중 인접하는 두 개와 부분적으로 중첩한다. 컨트롤러는 디스펜서로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 공급 속도 또는 제1 분량의 펄스 에너지 또는 제2 분량의 펄스 에너지 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러는 또한 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로에 중심이 맞춰지고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 중첩 영역들이 중첩 영역들과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역들로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치가 적어도 가상 곡선 경로를 따라 기판에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 배치하게 하도록 프로그래밍된다.
제1 부분과 제2 부분을 이용하여 중첩 영역을 생성함으로써, 제1 분량의 펄스 에너지 및 제2 분량의 펄스 에너지는 중첩 영역들에 대하여 누적되며, 비중첩 영역들보다 중첩 영역들에 대하여 더 높은 온도를 야기한다. 따라서, 컨트롤러가 조향 장치로 하여금 가상 곡선 경로를 따라 섬유강화 테이프 스트립을 배치하도록 할 때, 서로 이격되어 있는 중첩 영역들은 기하학적으로 이산 테이프-영역들로 변환된다. 또한, 제1 분량의 펄스 에너지 및 제2 분량의 펄스 에너지의 펄스 지속시간이 컨트롤러에 의해 제어될 수 있기 때문에, 중첩 영역들의 간격과 폭은 정확하게 제어될 수 있으며, 예컨대 가상 곡선 경로의 반경에 따라 변화하도록 제어될 수 있다. 사실상, 하나 이상의 예시에서, 조향 장치가 가상 직선 경로를 따라 섬유강화 테이프 스트립을 배치하도록 제어될 때 중첩 영역들은 제거될 수 있다. 중요하게도, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로가 타이트한 반경을 가질 때에도 밀착된 섬유강화 테이프 스트립이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않도록 컨트롤러에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 시스템은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 자동화된 섬유배치 시스템은 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유로 복합 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
여기에 개시된 대상물의 다른 예시는 제품에 관한 것이다. 제품은 스트립을 포함한다. 스트립은 제1 길이방향 스트립-엣지 및 제1 길이방향 스트립-엣지에 평행하고 스트립 폭 만큼 제1 길이방향 스트립-엣지로부터 이격된 제2 길이방향 스트립-엣지를 포함한다. 스트립은 호 길이 및 반경을 갖는 호를 포함하는 가상 곡선 경로를 따라 연장되고 가상 곡선 경로 상에 중심이 맞추어져 있다. 반경은 가상 곡선 경로에 수직이고 제1 길이방향 스트립-엣지와 제2 길이방향 스트립-엣지와 교차하는 가상선 상의 가상 지점으로부터 측정된다. 반경에 대한 스트립 폭의 비율은 0.003 이상이다. 호 길이는 반경과 π/64의 곱 이상이다. 스트립은 수지 스트립-매트릭스 및 수지 스트립-매트릭스에 내장되고 가상 곡선 경로를 따라 연장되는 단방향 강화 섬유를 포함한다. 제1 길이방향 스트립-엣지는 제2 길이방향 스트립-엣지보다 가상 지점에 더 가깝다. 스트립은 가상 곡선 경로를 따라 이격된 이산 스트립-영역들을 더 포함한다. 각각의 이산 테이프-영역들 내에서, 제1 길이방향 스트립-엣지에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들 중 하나는 제2 길이방향 스트립-엣지에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들은 제1 길이방향 스트립-엣지와 제2 길이방향 스트립-엣지를 잇는 가상 면들(virtual surfaces) 중 가장 작은 것과 평행하다.
본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 방법에 따른 또는 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템에 의해 구축될 수 있는 제품은 AFP 기계로 이전에는 제조될 수 없었다. 구체적으로는, 반경에 대한 스트립 폭의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트하다. 단방향 강화 섬유들이 제2 길이방향 스트립-엣지보다 제1 길이방향 스트립-엣지에 더 가깝게 더 버클링됨으로써, 제1 길이방향 스트립-엣지는 제2 길이방향 스트립-엣지보다 더 타이트한 커브를 가질 수 있고, 이는 궁극적으로 스트립이 되는 섬유강화 테이프 스트립(예를 들면, 프리프레그 토우)이 그것이 배치되고 밀착되는 기판으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로를 따라가기 위해 필수적이다. 제1 길이방향 스트립-엣지와 제2 길이방향 스트립-엣지를 잇는 가상 면들 중 가장 작은 것에 평행하게 버클링됨으로써, 단방향 강화 섬유들은 스트립이 된 섬유강화 테이프 스트립이 그것이 배치되고 밀착된 기판으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
여기에 개시된 대상물의 다른 예시는 자동화된 섬유배치 방법에 관한 것이다. 자동화된 섬유배치 방법은 제1 분량의 펄스 에너지를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 이산 부분으로 전달하는 단계를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법은 또한 제1 이산 부분과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 이산 부분으로 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 제1 이산 부분들의 인접하는 임의의 두 부분은 제2 이산 부분들 중 하나에 의해 서로 분리된다. 제1 분량의 펄스 에너지는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 이산 부분을 제1 온도로 가열한다. 제2 분량의 펄스 에너지는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 이산 부분을 제2 온도로 가열한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프는 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)와 제1 길이방향 테이프-엣지와 평행하고 테이프 스트립 폭만큼 제1 길이방향 테이프-엣지로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix)와 수지 테이프-매트릭스에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법은 추가로 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로에 중심이 맞춰져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 이산 부분이 제1 이산 부분과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역으로 변환되도록, 가상 곡선 경로를 따라 기판에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함한다.
섬유강화 테이프 스트립의 번갈아 나타나는 이산 부분들에 제1 분량의 펄스 에너지와 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 것은 제1 이산 부분에 대응하는 이격된 이산 테이프-영역의 생성을 야기한다. 따라서, 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로를 따라 기판에 대하여 내려놓아 지는 경우, 서로 이격된 제1 이산 부분들은 이산 테이프-영역으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 제1 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 배치된 섬유강화 테이프 스트립이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않도록 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 방법은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 구현될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 방법이 구현될 수 있다.
여기에 개시된 대상물의 다른 예시는 자동화된 섬유배치 방법에 관한 것이다. 자동화된 섬유배치 방법은 제1 분량의 펄스 에너지를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분으로 전달하는 단계를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법은 또한 제1 부분과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분으로 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 단계를 포함한다. 제1 부분과 제2 부분의 중첩 영역이 제1 부분과 제2 부분의 비중첩 영역보다 더 높은 온도를 갖도록, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분들 각각은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분들의 인접하는 두 개의 부분들과 적어도 부분적으로 중첩한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프는 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)와 제1 길이방향 테이프-엣지와 평행하고 테이프 스트립 폭만큼 제1 길이방향 테이프-엣지로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix)와 수지 테이프-매트릭스에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법은 추가로 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로에 중심이 맞춰져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 중첩 영역이 중첩 영역과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역으로 변환되도록, 가상 곡선 경로를 따라 기판에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함한다.
제1 부분과 제2 부분으로 중첩 영역을 생섬함으로써, 제1 분량의 펄스 에너지와 제2 분량의 펄스 에너지는 중첩 영역에 대하여 누적되며, 비중첩 영역보다 중첩 영역에 대하여 더 높은 온도를 야기한다. 따라서, 섬유강화 테이프 스트립이 가상 곡선 경로를 따라 내려놓아 지는 경우, 서로 이격된 중첩 영역들은 이산 테이프-영역으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 배치된 섬유강화 테이프 스트립이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않도록 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 방법은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 구현될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 방법이 구현될 수 있다.
이와 같이 본 개시의 하나 이상의 예시를 일반적인 용어로 기술하였으므로, 이제 수반되는 도면들을 참조할 것이며, 이들은 반드시 축적대로 도시되지는 않고, 몇몇 도면들에 걸쳐 유사한 도면 부호들은 동일하거나 유사한 부분들을 지칭하며, 여기에서:
도 1은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 자동화된 섬유배치 시스템의 블록도이고;
도 2는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템의 개략적인, 측면도(side elevation view)이고;
도 3은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 가상 직선 경로 및 가상 곡선 경로를 따라 배치된 섬유강화 테이프 스트립의 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 4는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 가상 직선 경로 및 가상 곡선 경로를 따라 배치된 섬유강화 테이프 스트립의 다른 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 5는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 연속된 스트립들의 평행한 열(array)로 가상 곡선 경로를 따라 배치된 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 6은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지가 하나의 시간 구간에 걸쳐 섬유강화 테이프 스트립으로 전달되는 것을 개략적으로 보여주고;
도 7은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지가 하나의 시간 구간에 걸쳐 중첩 방식으로 섬유강화 테이프 스트립으로 전달되는 것을 개략적으로 보여주고;
도 8은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 제품의 블록도이고;
도 9는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 8의 제품의 개략적인 평면도이고;
도 10은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 8의 제품의 다른 개략적인 평면도이고;
도 11은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 연속된 스트립들의 평행한 열(array)로 가상 곡선 경로를 따라 배치된 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 보여주는, 도 8의 제품 세부의 사시도(perspective view) 사진이고;
도 12는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의한, 레이업 맨드럴 상에 구축(construct)되고 있는 도 8의 제품 및 레이업 맨드럴의 개략적인 사시도이고;
도 13은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의한, 레이업 맨드럴 상에 구축되고 있는 도 12의 제품 및 레이업 맨드럴의 개략적인 정면도(front elevation view)이고;
도 14는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템을 활용하는, 자동화된 섬유배치 방법의 블록도이고;
도 15는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템을 활용하는, 자동화된 섬유배치 방법의 다른 블록도이고;
도 16은 항공기 생산 및 서비스 방법론의 블록도이고;
도 17은 항공기의 개략적인 도해이다.
도 1은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 자동화된 섬유배치 시스템의 블록도이고;
도 2는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템의 개략적인, 측면도(side elevation view)이고;
도 3은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 가상 직선 경로 및 가상 곡선 경로를 따라 배치된 섬유강화 테이프 스트립의 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 4는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 가상 직선 경로 및 가상 곡선 경로를 따라 배치된 섬유강화 테이프 스트립의 다른 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 5는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해 놓인, 연속된 스트립들의 평행한 열(array)로 가상 곡선 경로를 따라 배치된 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개략적인 평면도(plan view)이고;
도 6은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지가 하나의 시간 구간에 걸쳐 섬유강화 테이프 스트립으로 전달되는 것을 개략적으로 보여주고;
도 7은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지가 하나의 시간 구간에 걸쳐 중첩 방식으로 섬유강화 테이프 스트립으로 전달되는 것을 개략적으로 보여주고;
도 8은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 제품의 블록도이고;
도 9는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 8의 제품의 개략적인 평면도이고;
도 10은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 8의 제품의 다른 개략적인 평면도이고;
도 11은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따라, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의해, 연속된 스트립들의 평행한 열(array)로 가상 곡선 경로를 따라 배치된 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 보여주는, 도 8의 제품 세부의 사시도(perspective view) 사진이고;
도 12는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의한, 레이업 맨드럴 상에 구축(construct)되고 있는 도 8의 제품 및 레이업 맨드럴의 개략적인 사시도이고;
도 13은 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 예컨대 도 14 또는 도 15의 방법에 따르거나 도 1의 시스템에 의한, 레이업 맨드럴 상에 구축되고 있는 도 12의 제품 및 레이업 맨드럴의 개략적인 정면도(front elevation view)이고;
도 14는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템을 활용하는, 자동화된 섬유배치 방법의 블록도이고;
도 15는 본 개시의 하나 이상의 예시에 따른, 도 1의 시스템을 활용하는, 자동화된 섬유배치 방법의 다른 블록도이고;
도 16은 항공기 생산 및 서비스 방법론의 블록도이고;
도 17은 항공기의 개략적인 도해이다.
위에서 지칭된 도 1 및 8에서, 만약 있다면, 다양한 요소들(elements) 및/또는 구성요소들(components)을 연결하는 실선들은, 기계적, 전기적, 유체, 광학, 전자기적 및 다른 결합들 및/또는 이들의 조합들을 지칭할 수 있다. 여기에서 사용된 “결합된”(coupled)은 간접적으로 뿐만 아니라 직접적으로 연관된 것을 의미한다. 예를 들면, 부재 A는 부재 B와 직접적으로 연관될 수 있고, 또는 예를 들면 다른 부재 C를 매개로 하여 간접적으로 연관될 수 있다. 개시된 다양한 요소들 사이의 모든 관계가 반드시 나타나 있는 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 블록도에 도시된 것 이외의 결합들도 존재할 수 있다. 다양한 요소들 및/또는 구성요소들을 표기하는 블록들을 연결하는 파선들은, 만약 있다면, 실선에 의해 표시된 것들과 기능과 목적 면에서 유사한 결합들을 나타내지만, 파선으로 표현된 결합들은 선택적으로 제공될 수 있거나 본 개시의 대체(alternative) 예시들과 관련될 수 있다. 마찬가지로, 만약 있다면, 파선과 함께 표시된 요소들 및/또는 구성요소들은, 본 개시의 대체 예시들을 나타낸다. 실선 및/또는 파선으로 표시된 하나 이상의 요소들은 본 개시의 범위를 벗어나지 않고 특정 예시로부터 생략될 수 있다. 만약 있다면, 주변 요소들(environmental elements)은 점선으로 표시된다. 가상의(상상속의) 요소들도 명확성을 위해 표시될 수 있다. 본 기술분야의 통상의 기술자라면 도 1 및 8에서 도시된 특징들의 일부는 도 1 및 8, 다른 도면들 및/또는 수반된 개시에 기술된 다른 특징들을 포함할 필요 없이 다양한 방법으로 조합될 수 있고, 이러한 조합 또는 조합들이 본 개시에 명시적으로 나타나 있지 않더라도 그러하다는 것을 이해할 것이다. 유사하게도, 제시된 예들로 제한되지 않는 추가 특징들은 본 개시에 나타나고 기술된 특징들의 전부 또는 일부와 조합될 수 있다.
위에서 지칭된 도 14 내지 16에서, 블록들은 동작들 및/또는 그의 부분들을 나타낼 수 있고 다양한 블록들을 연결하는 선은 동작들 또는 그의 부분들의 임의의 특정 순서 또는 의존성을 암시하지는 않는다. 파선으로 표시된 블록들은 대체(alternative) 동작들 및/또는 그의 부분들을 나타낸다. 만약 있다면, 다양한 블록들을 연결하는 파선들은 동작들 또는 그의 부분들의 대체 의존성을 나타낸다. 개시된 다양한 동작들 사이의 모든 의존성들이 반드시 표시된 것은 아니라는 것이 이해될 것이다. 본 개시에 제시된 방법(들)의 동작들을 기술하는 도 14 내지 16 및 수반되는 개시는 필연적으로 동작들이 수행되어야 할 순서를 결정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 비록 하나의 예시적인 순서가 나타나 있더라도, 동작들의 순서는 적절한 때에 수정될 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 어떤 동작들은 상이한 순서로 또는 동시에 수행될 수 있다. 추가로, 통상의 기술자는 기술된 모든 동작들이 수행될 필요는 없다는 인식할 것이다.
다음의 설명에서, 개시된 개념의 철저한 이해를 제공하기 위해 수많은 특정 상세들이 제시되며, 이러한 개념들은 이러한 상세사항들의 일부 또는 전부 없이 실시될 수 있다. 다른 실례들에서, 불필요하게 본 개시를 모호하게 만들지 않기 위해 공지된 장치 및/또는 프로세스의 상세들은 생략되었다. 몇몇 개념들은 구체적인 예시와 연관지어 기술될 것이지만, 이러한 예시들은 제한적인 것으로 의도된 것은 아니라는 것이 이해될 것이다.
명시적으로 달리 표시되지 않는 한, “제1”, “제2” 등의 용어는 단지 표지(labels)로서 본 개시에서 사용되었을 뿐 이러한 용어들이 지칭하는 아이템들에 순서적, 위치적 또는 계층적 요건을 부과하도록 의도된 것은 아니다. 게다가, 예를 들면 “제2” 아이템을 지칭하는 것은 예를 들면 “제1” 또는 더 낮은 숫자가 매겨진 아이템 및/또는 예를 들면 “제3” 또는 더 높은 숫자가 매겨진 아이템의 존재를 필요로 하거나 제외하지 않는다.
본 개시에서 “일 예시”에 대한 지칭은 그 예시와 연관되어 기술된 하나 이상의 특징, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 구현에 포함된다는 것을 의미한다. 명세서의 다양한 위치에서 “일 예시”라는 문구는 동일한 예시를 지칭할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있다.
본 개시에서 사용될 때, 지정된 기능을 수행 ”하도록 구성된”(configured to) 시스템, 장치, 구조체, 물품, 요소, 구성요소 또는 하드웨어는, 추가적인 수정 이후에 그 지정된 기능을 수행하기 위한 잠재력을 가질 뿐이라기 보다는 사실상 아무 변경 없이 그 지정된 기능을 수행할 수 있다. 다시 말해, 지정된 기능을 수행 “하도록 구성된” 시스템, 장치, 구조체, 물품, 요소, 구성요소 또는 하드웨어는 그 지정된 기능을 수행하기 위한 목적을 위해 특별히 선택, 생성, 구현, 활용, 프로그래밍 및/또는 설계된다. 본 개시에서 사용된 “~하도록 구성되는” 것은 시스템, 장치, 구조체, 물품, 요소, 구성요소 또는 하드웨어가 추가적인 수정 없이 그 지정된 기능을 수행하도록 하는 시스템, 장치, 구조체, 물품, 요소, 구성요소 또는 하드웨어의 기존의 특성을 나타낸다. 본 개시의 목적을 위해, 특정 기능을 수행 ”하도록 구성된” 것으로 서술된 시스템, 장치, 구조체, 물품, 요소, 구성요소 또는 하드웨어는 그 기능을 수행 “하도록 적응”되거나(adapted to) 및/또는 “하도록 작동되는”(operative to) 것으로 추가적으로 또는 대안으로 서술될 수 있다.
이하 본 개시에 따른 대상물의, 청구될 수도 있고 청구되지 않을 수도 있는, 예시적이며 총망라하지는 않은(non-exhaustive) 예시들이 제공된다.
전반적으로 도 1을 참고하고 특히 예를 들면 도 2 내지 6 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 디스펜서(dispenser)(102), 컴팩터(compactor)(112), 조향 장치(steering mechanism)(118), 에너지원(energy source)(120) 및 컨트롤러(controller)(126)를 포함한다. 디스펜서(102)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 분배(dispense)하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)(106)와 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 테이프 스트립 폭(110)만큼 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix) (130)와 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유(132)를 포함한다. 컴팩터(112)는 컴팩터(112)의 선행측(leading side)(114)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 수신하고 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 밀착(compact)하도록 구성된다. 조향 장치(118)는 기판(116)에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서(102)와 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된다. 에너지원(120)은 각각 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(discrete portions)(124)을 제1 온도로 가열하고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 따라 제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는(alternating) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy)(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 전달하도록 구성된다. 컨트롤러(126)는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러(126)는 또한 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)에 중심이 맞춰져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(148)으로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 1을 특징짓는다.
섬유강화 테이프 스트립(104)의 번갈아 나타나는 이산 부분들에 제1 분량의 펄스 에너지(122)와 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 것은 제1 이산 부분(124)에 대응하는 이격된 이산 테이프-영역(148)의 생성을 야기한다. 따라서, 컨트롤러(126)가 조향 장치(118)로 하여금 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치하게 할 경우, 서로 이격된 제1 이산 부분들(124)은 이산 테이프-영역(148)으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 본 개시에서 논의되는 바와 같이, 제1 분량의 펄스 에너지(122)는 가상 곡선 경로(128)가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 밀착된 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않도록 컨트롤러(126)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축(construct)하기 위해 사용될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유(132)로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 시스템(100)이 사용될 수 있다.
하나 이상의 예시에서, 섬유강화 테이프 스트립(104)은 예컨대 흔히 AFP 기계와 함께 사용되는 것과 같은 전형적인 프리프레그 토우이다. 적절한 수지 테이프-매트릭스(130)의 예시는 열경화성 및 열가소성 수지를 포함하고, 적절한 단방향 강화 섬유(132)의 예시는 탄소 섬유, 붕소 섬유 및 아라미드(aramid) 섬유를 포함하지만, 다른 수지 및 섬유도 사용될 수 있다. 도 3 및 4에서, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 하나는 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 인접하고 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 인접한 두 개의 단방향 강화 섬유(132)만 도시하며 개략적으로 제시되어 있으나, 이는 본 개시에서 논의되는 단방향 강화 섬유들(132)의 개별 섬유들 사이의 잠재적 차이점에 관한 예시만을 위한 것이다. 하나 이상의 예시에서, 섬유강화 테이프 스트립(104)은 실제로는 섬유의 하나 이상의 토우로부터 수만개의 단방향 강화 섬유를 포함한다.
하나 이상의 예시에서, 디스펜서(102)는 예컨대 평행한 열(array)(또는 코스(course))의 스트립의 분배, 배치 및 밀착을 허용하기 위해 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급량(supply) 또는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 공급량들(supplies)을 포함한다.
하나 이상의 예시에서, 컴팩터(112)는 예컨대 흔히 AFP 기계로 통합되는 것과 같은 밀착 롤러 또는 밀착 드래그 면(compaction drag surface)을 포함한다.
하나 이상의 예시에서, 조향 장치(118)는 적어도 조향 장치(118) 상에 장착된 엔드 이펙터(end effector)를 형성하는 디스펜서(102), 컴팩터(112) 및 에너지원(120)을 갖는, 로봇 암(arm)이거나 이를 포함한다. 다른 예시에서, 조향 장치(118)는 예컨대 만약 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템이 평면적 복합 구조체를 구축하기 위해서만 이용된다면, 예컨대 X-, Y-, Z-축 드라이브(drive)를 갖는 출력 드라이브이거나 이를 포함한다.
가상 곡선 경로(128)는 섬유강화 테이프 스트립(104)의 길이방향 축, 또는 중앙선에 대응한다. 본 개시에서 사용된 “가상”은 물리적 형태를 취하지 않는 개체의 속성을 갖는 것을 의미한다. 예를 들면 가상선은, 예컨대 섬유강화 테이프 스트립(104)의 엣지에 대응하는 것과 같은, 물리적인 선 보다는 무형의 또는 상상의 선이며, 다른 물리적 및/또는 무형의 개체들의 위치 및/또는 배향이 가상선에 대하여 정의될 수 있다.
기판(116)은 섬유강화 테이프 스트립(104)이 배치되고 밀착되는 임의의 기판이다. 따라서, 섬유강화 테이프 스트립의 제1 층이 배치될 때, 기판(116)은 레이업 맨드럴(layup mandrel)과 같이 도구일 수 있지만, 다음 섬유강화 테이프 스트립 층들이 배치될 때에 기판(116)은 이전에 배치된 섬유강화 테이프 스트립의 층이다.
하나 이상의 예시에서, 에너지원(120)은, 기판(116)으로의 적절한 접착과 기판(116)에 대한 밀착을 허용하기 위해 제1 및 제2 이산 부분의 적절한 온도를 야기할 뿐만 아니라 제1 이산 부분(124)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환을 제공하기 위한 적절한 온도를 야기하기 위해 섬유강화 테이프 스트립(104)의 재료 성질에 기초하여 적합한 펄스 에너지를 전달하도록, 임의의 적절한 형태를 취한다. 에너지원(120)의 예시는 독일의 헤라우스 노블라이트(Heraeus Noblelight) 사의 HUMM3TM 상표로 판매되는 것과 같은 크세논(xenon) 플래시 램프/레이저를 포함한다.
4 인치 (102 밀리미터) 코스의 섬유강화 테이프 스트립이 초당 1 미터의 속도로 놓아질 때 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 예시는 2 밀리세컨드의 펄스 지속시간과 60 헤르츠의 주파수를 갖는 14 킬로와트의 적외선을 포함한다. 도 11은 본 단락에 제시된 예시 파라미터들을 이용하여 16 인치 (41 센티미터)의 반경(134)을 갖고, 곡선 경로(128)를 따라 자동화된 섬유배치 시스템(100)에 의해 배치되고 밀착되는, 4 인치 (10.2 센티미터) 코스의 8개의 반인치(half-inch) (13 밀리미터) 섬유강화 테이프 스트립의 예시적 부분의 사진이다. 이산 테이프-영역(148)의 균일한 분포와 이에 따른 제품(200)의 균일한 (및 바람직한) 온전성(integrity)은 섬유강화 테이프 스트립이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않고 달성된다.
하나 이상의 예시에서, 컨트롤러(126)는 본 개시의 자동화된 섬유배치 시스템의 적어도 일부의 동작을 자동적으로 제어하도록 적응, 구성, 설계, 구축 및/또는 프로그래밍된 임의의 적절한 구조체를 포함한다. 하나 이상의 예시에서, 컨트롤러(126)는 전자 컨트롤러, 전용 컨트롤러, 특수목적 컨트롤러, 컴퓨터, 프로세서, 논리 장치 및/또는 메모리 장치이거나 이들 중 하나 이상을 포함한다. 하나 이상의 예시에서, 컨트롤러(126)는 본 개시의 자동화된 섬유배치 시스템의 동작을 자동적으로 제어하기 위한 하나 이상의 알고리즘을 수행하도록 프로그래밍된다. 이러한 몇몇 예시에서, 이러한 알고리즘은 컨트롤러(126)로 하여금 자동화된 섬유배치 시스템이 여기 개시된 방법들(300 및 500)을 수행하도록 하고 및/또는 이를 기초로 한다. 도 2에서, 컨트롤러(126)와 자동화된 섬유배치 시스템(100)의 다양한 구성요소 부품들 사이의 통신은 번개 표시로 개략적으로 표시된다. 하나 이상의 예시에서, 이러한 통신은 유선 및/또는 무선의 속성을 갖는다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 제2 온도는 제1 온도보다 낮다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 2를 특징짓고, 예시 2는 위의 예시 1에 따른 대상물도 포함한다.
따라서 제2 온도는 제2 이산 부분들(125)의 수지 테이프-매트릭스(130)에 손상이나 원하지 않는 효과를 주지 않고 기판(116)으로의 적절한 접착과 기판(116)에 대한 밀착을 제공하는 온도로 제2 이산 부분들(125)이 가열되는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 또한, 제1 온도는 따라서 기판(116)으로의 적절한 접착과 기판(116)에 대한 밀착을 제공하는 온도로 제1 이산 부분들(124)이 가열될 뿐만 아니라 제1 이산 부분들(124)이 이산 테이프-영역들(148)로 변환되는 것을 가능하게 하는 온도로 제1 이산 부분들(124)이 가열되는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 특히, 기판(116)으로부터 멀어지는/면외(out-of-plane) 버클링(buckling)과 반대로, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치되는 것의 결과인 버클링의 경우에도(예를 들면, 기판(116)이 평면인 경우 면내(in-plane)에 남아있고, 또는 기판(116)이 평면이 아닌 경우 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공칭 두께 내에 남아있는 것) 제1 온도는 단방향 섬유들(132)이 기판(116)에 평행하게 남아있는 것을 가능하게 할 정도로 뜨겁다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)은 크기 면에서 동일하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 3을 특징짓고, 예시 3은 위의 예시 1 또는 2에 따른 대상물도 포함한다.
동일한 크기의 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)을 갖는 것은 에너지원(120)의 복잡한 제어에 대한 필요성 없이 자동화된 섬유배치 시스템(100)이 일정한 속도를 가질 수 있게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 제1 이산 부분(124)은 제2 이산 부분(125)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 4를 특징짓고, 예시 4는 위의 예시 1 또는 2에 따른 대상물도 포함한다.
제2 이산 부분(125)보다 작은 제1 이산 부분(124)을 가짐으로써, 제1 이산 부분(124)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환의 결과로서의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 재료 성질에 대한 임의의 변경이 최소화된다. 즉, 제1 이산 부분(124)보다 큰 제2 이산 부분(125)을 가짐으로써, 및 제2 이산 부분(125)이 이산 테이프-영역(148)으로 변환하지 않는 것의 결과로서, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 재료 성질이 유지된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 이산 테이프-영역(148)은 제1 이산 부분(124)과 구조적으로 상이하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 5를 특징짓고, 예시 5는 위의 예시 1 내지 4 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
구조적으로 변환됨으로써, 이는 기하구조가 제1 이산 부분(124)에서 이산 테이프-영역(148)으로 변하는 것 뿐만 아니라 제1 이산 부분(124) 내의 단방향 강화 섬유(132)가 기판(116)에 평행하게 남아있으면서도 테이프-스트립 폭(110)에 걸쳐 수지 테이프-매트릭스(130) 내에서 서로 간의 균일한 평행 관계를 유지하지 않도록 조작되는 것을 의미한다. 이러한 구조적 변환은 단방향 섬유들(132)이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 원하지 않는 내부 응력(stress)을 섬유강화 테이프 스트립(104) 상에 주지 않고 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치될 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는(intersect) 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정되는 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하도록, 컨트롤러(126)는 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 또한, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.003 이상이다. 각각의 이산 테이프-영역들(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들(132)은 기판(116)과 평행하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 6을 특징짓고, 예시 6은 위의 예시 1 내지 5 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다. 단방향 강화 섬유들(132)이 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 더 가깝게 버클링됨으로써, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 더 타이트한 커브(curve)를 가질 수 있고, 이는 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로(128)를 따라가기 위해 필수적이다. 기판(116)에 평행하게 버클링함으로써, 단방향 강화 섬유들(132)은 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
단방향 강화 섬유들(132)을 언급할 때, 본 개시에 사용된 “버클링된”은 대응하는 하나 이상의 강화 섬유(132)가 제자리에서(in-place) 및/또는 기판(116)에 평행하게 하나 이상의 커브(curves), 폴드(folds) 또는 기복(undulations)을 갖는 것을 의미한다. 다시 말해, 버클링된 단방향 강화 섬유는 직선이 아니다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 7을 특징짓고, 예시 7은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 8을 특징짓고, 예시 8은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 9를 특징짓고, 예시 9는 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 10을 특징짓고, 예시 10은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 11을 특징짓고, 예시 11은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 12를 특징짓고, 예시 12는 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 13을 특징짓고, 예시 13은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 14를 특징짓고, 예시 14는 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 15를 특징짓고, 예시 15는 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 16을 특징짓고, 예시 16은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 17을 특징짓고, 예시 17은 위의 예시 6에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 18을 특징짓고, 예시 18은 위의 예시 6 내지 17 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.005 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 19를 특징짓고, 예시 19는 위의 예시 6 내지 18에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.01 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 20을 특징짓고, 예시 20은 위의 예시 6 내지 19 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.03 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 6을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분들(124) 내의 제1 열(array)의 장소들이 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분들(124) 내의 제2 열의 장소들보다 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하게 하도록 더 프로그래밍된다. 제1 열의 장소들 내의 장소들은 제2 열의 장소들 내의 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가깝다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 21을 특징짓고, 예시 21은 위의 예시 6 내지 20 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
가상 지점(136)로부터 더 멀리 있는 제1 이산 부분들(124) 내의 장소들은 덜 타이트한 곡률을 겪기 때문에, 이들은 가상 지점(136)에 더 가까운 제1 이산 부분들(124) 내의 장소들만큼 높은 온도까지 가열될 필요는 없다. 결과적으로, 더 멀리 있는 장소들의 구조적 온전성이 유지될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 6을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 컴팩터(112)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성된다. 컨트롤러(126)는 복수의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분집합의 제1 이산 부분(124)이 복수의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분집합의 제1 이산 부분(124)보다 높은 온도로 가열되도록, 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하게 하도록 더 프로그래밍된다. 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립들은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립들보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 22를 특징짓고, 예시 22는 위의 예시 6 내지 21 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
AFP 기계들은 흔히 프리프레그 토우들의 코스(복수의 프리프레그 토우)를 배치하도록 구조화된다. 자동화된 섬유배치 시스템(100)이 그렇게 구성되는 경우, 예시 22에 따라, 가상 지점(136)에 더 가까운 섬유강화 테이프 스트립들의 더 타이트한 곡률을 촉진하고 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 섬유강화 테이프 스트립들의 구조적 온전성을 유지하기 위해 가상 지점(136)에 더 가까운 그 섬유강화 테이프 스트립은 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 그 섬유강화 테이프 스트립들보다 더 높은 온도로 가열된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 5를 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 컴팩터(112)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 23을 특징짓고, 예시 23은 위의 예시 1 내지 22 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 섬유강화 테이프 스트립을 동시에 배치하고 밀착함으로써, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 넓은 표면 영역을 커버하는데 더 효율적이다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 6을 참고하면, 에너지원(120)은 복수의 에너지원이다. 복수의 에너지원 각각은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하거나 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 24를 특징짓고, 예시 24는 위의 예시 23에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 에너지원을 갖는 것은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들로 펄스 에너지를 전달하는 것의 개별적 제어를 가능하게 하며, 이는 제1 이산 부분(124)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환을 촉진하기 위해 제1 이산 부분(124)의 개별적 온도의 제어를 포함한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2를 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 컴팩터(112)의 견인측(142) 상의 복수의 섬유강화 테이프 스트립들 각각의 성질을 감지하도록 구성된 센서(140)를 더 포함한다. 컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신되는 입력에 반응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 25를 특징짓고, 예시 25는 위의 예시 23 또는 24에 따른 대상물도 포함한다.
밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립의 성질을 감지함으로써, 컨트롤러(126)는 제1 이산 부분(124)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역(148)으로 변환되고 있는지 여부를 감지하고, 또한 섬유강화 테이프 스트립이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부를 감지한다. 또한, 에너지원(120)을 갖춘 피드백 루프(feedback loop)는 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
하나 이상의 예시에서, 센서(140)는 컴팩터(112)의 견인측(142) 상의 복수의 섬유강화 테이프 스트립들 각각의 온도를 감지한다. 수지 테이프-매트릭스(130)의 하나 이상의 예시에서 섬유강화 테이프 스트립들의 기판(116)에 대한 적절한 접착 및 밀착은 직접적으로 온도에 기초하기 때문에, 온도 감지는 에너지원(120)을 갖는 단순한 피드백 루프를 제공한다. 하나 이상의 예시에서, 센서(140)는 적외선 센서이거나 이를 포함한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 26을 특징짓고, 예시 26은 위의 예시 1 내지 25 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
AFP에 대한 프리프레그 토우들은 다양한 폭으로 나오며, 1/4 인치 (6 밀리미터) 및 반인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우가 흔하다. 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 27을 특징짓고, 예시 27은 위의 예시 1 내지 25 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 28을 특징짓고, 예시 28은 위의 예시 1 내지 26 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 29를 특징짓고, 예시 29는 위의 예시 1 내지 28 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
단방향 강화 섬유(132)의 개별 섬유들 내 복수의 폴드는 가상 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 30을 특징짓고, 예시 30은 위의 예시 1 내지 29 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
사다리꼴인 것에 의해, 이산 테이프-영역(148)은 곡선 경로(128)를 따르는 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가능하게 한다.
본 개시에서 사용된 “사다리꼴”은 직선 엣지와 뾰족한 코너를 갖는 완벽한 사다리꼴의 형상을 갖는 것을 의미하지 않고, 상이한 길이의 대체로 평행한 한 쌍의 대립하는(opposing) 엣지들을 갖는 전반적인 사다리꼴의 형상(즉, 평행사변형이 아닌 사다리꼴)을 갖는 것을 의미한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 4 및 11을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중간 테이프-영역(150)이 이산 테이프-영역들(148) 사이에서 만들어지도록, 컨트롤러(126)는 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 31을 특징짓고, 예시 31은 위의 예시 1 내지 30 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
중간 테이프-영역들(150)은 이산 테이프-영역들(148)을 서로 이격시키고 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3을 참고하면, 각각의 중간 테이프-영역들(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유들(132)은 오로지 직선이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 32를 특징짓고, 예시 32는 위의 예시 31에 따른 대상물도 포함한다.
중간 테이프-영역들(150) 내에서는 단방향 강화 섬유들(132)이 버클링되지 않기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 유지되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 이산 테이프-영역들(148) 내에서 버클링된 각각의 단방향 강화 섬유들(132)은 이산 테이프-영역들(148) 내에서보다 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 33을 특징짓고, 예시 33은 위의 예시 31에 따른 대상물도 포함한다.
단방향 강화 섬유들(132)은 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링되기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 극대화되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 중간 테이프-영역들(150)은 직사각형이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 34를 특징짓고, 예시 34는 위의 예시 31 내지 33 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
직사각형인 것에 의해, 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104) 내에서 단방향 강화 섬유들(132)이 원하지 않는 내부 응력을 주지 않고 중간 테이프-영역들(150)은 그들의 구조적 온전성을 유지한다.
본 개시에서 사용된 “직사각형”은 두 쌍의 정확히 평행하고 직선인 대립하는 엣지들과 뾰족한 코너를 갖는 완벽한 직사각형의 형상을 갖는 것을 의미하지 않고, 대체로 직선이고 평행한 대립하는 엣지들을 갖는 전반적인 직사각형의 형상을 갖는 것을 의미한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 컴팩터(112)의 견인측(142) 상의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하도록 구성된 센서(140)를 더 포함한다. 컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신되는 입력에 반응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 35를 특징짓고, 예시 35는 위의 예시 1 내지 34 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지함으로써, 컨트롤러(126)는 제1 이산 부분들(124)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역들(148)로 변환되고 있는지 여부를 감지하고, 또한 섬유강화 테이프 스트립(104)이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부를 감지한다. 또한, 에너지원(120)을 갖춘 피드백 루프는 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2를 참고하면, 센서(140)는 온도 센서이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 36을 특징짓고, 예시 36은 위의 예시 35에 따른 대상물도 포함한다.
수지 테이프-매트릭스(130)의 하나 이상의 예시에서 기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 적절한 접착 및 밀착이 직접적으로 온도에 기초하기 때문에, 온도 감지는 에너지원(120)을 갖는 단순한 피드백 루프를 제공한다.
하나 이상의 예시에서, 센서(140)는 적외선 센서이거나 이를 포함한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 6을 참고하면, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유들(132)로부터 전도(conduction)를 통해 수지 테이프-매트릭스(130)를 간접적으로 가열하기 위해 단방향 강화 섬유들(132)을 직접적으로 가열하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 37을 특징짓고, 예시 37은 위의 예시 1 내지 36 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
단방향 강화 섬유들(132)을 직접 가열하고 수지 테이프-매트릭스(130)를 직접적으로 가열하지 않거나 적어도 실질적으로 덜 직접적으로 가열하는 펄스 에너지의 파장을 선택함으로써, 수지 테이프-매트릭스(130)의 재료 성질에 불리하게 영향을 미치지 않고 따라서 기판(116)에 대한 배치 및 밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않는, 수지 테이프-매트릭스(130)를 위한 온도들이 타겟팅 된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 선택적으로, 조향 장치(118)가 가상 직선 경로(152)에서 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 가상 곡선 경로(128)를 따르는 제1 이산 부분들(124)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 제1 이산 부분들(124)보다 더 높은 온도로 가열하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 38을 특징짓고, 예시 38은 위의 예시 1 내지 37 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
제1 이산 부분들(124)을 가상 곡선 경로(128)를 따를 때보다 가상 직선 경로(152)를 따를 때 더 낮은 온도로 가열함으로써, 그것의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않고 기판(116)에 대하여 바람직한 접착 및 밀착을 제공하는 온도가 선택될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 39를 특징짓고, 예시 39는 위의 예시 1 내지 38 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
자동화된 섬유배치 시스템(100)이 평면적이지 않은 곡선 경로(128)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 프로그래밍된 경우, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 복잡한 윤곽을 가진 표면을 갖는 것들을 포함하여 평면적이지 않은 제품들을 구축하기 위해 사용될 수 있다.
도 3 및 4를 참고하면, 곡선 경로(128)가 평면적이지 않을 때, 가상 지점(136)은 제1 가상 지점이고, 조향 장치(118)는 기판(116)에 대하여 3차원 공간에서 디스펜서(102)와 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된다. 또한, 가상 곡선 경로(128)가 가상선(138)으로부터 이격된 제2 가상 지점(146)에서부터 측정된 제2 곡률 반경(144)을 더 포함하도록, 컨트롤러(126)는 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대하여 3차원 공간에서 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 프로그래밍된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4, 12 및 13을 참고하면, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 40을 특징짓고, 예시 40은 위의 예시 1 내지 39 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
기판(116)이 복잡한 윤곽을 포함할 때, 자동화된 섬유배치 시스템(100)은 기판(116)에 대하여 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하고 밀착할 수 있으며, 이는 이전에 전통적인 AFP 기계로는 가능하지 않았던 제품의 구축을 가능하게 한다.
본 개시에서 사용된, “복잡한 윤곽”을 갖는 표면은 표면의 주어진 영역 내의 것으로서, 평면의 임의의 배향과의 교차점(intersection)은 선형적(linear)이지 않다.
도 12 및 13은 섬유강화 테이프 스트립들이 35 인치 (0.9 미터)에서 75 인치 (1.9 미터) 사이의 반경을 갖는 곡선 경로들을 따라 배치되고 밀착될 필요가 있는 복잡한 윤곽을 갖는 코 영역(230)의 서브영역(252)이 있는 코 영역(230)을 갖는 항공기(228) 동체(fuselage)의 일부에 대응하는 도구(레이업 맨드럴)(250)를 개략적으로 나타낸다. 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템들은 이것을 가능하게 하며, 이는 8개의 반인치 (13 밀리미터) 섬유강화 테이프 스트립들의 4 인치 (10.2 센티미터) 코스를 포함한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 5, 7 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 디스펜서(102), 컴팩터(112), 조향 장치(118), 에너지원(120) 및 컨트롤러(126)를 포함한다. 디스펜서(102)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 분배하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 테이프-스트립 폭(110) 만큼 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유들(132)을 포함한다. 컴팩터(112)는 컴팩터(112)의 선행측(114)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 수신하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 밀착하도록 구성된다. 조향 장치(118)는 기판(116)에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서(102) 및 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된다. 에너지원(120)은 각각 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분들(402) 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 따라 제1 부분들(402)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분들(404)을 가열하기 위해 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하도록 구성된다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분들(404)의 각각은 제1 부분들(402)과 제2 부분들(404)의 중첩 영역들(406)이 제1 부분들(402)과 제2 부분들(404)의 비중첩(non-overlapping) 영역들(408)보다 더 높은 온도를 갖도록, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분들(402) 중 인접하는 두 부분과 적어도 부분적으로 중첩된다. 컨트롤러(126)는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 컨트롤러(126)는 또한 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)에 중심이 맞추어져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중첩 영역들(406)이 기하학적으로 중첩 영역들(406)과 상이한 이산 테이프-영역들(148)로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 배치하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 41을 특징짓는다.
제1 부분(402)과 제2 부분(404)을 이용하여 중첩 영역(406)을 생성함으로써, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)는 중첩 영역들(406)에 대하여 누적되며, 비중첩 영역들(408)보다 중첩 영역들(406)에 대하여 더 높은 온도를 야기한다. 따라서, 컨트롤러(126)가 조향 장치(118)로 하여금 가상 곡선 경로(128)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 할 때, 서로 이격되어 있는 중첩 영역들(406)은 기하학적으로 이산 테이프-영역들(148)로 변환된다. 또한, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 펄스 지속시간이 컨트롤러(126)에 의해 제어될 수 있기 때문에, 중첩 영역들(406)의 간격과 폭은 정확하게 제어될 수 있으며, 예컨대 가상 곡선 경로(128)의 반경에 따라 변화하도록 제어될 수 있다. 사실상, 하나 이상의 예시에서, 조향 장치(118)가 가상 직선 경로(152)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 제어될 때 중첩 영역들(406)은 제거될 수 있다. 중요하게도, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로(128)가 타이트한 반경을 가질 때에도 밀착된 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않도록 컨트롤러(126)에 의해 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 이용될 수 있다. 또한, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유(132)로 복합 부품을 제조하기 위해 사용될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 7을 참고하면, 중첩 영역들(406)과 비중첩 영역들(408)은 크기의 면에서 동일하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 42를 특징짓고, 예시 42는 위의 예시 41에 따른 대상물도 포함한다.
크기가 동일한 중첩 영역들(406)과 비중첩 영역들(408)을 갖는 것은 에너지원(120)의 복잡한 제어를 필요로 하지 않고 자동화된 섬유배치 시스템(400)이 일정한 속도를 가질 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 7을 참고하면, 중첩 영역들(406)은 비중첩 영역들(408)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 43을 특징짓고, 예시 43은 위의 예시 41에 따른 대상물도 포함한다.
비중첩 영역들(408)보다 작은 중첩 영역들(406)을 가짐으로써, 중첩 영역들(406)의 이산 테이프-영역들(148)로의 변환의 결과로서의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 재료 성질에 대한 임의의 변경이 최소화된다. 즉, 중첩 영역들(406)보다 큰 비중첩 영역들(408)을 가짐으로써, 그리고 비중첩 영역들(408)이 이산 테이프-영역들(148)로 변환하지 않는 것의 결과로서, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 재료 성질이 유지된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 7 및 11을 참고하면, 이산 테이프-영역들(148)은 중첩 영역들(406)과 구조적으로 상이하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 44를 특징짓고, 예시 44는 위의 예시 41 내지 43 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
구조적으로 변환됨으로써, 이는 기하구조가 중첩 영역(406)에서 이산 테이프-영역(148)으로 변하는 것 뿐만 아니라 중첩 영역(406) 내의 단방향 강화 섬유(132)가 기판(116)에 평행하게 남아있으면서도 테이프-스트립 폭(110)에 걸쳐 수지 테이프-매트릭스(130) 내에서 서로 간의 균일한 평행 관계를 유지하지 않도록 조작되는 것을 의미한다. 이러한 구조적 변환은 단방향 섬유들(132)이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 원하지 않는 내부 응력(stress)을 섬유강화 테이프 스트립(104) 상에 주지 않고 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치될 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는(intersect) 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정되는 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하도록, 컨트롤러(126)는 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 또한, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.003 이상이다. 각각의 이산 테이프-영역들(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들(132)은 기판(116)과 평행하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 45를 특징짓고, 예시 45는 위의 예시 41 내지 44 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다. 단방향 강화 섬유들(132)이 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 더 가깝게 버클링됨으로써, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 더 타이트한 커브를 가질 수 있고, 이는 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로(128)를 따라가기 위해 필수적이다. 기판(116)에 평행하게 버클링함으로써, 단방향 강화 섬유들(132)은 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 46을 특징짓고, 예시 46은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 47을 특징짓고, 예시 47은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 48을 특징짓고, 예시 48은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 49를 특징짓고, 예시 49는 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 50을 특징짓고, 예시 50은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 51을 특징짓고, 예시 51은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 52를 특징짓고, 예시 52는 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 53을 특징짓고, 예시 53은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 54를 특징짓고, 예시 54는 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 55를 특징짓고, 예시 55는 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록 선택적으로 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 56을 특징짓고, 예시 56은 위의 예시 45에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 57을 특징짓고, 예시 57은 위의 예시 45 내지 56 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.005 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 58을 특징짓고, 예시 58은 위의 예시 45 내지 56에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.01 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 59를 특징짓고, 예시 59는 위의 예시 45 내지 56 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.03 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 7을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내의 제1 열(array)의 장소들이 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내의 제2 열의 장소들보다 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)와 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하게 하도록 프로그래밍된다. 제1 열의 장소들 내의 장소들은 제2 열의 장소들 내의 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가깝다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 60을 특징짓고, 예시 60은 위의 예시 45 내지 59 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
가상 지점(136)로부터 더 멀리 있는 중첩 영역(406) 내의 장소들은 덜 타이트한 곡률을 겪기 때문에, 이들은 가상 지점(136)에 더 가까운 중첩 영역(406) 내의 장소들만큼 높은 온도까지 가열될 필요는 없다. 결과적으로, 더 멀리 있는 장소들의 구조적 온전성이 유지될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 7을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 컴팩터(112)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성된다. 컨트롤러(126)는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 중첩 영역(406)이 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 중첩 영역(406)보다 높은 온도로 가열되도록, 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)와 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하게 하도록 프로그래밍된다. 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립들은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립들보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 61을 특징짓고, 예시 61은 위의 예시 45 내지 60 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, AFP 기계들은 흔히 프리프레그 토우들의 코스(복수의 프리프레그 토우)를 배치하도록 구조화된다. 자동화된 섬유배치 시스템(400)이 그렇게 구성되는 경우, 예시 61에 따라, 가상 지점(136)에 더 가까운 섬유강화 테이프 스트립들의 더 타이트한 곡률을 촉진하고 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 섬유강화 테이프 스트립들의 구조적 온전성을 유지하기 위해 가상 지점(136)에 더 가까운 것들은 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것들보다 더 높은 온도로 가열된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 5를 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 컴팩터(112)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 62를 특징짓고, 예시 62는 위의 예시 41 내지 60 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 섬유강화 테이프 스트립을 동시에 배치하고 밀착함으로써, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 넓은 표면 영역을 커버하는데 더 효율적이다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 7을 참고하면, 에너지원(120)은 복수의 에너지원이다. 복수의 에너지원 각각은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하거나 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 63을 특징짓고, 예시 63은 위의 예시 62에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 에너지원을 갖는 것은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들로 펄스 에너지를 전달하는 것의 개별적 제어를 가능하게 하며, 이는 중첩 영역(406)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환을 촉진하기 위해 중첩 영역(406)의 개별적 온도의 제어를 포함한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2를 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 컴팩터(112)의 견인측(142) 상의 복수의 섬유강화 테이프 스트립들 각각의 성질을 감지하도록 구성된 센서(140)를 더 포함한다. 컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신되는 입력에 반응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 64를 특징짓고, 예시 64는 위의 예시 62 또는 63에 따른 대상물도 포함한다.
밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립의 성질을 감지함으로써, 컨트롤러(126)는 중첩 영역(406)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역(148)으로 변환되고 있는지 여부를 감지하고, 또한 섬유강화 테이프 스트립이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부를 감지한다. 또한, 에너지원(120)을 갖춘 피드백 루프(feedback loop)는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 65를 특징짓고, 예시 65는 위의 예시 41 내지 64 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, AFP에 대한 프리프레그 토우들은 다양한 폭으로 나오며, 1/4 인치 (6 밀리미터) 및 반인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우가 흔하다. 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 66을 특징짓고, 예시 66은 위의 예시 41 내지 65 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 67을 특징짓고, 예시 67은 위의 예시 41 내지 65 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들에 대해 구성될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 68을 특징짓고, 예시 68은 위의 예시 41 내지 67 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유(132)의 개별 섬유들 내 복수의 폴드는 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 69를 특징짓고, 예시 69는 위의 예시 41 내지 68 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 사다리꼴인 것에 의해, 이산 테이프-영역(148)은 곡선 경로(128)를 따르는 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 11을 참고하면, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중간 테이프-영역(150)이 이산 테이프-영역들(148) 사이에서 만들어지도록, 컨트롤러(126)는 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가상 곡선 경로(128)를 따라 조향하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 70을 특징짓고, 예시 70은 위의 예시 41 내지 69 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
비중첩 영역(406)에 대응하는 중간 테이프-영역들(150)은 이산 테이프-영역들(148)을 서로 이격시키고 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3을 참고하면, 각각의 중간 테이프-영역들(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유들(132)은 오로지 직선이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 71을 특징짓고, 예시 71은 위의 예시 70에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 중간 테이프-영역들(150) 내에서는 단방향 강화 섬유들(132)이 버클링되지 않기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 유지되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 이산 테이프-영역들(148) 내에서 버클링된 각각의 단방향 강화 섬유들(132)은 이산 테이프-영역들(148) 내에서보다 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 72를 특징짓고, 예시 72는 위의 예시 70에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)은 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링되기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 극대화되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 중간 테이프-영역들(150)은 직사각형이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 73을 특징짓고, 예시 73은 위의 예시 70 내지 72 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 직사각형인 것에 의해, 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104) 내에서 단방향 강화 섬유들(132)이 원하지 않는 내부 응력을 주지 않고 중간 테이프-영역들(150)은 그들의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 컴팩터(112)의 견인측(142) 상의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하도록 구성된 센서(140)를 더 포함한다. 컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신되는 입력에 반응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 74를 특징짓고, 예시 74는 위의 예시 41 내지 73 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지함으로써, 컨트롤러(126)는 중첩 영역들(406)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역들(148)로 변환되고 있는지 여부를 감지하고, 또한 섬유강화 테이프 스트립(104)이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부를 감지한다. 또한, 에너지원(120)을 갖춘 피드백 루프는 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2를 참고하면, 센서(140)는 온도 센서이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 75를 특징짓고, 예시 75는 위의 예시 74에 따른 대상물도 포함한다.
논의되는 바와 같이, 수지 테이프-매트릭스(130)의 하나 이상의 예시에서 기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 적절한 접착 및 밀착이 직접적으로 온도에 기초하기 때문에, 온도 감지는 에너지원(120)을 갖는 단순한 피드백 루프를 제공한다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 7을 참고하면, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유들(132)로부터 전도(conduction)를 통해 수지 테이프-매트릭스(130)를 간접적으로 가열하기 위해 단방향 강화 섬유들(132)을 직접적으로 가열하도록 구성된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 76을 특징짓고, 예시 76은 위의 예시 41 내지 75 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)을 직접 가열하고 수지 테이프-매트릭스(130)를 직접적으로 가열하지 않거나 적어도 실질적으로 덜 직접적으로 가열하는 펄스 에너지의 파장을 선택함으로써, 수지 테이프-매트릭스(130)의 재료 성질에 불리하게 영향을 미치지 않고 따라서 기판(116)에 대한 배치 및 밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않는, 수지 테이프-매트릭스(130)를 위한 온도들이 타겟팅 된다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 7을 참고하면, 컨트롤러(126)는 선택적으로, 조향 장치(118)가 가상 직선 경로(152)에서 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍된다. 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 가상 곡선 경로(128)를 따르는 중첩 영역들(406)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 중첩 영역들(406)보다 더 높은 온도로 가열하게 하도록 프로그래밍된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 77을 특징짓고, 예시 77은 위의 예시 41 내지 76 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
중첩 영역들(406)을 가상 곡선 경로(128)를 따를 때보다 가상 직선 경로(152)를 따를 때 더 낮은 온도로 가열함으로써, 그것의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않고 기판(116)에 대하여 바람직한 접착 및 밀착을 제공하는 온도가 선택될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 78을 특징짓고, 예시 78은 위의 예시 41 내지 77 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
자동화된 섬유배치 시스템(400)이 평면적이지 않은 곡선 경로(128)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 프로그래밍된 경우, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 복잡한 윤곽을 가진 표면을 갖는 것들을 포함하여 평면적이지 않은 제품들을 구축하기 위해 사용될 수 있다.
전반적으로 도 1을 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4, 12 및 13을 참고하면, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 79를 특징짓고, 예시 79는 위의 예시 41 내지 78 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
기판(116)이 복잡한 윤곽을 포함할 때, 자동화된 섬유배치 시스템(400)은 기판(116)에 대하여 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하고 밀착할 수 있으며, 이는 이전에 AFP 프로세스로는 가능하지 않았던 제품의 구축을 가능하게 한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 제품(200)은 제1 길이방향 스트립-엣지(204) 및 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 평행하고 제1 길이방향 스트립-엣지(204)로부터 스트립 폭(208)만큼 이격된 제2 길이방향 스트립-엣지(206)를 포함하는 스트립(202)을 포함한다. 스트립(202)은 호 길이(154) 및 반경(134)을 갖는 호(156)를 포함하는 가상 곡선 경로(128)를 따라 연장되고 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어져 있다. 반경(134)은 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 제2 길이방향 스트립-엣지(206)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된다. 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율은 0.003 이상이다. 호 길이(154)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상이다. 스트립(202)은 수지 스트립-매트릭스(218) 및 수지 스트립-매트릭스(218)에 내장되고 가상 곡선 경로(128)를 따라 연장되는 단방향 강화 섬유(132)를 포함한다. 제1 길이방향 스트립-엣지(204)는 제2 길이방향 스트립-엣지(206)보다 가상 지점(136)에 더 가깝다. 스트립(202)은 가상 곡선 경로(128)를 따라 이격된 이산 스트립-영역들(222)을 더 포함한다. 각각의 이산 테이프-영역들(222) 내에서, 제1 길이방향 스트립-엣지(204)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 하나는 제2 길이방향 스트립-엣지(206)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들(132)은 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 제2 길이방향 스트립-엣지(206)를 잇는 가상 면들(virtual surfaces) 중 가장 작은 것과 평행하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 80을 특징짓는다.
본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 방법에 따른 또는 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템에 의해 구축될 수 있는 제품(200)은 AFP 기계로 이전에는 제조될 수 없었다. 구체적으로는, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트하다. 단방향 강화 섬유들(132)이 제2 길이방향 스트립-엣지(206)보다 제1 길이방향 스트립-엣지(204)에 더 가깝게 더 버클링됨으로써, 제1 길이방향 스트립-엣지(204)는 제2 길이방향 스트립-엣지(206)보다 더 타이트한 커브를 가질 수 있고, 이는 궁극적으로 스트립(202)이 되는 섬유강화 테이프 스트립(예를 들면, 프리프레그 토우)이 그것이 배치되고 밀착되는 기판으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로(128)를 따라가기 위해 필수적이다. 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 제2 길이방향 스트립-엣지(206)를 잇는 가상 면들 중 가장 작은 것에 평행하게 버클링됨으로써, 단방향 강화 섬유들(132)은 스트립(202)이 된 섬유강화 테이프 스트립이 그것이 배치되고 밀착된 기판으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율은 0.005 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 81을 특징짓고, 예시 81은 위의 예시 80에 따른 대상물도 포함한다.
0.005 이상인 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율을 가지면, 가상 곡선 경로(128)의 반경(134)은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트하다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율은 0.01 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 82를 특징짓고, 예시 82는 위의 예시 80 또는 81에 따른 대상물도 포함한다.
0.01 이상인 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율을 가지면, 가상 곡선 경로(128)의 반경(134)은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트하다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율은 0.03 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 83을 특징짓고, 예시 83은 위의 예시 80 내지 82 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
0.03 이상인 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율을 가지면, 가상 곡선 경로(128)의 반경(134)은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트하다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 84를 특징짓고, 예시 84는 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/32의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 85를 특징짓고, 예시 85는 위의 예시 80내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/16의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 86을 특징짓고, 예시 86은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/8의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 87을 특징짓고, 예시 87은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/4의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 88을 특징짓고, 예시 88은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π/2의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 89를 특징짓고, 예시 89는 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 π의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 90을 특징짓고, 예시 90은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 1.25π의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 91을 특징짓고, 예시 91은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 1.5π의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 92를 특징짓고, 예시 92는 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 1.75π의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 93을 특징짓고, 예시 93은 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 호 길이(154)는 반경(134)과 2π의 곱 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 94를 특징짓고, 예시 94는 위의 예시 80 내지 83 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 갖는 것을 야기한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 스트립 폭(208)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 95를 특징짓고, 예시 95는 위의 예시 80 내지 94 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
AFP에 대한 프리프레그 토우들은 다양한 폭으로 나오며, 1/4 인치 (6 밀리미터) 및 반인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우가 흔하다. 제품(200)의 스트립들(202)은 임의의 적합한 크기의 프리프레그 토우들로부터 형성될 수 있다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 스트립 폭(208)은 15 밀리미터 (0.6 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 96을 특징짓고, 예시 96은 위의 예시 80 내지 94 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 제품(200)의 스트립들(202)은 임의의 적합한 크기의 프리프레그 토우들로부터 형성될 수 있다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 스트립 폭(208)은 8 밀리미터 (0.3 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 97을 특징짓고, 예시 97은 위의 예시 80 내지 95 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 제품(200)의 스트립들(202)은 임의의 적합한 크기의 프리프레그 토우들로부터 형성될 수 있다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 각각의 이산 스트립-영역(222) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 98을 특징짓고, 예시 98은 위의 예시 80 내지 97 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
단방향 강화 섬유(132)의 개별 섬유들 내 복수의 폴드는 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템에 의해 가상 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 따라 배치되고 밀착된 프리프레그 토우의 결과이다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 이산 스트립-영역(222)은 사다리꼴이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 99를 특징짓고, 예시 99는 위의 예시 80 내지 98 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
이산 스트립-영역들(222)의 사다리꼴 형상은 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템에 의해 가상 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 따라 배치되고 밀착된 프리프레그 토우의 결과이다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 스트립(202)은 중간 스트립-영역(224)을 더 포함한다. 중간 스트립-영역들(224) 중 임의의 인접한 두 영역은 이산 스트립-영역들(222) 중 하나에 의해 서로 분리된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 100을 특징짓고, 예시 100은 위의 예시 80 내지 99 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
중간 스트립-영역들(224)은 이산 스트립-영역들(222)을 서로 이격시키고 스트립(202)의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9를 참고하면, 각각의 중간 스트립-영역들(224) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유들(132)은 오로지 직선이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 101을 특징짓고, 예시 101은 위의 예시 100에 따른 대상물도 포함한다.
중간 스트립-영역들(224) 내에서는 단방향 강화 섬유들(132)이 버클링되지 않기 때문에, 중간 스트립-영역들(224)의 구조적 온전성은 유지되고, 이로써 스트립(202)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 이산 스트립-영역들(222) 내에서 버클링된 각각의 단방향 강화 섬유들(132)은 이산 스트립-영역들(222) 내에서보다 중간 스트립-영역들(224) 내에서 덜 버클링된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 102를 특징짓고, 예시 102는 위의 예시 100에 따른 대상물도 포함한다.
단방향 강화 섬유들(132)은 중간 스트립-영역들(224) 내에서 덜 버클링되기 때문에, 중간 스트립-영역들(224)의 구조적 온전성은 극대화되고, 이로써 스트립(202)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 9 및 10을 참고하면, 중간 스트립-영역들(224)은 직사각형이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 103을 특징짓고, 예시 103은 위의 예시 100 내지 102 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
직사각형인 것에 의해, 스트립(202) 내에서 단방향 강화 섬유들(132)이 원하지 않는 내부 응력을 주지 않고 중간 테이프-영역들(150)은 그들의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 스트립(202)은 평면적이지 않다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 104를 특징짓고, 예시 104는 위의 예시 80 내지 103 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
평면적이지 않은 것에 의해, 스트립(202)은 전통적인 AFP 기계로는 이전에 제조될 수 없었던 제품의 것일 수 있다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 제품(200)은 항공기(228)이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 105를 특징짓고, 예시 105는 위의 예시 80 내지 104 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
따라서 항공기(228)는 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 방법에 따른 또는 본 개시에 따른 자동화된 섬유배치 시스템을 이용하여 적어도 부분적으로 구축될 수 있다.
전반적으로 도 8을 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 항공기(228)는 코 영역(230)을 포함하고, 코 영역(230)은 스트립(202)을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 106을 특징짓고, 예시 106은 위의 예시 105에 따른 대상물도 포함한다.
항공기의 코 영역은 흔히 복잡한 윤곽을 가지며, 이는 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용하여 이전에는 구축될 수 없었다.
여기에 논의된 바와 같이, 도 12 및 13은 복잡한 윤곽을 갖는 코 영역(230)의 서브영역(252)이 있는 코 영역(230)을 갖는 항공기(228) 동체(fuselage)의 부분에 대응하는 도구(레이업 맨드럴)(250)를 개략적으로 나타낸다.
전반적으로 도 14를 참고하고 특히 예를 들면 도 2 내지 6 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 전달하는 단계(블록 302)를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법(300)은 또한 제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계(블록 303)를 포함한다. 제1 이산 부분(124)의 임의의 인접하는 두 부분들은 제2 이산 부분들(125) 중 하나에 의해 서로 분리된다. 제1 분량의 펄스 에너지(122)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)을 제1 온도로 가열한다. 제2 분량의 펄스 에너지(123)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 가열한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프(104)는 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)(106)와 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 테이프 스트립 폭(110)만큼 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix)(130)와 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유(132)를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법(300)은 추가로 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)에 중심이 맞춰져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 304)를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 107을 특징짓는다.
섬유강화 테이프 스트립(104)의 번갈아 나타나는 이산 부분들에 제1 분량의 펄스 에너지(122)와 제2 분량의 펄스 에너지를 전달하는 것은 제1 이산 부분(124)에 대응하는 이격된 이산 테이프-영역(148)의 생성을 야기한다. 따라서, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓아 지는 경우, 서로 이격된 제1 이산 부분들(124)은 이산 테이프-영역(148)으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 제1 분량의 펄스 에너지(122)는 가상 곡선 경로(128)가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 배치된 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않도록 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 구현될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유(132)로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 방법(300)이 구현될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 제2 온도는 제1 온도보다 낮다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 108을 특징짓고, 예시 108은 위의 예시 107에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의된 바와 같이, 따라서 제2 온도는 제2 이산 부분들(125)의 수지 테이프-매트릭스(130)에 손상이나 원하지 않는 효과를 주지 않고 기판(116)으로의 적절한 접착과 기판(116)에 대한 밀착을 제공하는 온도로 제2 이산 부분들(125)이 가열되는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 또한, 제1 온도는 따라서 기판(116)으로의 적절한 접착과 기판(116)에 대한 밀착을 제공하는 온도로 제1 이산 부분들(124)이 가열될 뿐만 아니라 제1 이산 부분들(124)이 이산 테이프-영역들(148)로 변환되는 것을 가능하게 하는 온도로 제1 이산 부분들(124)이 가열되는 것을 보장하도록 선택될 수 있다. 특히, 기판(116)으로부터 멀어지는/면외(out-of-plane) 버클링(buckling)과 반대로, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치되는 것의 결과인 버클링의 경우에도 제1 온도는 단방향 강화 섬유들(132)이 기판(116)에 평행하게 남아있는 것(예를 들면, 기판(116)이 평면인 경우 면내(in-plane)에 남아있고, 또는 기판(116)이 평면이 아닌 경우 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공칭 두께 내에 남아있는 것)을 가능하게 할 정도로 뜨겁다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)은 크기 면에서 동일하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 109를 특징짓고, 예시 109는 위의 예시 107 또는 108에 따른 대상물도 포함한다.
동일한 크기의 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)을 갖는 것은 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 복잡한 제어에 대한 필요성 없이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 일정한 속도로 놓아질 수 있게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 제1 이산 부분(124)은 제2 이산 부분(125)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 110을 특징짓고, 예시 110은 위의 예시 107 또는 108에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 제2 이산 부분(125)보다 작은 제1 이산 부분(124)을 가짐으로써, 제1 이산 부분(124)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환의 결과로서의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 재료 성질에 대한 임의의 변경이 최소화된다. 즉, 제1 이산 부분(124)보다 큰 제2 이산 부분(125)을 가짐으로써, 및 제2 이산 부분(125)이 이산 테이프-영역(148)으로 변환하지 않는 것의 결과로서, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 재료 성질이 유지된다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 이산 테이프-영역(148)은 제1 이산 부분(124)과 구조적으로 상이하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 111을 특징짓고, 예시 111은 위의 예시 107 내지 110 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 구조적으로 변환됨으로써, 이는 기하구조가 제1 이산 부분(124)에서 이산 테이프-영역(148)으로 변하는 것 뿐만 아니라 제1 이산 부분(124) 내의 단방향 강화 섬유(132)가 기판(116)에 평행하게 남아있으면서도 테이프-스트립 폭(110)에 걸쳐 수지 테이프-매트릭스(130) 내에서 서로 간의 균일한 평행 관계를 유지하지 않도록 조작되는 것을 의미한다. 이러한 구조적 변환은 단방향 강화 섬유들(132)이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 원하지 않는 내부 응력(stress)을 섬유강화 테이프 스트립(104) 상에 주지 않고 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치될 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 가상 곡선 경로(128)는 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는(intersect) 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정되는 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함한다. 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.003 이상이다. 각각의 이산 테이프-영역들(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들(132)은 기판(116)과 평행하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 112를 특징짓고, 예시 112는 위의 예시 107 내지 111 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다. 단방향 강화 섬유들(132)이 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 더 가깝게 버클링됨으로써, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 더 타이트한 커브를 가질 수 있고, 이는 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로(128)를 따라가기 위해 필수적이다. 기판(116)에 평행하게 버클링함으로써, 단방향 강화 섬유들(132)은 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 113을 특징짓고, 예시 113은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 114를 특징짓고, 예시 114는 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 115를 특징짓고, 예시 115는 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 116을 특징짓고, 예시 116은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 117을 특징짓고, 예시 117은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 118을 특징짓고, 예시 118은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 119를 특징짓고, 예시 119는 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 120을 특징짓고, 예시 120은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 121을 특징짓고, 예시 121은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 122를 특징짓고, 예시 122는 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 123을 특징짓고, 예시 123은 위의 예시 112에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 124를 특징짓고, 예시 124는 위의 예시 112 내지 123 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.005 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 125를 특징짓고, 예시 125는 위의 예시 112 내지 124 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.01 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 126을 특징짓고, 예시 126은 위의 예시 112 내지 125 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.03 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 전달하는 단계(블록 302)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분들(124) 내의 제1 열(array)의 장소들을 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분들(124) 내의 제2 열의 장소들보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 제1 열의 장소들 내의 장소들은 제2 열의 장소들 내의 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가깝다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 127을 특징짓고, 예시 127은 위의 예시 112 내지 126 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 가상 지점(136)로부터 더 멀리 있는 제1 이산 부분들(124) 내의 장소들은 덜 타이트한 곡률을 겪기 때문에, 이들은 가상 지점(136)에 더 가까운 제1 이산 부분들(124) 내의 장소들만큼 높은 온도까지 가열될 필요는 없다. 결과적으로, 더 멀리 있는 장소들의 구조적 온전성이 유지될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 304)는 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 연속적인 스트립의 평행한 열로 내려놓는 단계를 포함한다. 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 전달하는 단계(블록 302)는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 제1 이산 부분(124)을 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 제1 이산 부분(124)보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립들은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립들보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 128을 특징짓고, 예시 128은 위의 예시 112 내지 127 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, AFP 기계들은 흔히 프리프레그 토우들의 코스(복수의 프리프레그 토우)를 배치하도록 구조화된다. 자동화된 섬유배치 방법(300)이 그렇게 구현되는 경우, 예시 128에 따라, 가상 지점(136)에 더 가까운 섬유강화 테이프 스트립들의 더 타이트한 곡률을 촉진하고 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 섬유강화 테이프 스트립들의 구조적 온전성을 유지하기 위해 가상 지점(136)에 더 가까운 것들은 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것들보다 더 높은 온도로 가열된다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 304)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 129를 특징짓고, 예시 129는 위의 예시 107 내지 127 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 섬유강화 테이프 스트립을 동시에 배치함으로써, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 넓은 표면 영역을 커버하는데 더 효율적이다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 6을 참고하면, 방법(300)은 제1 분량의 펄스 에너지(122) 전달 이후 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질을 감지하는 단계(블록 312) 및 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계(블록 314)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 130을 특징짓고, 예시 130은 위의 예시 128 또는 129에 따른 대상물도 포함한다.
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 이후 제1 이산 부분(124)의 성질을 감지함으로써, 제1 이산 부분(124)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역(148)으로 변환되고 있는지 여부 및 또한 섬유강화 테이프 스트립이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부가 판단될 수 있다. 또한, 제1 분량의 펄스 에너지(122)의 제어를 갖춘 피드백 루프(feedback loop)는 제1 분량의 펄스 에너지(122)의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 131을 특징짓고, 예시 131은 위의 예시 107 내지 130 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
논의되는 바와 같이, AFP에 대한 프리프레그 토우들은 다양한 폭으로 나오며, 1/4 인치 (6 밀리미터) 및 반인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우가 흔하다. 자동화된 섬유배치 방법(300)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들로 구현될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 132를 특징짓고, 예시 132는 위의 예시 107 내지 130 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립로 구현될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 133을 특징짓고, 예시 133은 위의 예시 107 내지 131 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들로 구현될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 304)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 밀착하는 단계(블록 306)를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 134를 특징짓고, 예시 134는 위의 예시 107 내지 133 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 밀착은 섬유강화 테이프 스트립(104)의 이전 층에 대한 적절한 접착을 보증한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 135를 특징짓고, 예시 135는 위의 예시 107 내지 134 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유(132)의 개별 섬유들 내 복수의 폴드는 가상 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 가능하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 136을 특징짓고, 예시 136은 위의 예시 107 내지 135 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 사다리꼴인 것에 의해, 이산 테이프-영역(148)은 가상 곡선 경로(128)를 따르는 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가능하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 304)는 제2 이산 부분(125)이 이산 테이프-영역(148)에 의해 서로 분리되는 중간 테이프-영역(150)이 되는 것을 야기한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 137을 특징짓고, 예시 137은 위의 예시 107 내지 136 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 중간 테이프-영역들(150)은 이산 테이프-영역들(148)을 서로 이격시키고 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 각각의 중간 테이프-영역들(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유들(132)은 오로지 직선이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 138을 특징짓고, 예시 138은 위의 예시 137에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 중간 테이프-영역들(150) 내에서는 단방향 강화 섬유들(132)이 버클링되지 않기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 유지되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 이산 테이프-영역들(148) 내에서 버클링된 각각의 단방향 강화 섬유들(132)은 이산 테이프-영역들(148) 내에서보다 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 139를 특징짓고, 예시 139는 위의 예시 137에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)은 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링되기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 극대화되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 중간 테이프-영역들(150)은 직사각형이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 140을 특징짓고, 예시 140은 위의 예시 137 내지 139 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 직사각형인 것에 의해, 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104) 내에서 단방향 강화 섬유들(132)이 원하지 않는 내부 응력을 주지 않고 중간 테이프-영역들(150)은 그들의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하는 단계(블록 308) 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계(블록 310)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 141을 특징짓고, 예시 141은 위의 예시 107 내지 140 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 이후 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지함으로써, 제1 이산 부분들(124)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역들(148)로 변환되고 있는지 여부 및 또한 섬유강화 테이프 스트립(104)이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부가 판단될 수 있다. 또한, 제1 및/또는 제2 분량의 에너지의 제어를 갖춘 피드백 루프는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 성질은 온도이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 142를 특징짓고, 예시 142는 위의 예시 141에 따른 대상물도 포함한다.
수지 테이프-매트릭스(130)의 하나 이상의 예시에서 기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 적절한 접착 및 밀착이 직접적으로 온도에 기초하기 때문에, 온도 감지는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 제어에 대한 단순한 피드백 루프를 제공한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계(블록 302) 또는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계(블록 303) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유들(132)을 직접적으로 가열하는 단계 및 단방향 강화 섬유들(132)로부터 전도(conduction)를 통해 수지 테이프-매트릭스(130)를 간접적으로 가열하는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 143을 특징짓고, 예시 143은 위의 예시 107 내지 142 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)을 직접 가열하고 수지 테이프-매트릭스(130)를 직접적으로 가열하지 않거나 적어도 실질적으로 덜 직접적으로 가열하는 펄스 에너지의 파장을 선택함으로써, 수지 테이프-매트릭스(130)의 재료 성질에 불리하게 영향을 미치지 않고 따라서 기판(116)에 대한 배치 및 밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않는, 수지 테이프-매트릭스(130)를 위한 온도들이 타겟팅 된다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 6을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 가상 직선 경로(152)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 316)를 더 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계(블록 302)는 가상 곡선 경로(128)를 따르는 제1 이산 부분들(124)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 제1 이산 부분들(124)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 144를 특징짓고, 예시 144는 위의 예시 107 내지 143 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 제1 이산 부분들(124)을 가상 곡선 경로(128)를 따를 때보다 가상 직선 경로(152)를 따를 때 더 낮은 온도로 가열함으로써, 그것의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않고 기판(116)에 대하여 바람직한 접착 및 밀착을 제공하는 온도가 선택될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 145를 특징짓고, 예시 145는 위의 예시 107 내지 144 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
자동화된 섬유배치 방법(300)이 평면적이지 않은 가상 곡선 경로(128)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 구현된 경우, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 복잡한 윤곽을 가진 표면을 갖는 것들을 포함하여 평면적이지 않은 제품들을 구축하기 위해 구현될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 146을 특징짓고, 예시 146은 위의 예시 107 내지 145 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
기판(116)이 복잡한 윤곽을 포함할 때, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 기판(116)에 대하여 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하고 밀착할 수 있으며, 이는 이전에 전통적인 AFP 프로세스로는 가능하지 않았던 제품의 구축을 가능하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 304) 이후에, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 147을 특징짓고, 예시 147은 위의 예시 107 내지 146 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않기 때문에, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 구조적 온전성이 유지되며, 바람직한 성질을 갖는 제품을 생성하기 위해 결과적인 복합 부품이 경화될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4, 11 내지 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)은 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 304) 이후에 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 경화하여 제품(200)을 형성하는 단계(블록 318)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 148을 특징짓고, 예시 148은 위의 예시 107 내지 147 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
경화(curing)는 수지 테이프-매트릭스(130)를 단단하게 한다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 제품(200)은 항공기(228)이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 149를 특징짓고, 예시 149는 위의 예시 148에 따른 대상물도 포함한다.
따라서 항공기(228)는 자동화된 섬유배치 방법(300)을 이용하여 적어도 부분적으로 구축될 수 있다.
전반적으로 도 14를 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(300)에 따라, 항공기(228)는 코 영역(230)을 포함하고, 코 영역(230)은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 150을 특징짓고, 예시 150은 위의 예시 149에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 항공기의 코 영역은 흔히 복잡한 윤곽을 가지며, 이는 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용하여 이전에는 구축될 수 없었다.
전반적으로 도 15를 참고하고 특히 예를 들면 도 2 내지 5, 7 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)이 개시된다. 자동화된 섬유배치 방법(500)은 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 전달하는 단계(블록 502)를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법(500)은 또한 제1 부분(402)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계(블록 504)를 포함한다. 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406)이 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 비중첩 영역(408)보다 더 높은 온도를 갖도록, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분들(404) 각각은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분들(402)의 인접하는 두 개의 부분들과 적어도 부분적으로 중첩한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프(104)는 제1 길이방향 테이프-엣지(tape-edge)(106)와 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 테이프 스트립 폭(110)만큼 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(tape-matrix)(130)와 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된(imbedded) 단방향 강화 섬유(132)를 포함한다. 자동화된 섬유배치 방법(500)은 추가로 (ⅰ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)에 중심이 맞춰져 있고, (ⅱ) 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중첩 영역(406)이 중첩 영역(406)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 506)를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 151을 특징짓는다.
제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406)을 생섬함으로써, 제1 분량의 펄스 에너지(122)와 제2 분량의 펄스 에너지(123)는 중첩 영역(406)에 대하여 누적되며, 비중첩 영역(408)보다 중첩 영역(406)에 대하여 더 높은 온도를 야기한다. 따라서, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 내려놓아 지는 경우, 서로 이격된 중첩 영역들(406)은 이산 테이프-영역(148)으로 기하학적으로 변환된다. 중요하게는, 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지는 가상 곡선 경로(128)가 타이트한(tight) 반경을 가질 때에도 배치된 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않도록 제어될 수 있다. 따라서, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 이전에 가능했던 것보다 더 복잡한 표면 윤곽을 갖는 섬유강화 복합 구조체를 구축하기 위해 구현될 수 있다. 게다가, 예컨대 표준적인 0 °, +45 °, -45 ° 및 90 ° 레이업(layup) 기법으로 가능하지 않은 복합 부품의 원하는 성질을 정의하기 위하여, 복합 부품에 걸쳐 원하는 및/또는 미리 결정된 배향(orientations)으로 배향된 단방향 강화 섬유(132)로 복합 부품을 제조하기 위해 자동화된 섬유배치 방법(500)이 구현될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 중첩 영역(406)과 비중첩 영역(408)은 크기의 면에서 동일하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 152를 특징짓고, 예시 152는 위의 예시 151에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 동일한 크기의 중첩 영역(406)과 비중첩 영역(408)을 갖는 것은 제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 복잡한 제어에 대한 필요성 없이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 일정한 속도로 놓아질 수 있게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 중첩 영역(406)은 비중첩 영역(408)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 153을 특징짓고, 예시 153은 위의 예시 151 또는 152에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 비중첩 영역(408)보다 작은 중첩 영역(406)을 가짐으로써, 중첩 영역(406)의 이산 테이프-영역(148)으로의 변환의 결과로서의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 재료 성질에 대한 임의의 변경이 최소화된다. 즉, 중첩 영역(406)보다 큰 비중첩 영역(408)을 가짐으로써, 및 비중첩 영역(408)이 이산 테이프-영역(148)으로 변환하지 않는 것의 결과로서, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 재료 성질이 유지된다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 이산 테이프-영역(148)은 중첩 영역(406)과 구조적으로 상이하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 154를 특징짓고, 예시 154는 위의 예시 151 내지 153 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 구조적으로 변환됨으로써, 이는 기하구조가 중첩 영역(406)에서 이산 테이프-영역(148)으로 변하는 것 뿐만 아니라 중첩 영역(406) 내의 단방향 강화 섬유(132)가 기판(116)에 평행하게 남아있으면서도 테이프-스트립 폭(110)에 걸쳐 수지 테이프-매트릭스(130) 내에서 서로 간의 균일한 평행 관계를 유지하지 않도록 조작되는 것을 의미한다. 이러한 구조적 변환은 단방향 강화 섬유들(132)이 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 원하지 않는 내부 응력(stress)을 섬유강화 테이프 스트립(104) 상에 주지 않고 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128)를 따라 배치될 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 가상 곡선 경로(128)는 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는(intersect) 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정되는 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함한다. 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.003 이상이다. 각각의 이산 테이프-영역들(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유들(132) 중 다른 하나보다 더 버클링된다. 버클링된 단방향 강화 섬유들(132)은 기판(116)과 평행하다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 155를 특징짓고, 예시 155는 위의 예시 151 내지 154 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상인 것은 프리프레그 토우들이 그것의 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용하여 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다. 단방향 강화 섬유들(132)이 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 더 가깝게 더 버클링됨으로써, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)보다 더 타이트한 커브를 가질 수 있고, 이는 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않고 임계 곡률 아래에서 가상 곡선 경로(128)를 따라가기 위해 필수적이다. 기판(116)에 평행하게 버클링함으로써, 단방향 강화 섬유들(132)은 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가게 할 내부 응력을 생성하지 않는다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 156을 특징짓고, 예시 156은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 157을 특징짓고, 예시 157은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 158을 특징짓고, 예시 158은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 159를 특징짓고, 예시 159는 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 160을 특징짓고, 예시 160은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 161을 특징짓고, 예시 161은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 162를 특징짓고, 예시 162는 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 163을 특징짓고, 예시 163은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 164를 특징짓고, 예시 164는 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 165를 특징짓고, 예시 165는 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 호(156)는 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 166을 특징짓고, 예시 166은 위의 예시 155에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용할 때 가능한 것보다 가상 곡선 경로(128)가 더 긴 길이에 걸쳐 더 타이트한 곡률을 유지할 수 있도록 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 167을 특징짓고, 예시 167은 위의 예시 155 내지 166 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.005 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 168을 특징짓고, 예시 168은 위의 예시 155 내지 167 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.01 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 169를 특징짓고, 예시 169는 위의 예시 155 내지 168 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.03 이상인 것은 프리프레그 토우들이 기판으로부터 벗겨져 나가지 않으면서 전통적인 AFP 기계들을 이용할 때 가능한 것보다 더 타이트한 곡률 반경을 야기한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 전달하는 단계와 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계(504)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분들(402)과 제2 부분들(404)의 중첩 영역(406) 내의 제1 열(array)의 장소들을 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분들(402)과 제2 부분들(404)의 중첩 영역(406) 내의 제2 열의 장소들보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 제1 열의 장소들 내의 장소들은 제2 열의 장소들 내의 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가깝다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 170을 특징짓고, 예시 170은 위의 예시 155 내지 169 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 가상 지점(136)로부터 더 멀리 있는 중첩 영역들(406) 내의 장소들은 덜 타이트한 곡률을 겪기 때문에, 이들은 가상 지점(136)에 더 가까운 중첩 영역들(406) 내의 장소들만큼 높은 온도까지 가열될 필요는 없다. 결과적으로, 더 멀리 있는 장소들의 구조적 온전성이 유지될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 506)는 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 연속적인 스트립의 평행한 열로 내려놓는 단계를 포함한다. 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 전달하는 단계와 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 전달하는 단계는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 중첩 영역(406)을 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 중첩 영역(406)보다 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립들은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립들보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 171을 특징짓고, 예시 171은 위의 예시 155 내지 170 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, AFP 기계들은 흔히 프리프레그 토우들의 코스(복수의 프리프레그 토우)를 배치하도록 구조화된다. 자동화된 섬유배치 방법(500)이 그렇게 구현되는 경우, 예시 171에 따라, 가상 지점(136)에 더 가까운 섬유강화 테이프 스트립들의 더 타이트한 곡률을 촉진하고 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 섬유강화 테이프 스트립들의 구조적 온전성을 유지하기 위해 가상 지점(136)에 더 가까운 것들은 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것들보다 더 높은 온도로 가열된다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2, 5 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 506)는 연속적인 스트립의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 172를 특징짓고, 예시 172는 위의 예시 151 내지 170 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
복수의 섬유강화 테이프 스트립을 동시에 배치하고 밀착함으로써, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 넓은 표면 영역을 커버하는데 더 효율적이다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 제1 분량의 펄스 에너지(122) 전달 및 제2 분량의 펄스 에너지(123) 전달 이후 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 성질을 감지하는 단계(블록 508) 및 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계(블록 510)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 173을 특징짓고, 예시 173은 위의 예시 171 또는 172에 따른 대상물도 포함한다.
밀착 이후 섬유강화 테이프 스트립의 성질을 감지함으로써, 중첩 영역(406)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역(148)으로 변환되고 있는지 여부 및 또한 섬유강화 테이프 스트립이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부가 판단될 수 있다. 또한, 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 제어를 갖춘 피드백 루프(feedback loop)는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 174를 특징짓고, 예시 174는 위의 예시 151 내지 173 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, AFP에 대한 프리프레그 토우들은 다양한 폭으로 나오며, 1/4 인치 (6 밀리미터) 및 반인치 (13 밀리미터) 프리프레그 토우가 흔하다. 자동화된 섬유배치 방법(500)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들과 함께 구현될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 175를 특징짓고, 예시 175는 위의 예시 151 내지 173 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들과 함께 구현될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치)보다 작다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 176을 특징짓고, 예시 176은 위의 예시 151 내지 174 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
언급된 바와 같이, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 임의의 적당한 크기의 섬유강화 테이프 스트립들과 함께 구현될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 506)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 밀착하는 단계(블록 512)를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 177을 특징짓고, 예시 177은 위의 예시 151 내지 176 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 밀착은 섬유강화 테이프 스트립(104)의 이전 층에 대한 적절한 접착을 보증한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 178을 특징짓고, 예시 178은 위의 예시 151 내지 177 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유(132)의 개별 섬유들 내 복수의 폴드는 가상 곡선 경로(128)의 타이트한 커브를 가능하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3 및 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 179를 특징짓고, 예시 179는 위의 예시 151 내지 178 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 사다리꼴인 것에 의해, 이산 테이프-영역(148)은 가상 곡선 경로(128)를 따르는 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가능하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계(블록 506)는 비중첩 영역(408)이 이산 테이프-영역(148)에 의해 서로 분리되는 중간 테이프-영역(150)이 되는 것을 야기한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 180을 특징짓고, 예시 180은 위의 예시 151 내지 179 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 비중첩 영역들(408)에 대응하는 중간 테이프-영역들(150)은 이산 테이프-영역들(148)을 서로 이격시키고 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 각각의 중간 테이프-영역들(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유들(132)은 오로지 직선이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 181을 특징짓고, 예시 181은 위의 예시 180에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 중간 테이프-영역들(150) 내에서는 단방향 강화 섬유들(132)이 버클링되지 않기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 유지되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 이산 테이프-영역들(148) 내에서 버클링된 각각의 단방향 강화 섬유들(132)은 이산 테이프-영역들(148) 내에서보다 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링된다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 182를 특징짓고, 예시 182는 위의 예시 180에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)은 중간 테이프-영역들(150) 내에서 덜 버클링되기 때문에, 중간 테이프-영역들(150)의 구조적 온전성은 극대화되고, 이로써 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성을 극대화한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 중간 테이프-영역들(150)은 직사각형이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 183을 특징짓고, 예시 183은 위의 예시 180 내지 182 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 직사각형인 것에 의해, 기판(116)에 대하여 배치되고 밀착된 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104) 내에서 단방향 강화 섬유들(132)이 원하지 않는 내부 응력을 주지 않고 중간 테이프-영역들(150)은 그들의 구조적 온전성을 유지한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하는 단계(514)(블록 514) 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계(블록 516)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 184를 특징짓고, 예시 184는 위의 예시 151 내지 183 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
제1 및 제2 분량의 펄스 에너지의 전달 이후 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지함으로써, 중첩 영역들(406)이 바람직하고 제어되는 방식으로 이산 테이프-영역들(148)로 변환되고 있는지 여부 및 또한 섬유강화 테이프 스트립(104)이 적절하게 기판(116)에 접착되고 밀착되고 있는지 여부가 판단될 수 있다. 또한, 제1 및/또는 제2 분량의 에너지의 제어를 갖춘 피드백 루프는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 정밀한 조정 및 제어를 가능하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 성질은 온도이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 185를 특징짓고, 예시 185는 위의 예시 184에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 수지 테이프-매트릭스(130)의 하나 이상의 예시에서 기판(116)에 대한 섬유강화 테이프 스트립(104)의 적절한 접착 및 밀착이 직접적으로 온도에 기초하기 때문에, 온도 감지는 제1 및/또는 제2 분량의 펄스 에너지의 제어를 위한 단순한 피드백 루프를 제공한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계(블록 502) 또는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계(블록 504) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유들(132)을 직접적으로 가열하는 단계 및 단방향 강화 섬유들(132)로부터 전도(conduction)를 통해 수지 테이프-매트릭스(130)를 간접적으로 가열하는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 186을 특징짓고, 예시 186은 위의 예시 151 내지 185 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 단방향 강화 섬유들(132)을 직접 가열하고 수지 테이프-매트릭스(130)를 직접적으로 가열하지 않거나 적어도 실질적으로 덜 직접적으로 가열하는 펄스 에너지의 파장을 선택함으로써, 수지 테이프-매트릭스(130)의 재료 성질에 불리하게 영향을 미치지 않고 따라서 기판(116)에 대한 배치 및 밀착 이후의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않는, 수지 테이프-매트릭스(130)를 위한 온도들이 타겟팅 된다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 7을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 가상 직선 경로(152)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 518)를 더 포함한다. 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계는 가상 곡선 경로(128)를 따르는 중첩 영역들(406)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 중첩 영역들(406)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 187을 특징짓고, 예시 187은 위의 예시 151 내지 186 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 중첩 영역들(406)을 가상 곡선 경로(128)를 따를 때보다 가상 직선 경로(152)를 따를 때 더 낮은 온도로 가열함으로써, 그것의 구조적 온전성에 불리하게 영향을 미치지 않고 기판(116)에 대하여 바람직한 접착 및 밀착을 제공하는 온도가 선택될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 188을 특징짓고, 예시 188은 위의 예시 151 내지 187 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
자동화된 섬유배치 방법(500)이 평면적이지 않은 가상 곡선 경로(128)를 따라 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하도록 구현된 경우, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 복잡한 윤곽을 가진 표면을 갖는 것들을 포함하여 평면적이지 않은 제품들을 구축하기 위해 구현될 수 있다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 3, 4, 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 189를 특징짓고, 예시 189는 위의 예시 151 내지 188 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
기판(116)이 복잡한 윤곽을 포함할 때, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 기판(116)에 대하여 섬유강화 테이프 스트립(104)을 배치하고 밀착할 수 있으며, 이는 이전에 전통적인 AFP 프로세스로는 가능하지 않았던 제품의 구축을 가능하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4 및 11을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 506) 이후에, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않는다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 190을 특징짓고, 예시 190은 위의 예시 151 내지 189 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 섬유강화 테이프 스트립(104)이 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않기 때문에, 섬유강화 테이프 스트립(104)의 원하는 구조적 온전성이 유지되며, 바람직한 성질을 갖는 제품을 생성하기 위해 결과적인 복합 부품이 경화된다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 2 내지 4, 11 내지 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)은 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계(블록 506) 이후에 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 경화하여 제품(200)을 형성하는 단계(블록 520)를 더 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 191을 특징짓고, 예시 191은 위의 예시 151 내지 190 중 임의의 하나에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 경화(curing)는 수지 테이프-매트릭스(130)를 단단하게 한다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 제품(200)은 항공기(228)이다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 192를 특징짓고, 예시 192는 위의 예시 191에 따른 대상물도 포함한다.
하나 이상의 예시에서, 항공기(228)의 적어도 일부는 자동화된 섬유배치 방법(500)을 이용하여 구축된다.
전반적으로 도 15를 참고하고, 특히 예를 들면 도 12 및 13을 참고하면, 자동화된 섬유배치 방법(500)에 따라, 항공기(228)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 포함하는 코 영역(230)을 포함한다. 본 단락의 선행하는 대상물은 본 개시의 예시 193을 특징짓고, 예시 193은 위의 예시 192에 따른 대상물도 포함한다.
본 개시에서 논의되는 바와 같이, 항공기의 코 영역은 흔히 복잡한 윤곽을 가지며, 이는 전통적인 AFP 기계 및 프로세스들을 이용하여 이전에는 구축될 수 없었다.
본 개시는 다음의 예시적이며 총망라하지는 않은 열거된 예시들을 포함하며, 이들은 청구될 수도 있고 안 될 수도 있다:
예시 1.
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 분배하도록 구성된 디스펜서(dispenser)(102);
컴팩터(compactor)(112)의 선행측(leading side)(114)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 수신하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여(against) 밀착하도록 구성된 컴팩터(112);
기판(116)에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서(102) 및 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된 조향 장치(118);
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(discrete portions)(124)을 제1 온도로, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 따라 제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 각각 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy)(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 전달하도록 구성된 에너지원(120); 및
디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍되고, 또한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 배치하게 하도록 프로그래밍된 컨트롤러(126);를 포함하며,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하는, 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 2. 예시 1에 있어서, 제2 온도는 제1 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 3. 예시 1 또는 예시 2에 있어서, 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)은 크기가 같은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 4. 예시 1 또는 예시 2에 있어서, 제1 이산 부분(124)은 제2 이산 부분(125)보다 작은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 5. 예시 1 내지 예시 4 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 구조적으로 제1 이산 부분(124)과 상이한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 6. 예시 1 내지 예시 5 중 어느 하나에 있어서, 컨트롤러(126)는,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행하도록,
선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 7. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 8. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 9. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 10. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 11. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 12. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 13. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 14. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 15. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 16. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 17. 예시 6에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 18. 예시 6 내지 예시 17 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 19. 예시 6 내지 예시 18 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 20. 예시 6 내지 예시 19 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 21. 예시 6 내지 예시 20 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제1 열(array)의 장소들이 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제2 열의 장소들보다 더 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하게 하도록 더 프로그래밍되고,
제1 열의 장소들 내 장소들이 제2 열의 장소들 내 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 22. 예시 6 내지 예시 21 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
컴팩터(112)는 연속된 스트립들의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성되고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 제1 이산 부분(124)이 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 제1 이산 부분(124)보다 더 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하게 하도록 더 프로그래밍되고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 23. 예시 1 내지 예시 21 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
컴팩터(112)는 연속된 스트립들의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 24. 예시 23에 있어서,
에너지원(120)은 복수의 에너지원이고,
복수의 에너지원의 각각의 에너지원은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하거나 또는 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 25. 예시 23 또는 예시 24에 있어서, 센서(140)를 더 포함하고,
센서(140)는 컴팩터(112)의 견인측(trailing side)(142) 상 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 성질을 감지하도록 구성되고,
센서(140)로부터 수신된 입력에 대응하여 컨트롤러(126)는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 26. 예시 1 내지 예시 25 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 27. 예시 1 내지 예시 25 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 28. 예시 1 내지 예시 26 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 29. 예시 1 내지 예시 28 중 어느 하나에 있어서, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드(folds)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 30. 예시 1 내지 예시 29 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 31. 예시 1 내지 예시 30 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중간 테이프-영역(150)이 이산 테이프-영역들(148) 사이에서 만들어지도록, 컨트롤러(126)는 조향 장치(118)가 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 32. 예시 31에 있어서, 각각의 중간 테이프-영역(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유(132)는 오로지 직선인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 33. 예시 31에 있어서, 이산 테이프-영역(148) 내 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 각각은 이산 테이프-영역(148) 내에서보다 중간 테이프-영역(150) 내에서 덜 버클링되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 34. 예시 31 내지 예시 33 중 어느 하나에 있어서, 중간 테이프-영역(150)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 35. 예시 1 내지 예시 34 중 어느 하나에 있어서, 센서(140)를 더 포함하고,
센서(140)는 컴팩터(112)의 견인측(142) 상 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하도록 구성되고,
컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신된 입력에 대응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 36. 예시 35에 있어서, 센서(140)는 온도 센서인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 37. 예시 1 내지 예시 36 중 어느 하나에 있어서, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유(132)로부터의 전도(conduction)를 통해 간접적으로 수지 테이프-매트릭스(130)를 가열하기 위해 단방향 강화 섬유(132)를 직접적으로 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 38. 예시 1 내지 예시 37 중 어느 하나에 있어서,
컨트롤러(126)는 선택적으로, 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가상 직선 경로(152)에서 조향하게 하도록 더 프로그래밍되고,
컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 가상 직선 경로(152)를 따르는 제1 이산 부분(124)보다 가상 곡선 경로(128)를 따르는 제1 이산 부분(124)을 더 높은 온도로 가열하게 하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 39. 예시 1 내지 예시 38 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 40. 예시 1 내지 예시 39 중 어느 하나에 있어서, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
예시 41.
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 분배하도록 구성된 디스펜서(dispenser)(102);
컴팩터(compactor)(112)의 선행측(leading side)(114)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 수신하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여(against) 밀착하도록 구성된 컴팩터(112);
기판(116)에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서(102) 및 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된 조향 장치(118);
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(portions)(402) 및 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 따라 제1 부분(402)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)을 각각 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy)(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 전달하도록 구성된 에너지원(120); 및
디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍되고, 또한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중첩 영역(406)이 중첩 영역(406)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 배치하게 하도록 프로그래밍된 컨트롤러(126);를 포함하며,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하고,
제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406)이 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 비중첩 영역(408)보다 더 높은 온도를 갖도록, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)의 각각은 적어도 부분적으로 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402) 중 인접하는 두 부분과 중첩하는, 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 42. 예시 41에 있어서, 중첩 영역(406)과 비중첩 영역(408)은 크기가 같은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 43. 예시 41에 있어서, 중첩 영역(406)은 비중첩 영역(408)보다 작은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 44. 예시 41 내지 예시 43 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 구조적으로 중첩 영역(406)과 상이한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 45. 예시 41 내지 예시 44 중 어느 하나에 있어서, 컨트롤러(126)는,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행하도록,
선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 46. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 47. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 48. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 49. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 50. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 51. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 52. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 53. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 54. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 55. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 56. 예시 45에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 57. 예시 45 내지 예시 56 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 58. 예시 45 내지 예시 56 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 59. 예시 45 내지 예시 56 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 60. 예시 45 내지 예시 59 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내 제1 열(array)의 장소들이 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내 제2 열의 장소들보다 더 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하게 하도록 프로그래밍되고,
제1 열의 장소들 내 장소들이 제2 열의 장소들 내 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 61. 예시 45 내지 예시 60 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
컴팩터(112)는 연속된 스트립들의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성되고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 중첩 영역(406)이 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 중첩 영역(406)보다 더 높은 온도로 가열되도록, 컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하게 하도록 프로그래밍되고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 62. 예시 41 내지 예시 60 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
컴팩터(112)는 연속된 스트립들의 평행한 열로 기판(116)에 대하여 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 밀착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 63. 예시 62에 있어서,
에너지원(120)은 복수의 에너지원이고,
복수의 에너지원의 각각의 에너지원은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 개별 스트립들의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하거나 또는 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 것 중 적어도 하나를 하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 64. 예시 62 또는 예시 63에 있어서, 센서(140)를 더 포함하고,
센서(140)는 컴팩터(112)의 견인측(trailing side)(142) 상 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 성질을 감지하도록 구성되고,
컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신된 입력에 대응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 65. 예시 41 내지 예시 64 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 66. 예시 41 내지 예시 65 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 67. 예시 41 내지 예시 65 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 68. 예시 41 내지 예시 67 중 어느 하나에 있어서, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드(folds)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 69. 예시 41 내지 예시 68 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 70. 예시 41 내지 예시 69 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중간 테이프-영역(150)이 이산 테이프-영역들(148) 사이에서 만들어지도록, 컨트롤러(126)는 조향 장치(118)가 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 71. 예시 70에 있어서, 각각의 중간 테이프-영역(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유(132)는 오로지 직선인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 72. 예시 70에 있어서, 이산 테이프-영역(148) 내 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 각각은 이산 테이프-영역(148) 내에서보다 중간 테이프-영역(150) 내에서 덜 버클링되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 73. 예시 70 내지 예시 72 중 어느 하나에 있어서, 중간 테이프-영역(150)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 74. 예시 41 내지 예시 73 중 어느 하나에 있어서, 센서(140)를 더 포함하고,
센서(140)는 컴팩터(112)의 견인측(142) 상 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하도록 구성되고,
컨트롤러(126)는 센서(140)로부터 수신된 입력에 대응하여 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 또는 디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 75. 예시 74에 있어서, 센서(140)는 온도 센서인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 76. 예시 41 내지 예시 75 중 어느 하나에 있어서, 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유(132)로부터의 전도(conduction)를 통해 간접적으로 수지 테이프-매트릭스(130)를 가열하기 위해 단방향 강화 섬유(132)를 직접적으로 가열하도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 77. 예시 41 내지 예시 76 중 어느 하나에 있어서,
컨트롤러(126)는 선택적으로, 조향 장치(118)가 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 가상 직선 경로(152)에서 조향하게 하도록 더 프로그래밍되고,
컨트롤러(126)는 에너지원(120)이 가상 직선 경로(152)를 따르는 중첩 영역(406)보다 가상 곡선 경로(128)를 따르는 중첩 영역(406)을 더 높은 온도로 가열하게 하도록 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 78. 예시 41 내지 예시 77 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 79. 예시 41 내지 예시 78 중 어느 하나에 있어서, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(400).
예시 80.
제1 길이방향 스트립-엣지(204) 및 제1 길이방향 스트립-엣지(204)에 평행하고 제1 길이방향 스트립-엣지(204)로부터 스트립 폭(208)만큼 이격된 제2 길이방향 스트립-엣지(206)를 포함하는 스트립(202)을 포함하고,
스트립(202)은 호 길이(154)와 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하는 가상 곡선 경로(128)를 따라 연장되고 가상 곡선 경로(128)에 중심이 맞춰져 있고,
반경(134)은 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 제2 길이방향 스트립-엣지(206)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정되고,
반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율이 0.003 이상이고;
호 길이(154)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상이고,
스트립(202)은 수지 스트립-매트릭스(218) 및 수지 스트립-매트릭스(218)에 내장되고 가상 곡선 경로(128)를 따라 연장되는 단방향 강화 섬유(132)를 포함하고,
제1 길이방향 스트립-엣지(204)는 제2 길이방향 스트립-엣지(206)보다 가상 지점(136)에 더 가깝고,
스트립(202)은 가상 곡선 경로(128)를 따라 이격된 이산 스트립-영역(222)을 더 포함하고,
각각의 이산 스트립-영역(222) 내에서, 제1 길이방향 스트립-엣지(204)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 스트립-엣지(206)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 제1 길이방향 스트립-엣지(204)와 제2 길이방향 스트립-엣지(206)를 잇는 가상 면들(virtual surfaces) 중 가장 작은 면에 평행한 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 81. 예시 80에 있어서, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율이 0.005 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 82. 예시 80 또는 예시 81에 있어서, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율이 0.01 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 83. 예시 80 내지 예시 82 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 스트립 폭(208)의 비율이 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 84. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 85. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 86. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 87. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 88. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 89. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 90. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 π의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 91. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 92. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 93. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 94. 예시 80 내지 예시 83 중 어느 하나에 있어서, 호 길이(154)가 반경(134)과 2π의 곱 이상인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 95. 예시 80 내지 예시 94 중 어느 하나에 있어서, 스트립 폭(208)이 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 96. 예시 80 내지 예시 94 중 어느 하나에 있어서, 스트립 폭(208)이 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 97. 예시 80 내지 예시 95 중 어느 하나에 있어서, 스트립 폭(208)이 8 밀리미터 (0.3 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 98. 예시 80 내지 예시 97 중 어느 하나에 있어서, 각각의 이산 스트립-영역(222) 내에서, 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 중 적어도 하나는 복수의 폴드(folds)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 99. 예시 80 내지 예시 98 중 어느 하나에 있어서, 이산 스트립-영역(222)은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 100. 예시 80 내지 예시 99 중 어느 하나에 있어서,
스트립(202)은 중간 스트립-영역(224)을 더 포함하고,
중간 스트립-영역(224) 중 인접하는 임의의 두 개의 영역은 이산 스트립-영역(222) 중 하나에 의해 서로 분리되는 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 101. 예시 100에 있어서, 각각의 중간 스트립-영역(224) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유(132)는 오로지 직선인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 102. 예시 100에 있어서, 이산 스트립-영역(222) 내 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 각각은 이산 스트립-영역(222) 내에서보다 중간 스트립-영역(224) 내에서 덜 버클링되는 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 103. 예시 100 내지 예시 102 중 어느 하나에 있어서, 중간 스트립-영역(224)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 104. 예시 80 내지 예시 103 중 어느 하나에 있어서, 스트립(202)은 평면적이지 않은 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 105. 예지 80 내지 예시 104 중 어느 하나에 있어서, 제품(200)은 항공기(228)인 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 106. 예시 105에 있어서,
항공기(228)는 코 영역(230)을 포함하고,
코 영역(230)은 스트립(202)을 포함하는 것을 특징으로 하는 제품(200).
예시 107.
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계;
제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계;를 포함하며,
제1 이산 부분(124) 중 인접하는 임의의 두 개의 부분은 제2 이산 부분(125) 중 하나에 의해 서로 분리되고,
제1 분량의 펄스 에너지(122)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)을 제1 온도로 가열하고,
제2 분량의 펄스 에너지(123)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 가열하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프(104)는 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 108. 예시 107에 있어서, 제2 온도는 제1 온도보다 낮은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 109. 예시 107 또는 예시 108에 있어서, 제1 이산 부분(124)과 제2 이산 부분(125)은 크기가 같은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 110. 예시 107 또는 예시 108에 있어서, 제1 이산 부분(124)은 제2 이산 부분(125)보다 작은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 111. 예시 107 내지 예시 110 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 구조적으로 제1 이산 부분(124)과 상이한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 112. 예시 107 내지 예시 111 중 어느 하나에 있어서,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 113. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 114. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 115. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 116. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 117. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 118. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 119. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 120. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 121. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 122. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 123. 예시 112에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 124. 예시 112 내지 예시 123 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 125. 예시 112 내지 예시 124 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 126. 예시 112 내지 예시 125 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 127. 예시 112 내지 예시 126 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제1 열(array)의 장소들을 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제2 열의 장소들보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
제1 열의 장소들 내 장소들이 제2 열의 장소들 내 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 128. 예시 112 내지 예시 127 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 연속된 스트립들의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 제1 이산 부분(124)을 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 제1 이산 부분(124)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 129. 예시 107 내지 예시 127 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 연속된 스트립들의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 130. 예시 128 또는 예시 129에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 이후 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질을 감지하는 단계; 및
복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는(304) 속도 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 131. 예시 107 내지 예시 130 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 132. 예시 107 내지 예시 130 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 133. 예시 107 내지 예시 131 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 134. 예시 107 내지 예시 133 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 밀착하는 단계(306)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 135. 예시 107 내지 예시 134 중 어느 하나에 있어서, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드(folds)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 136. 예시 107 내지 예시 135 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 137. 예시 107 내지 예시 136 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 제2 이산 부분(125)이 이산 테이프-영역(148)에 의해 서로 분리된 중간 테이프-영역(150)이 되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 138. 예시 137에 있어서, 각각의 중간 테이프-영역(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유(132)는 오로지 직선인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 139. 예시 137에 있어서, 이산 테이프-영역(148) 내 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 각각은 이산 테이프-영역(148) 내에서보다 중간 테이프-영역(150) 내에서 덜 버클링되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 140. 예시 137 내지 예시 139 중 어느 하나에 있어서, 중간 테이프-영역(150)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 141. 예시 107 내지 예시 140 중 어느 하나에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달과 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질에 반응하여, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는(304) 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 142. 예시 141에 있어서, 상기 성질은 온도인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 143. 예시 107 내지 예시 142 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계 또는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유(132)를 직접적으로 가열하는 단계 및 단방향 강화 섬유(132)로부터의 전도(conduction)를 통해 간접적으로 수지 테이프-매트릭스(130)를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 144. 예시 107 내지 예시 143 중 어느 하나에 있어서, 가상 직선 경로(152)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계를 더 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계는 가상 곡선 경로(128)를 따르는 제1 이산 부분(124)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 제1 이산 부분(124)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 145. 예시 107 내지 예시 144 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 146. 예시 107 내지 예시 145 중 어느 하나에 있어서, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 147. 예시 107 내지 예시 146 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계 이후에, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 148. 예시 107 내지 예시 147 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계 이후에, 제품(200)을 형성하기 위해 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 149. 예시 148에 있어서, 상기 제품(200)은 항공기(228)인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 150. 예시 149에 있어서,
항공기(228)는 코 영역(230)을 포함하고,
코 영역(230)은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
예시 151.
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계;
제1 부분(402)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 중첩 영역(406)이 중첩 영역(406)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계;를 포함하며,
제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 중첩 영역(406)이 제1 부분(402)과 제2 부분(404)의 비중첩 영역(408)보다 더 높은 온도를 갖도록, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404) 각각은 적어도 부분적으로 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402) 중 인접하는 두 개의 부분과 중첩하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프(104)는 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하는, 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 152. 예시 151에 있어서, 중첩 영역(406)과 비중첩 영역(408)은 크기가 같은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 153. 예시 151 또는 예시 152에 있어서, 중첩 영역(406)은 비중첩 영역(408)보다 작은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 154. 예시 151 내지 예시 153 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 구조적으로 중첩 영역(406)과 상이한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 155. 예시 151 내지 예시 154 중 어느 하나에 있어서,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 156. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 157. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/32의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 158. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/16의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 159. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/8의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 160. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/4의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 161. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π/2의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 162. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 163. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.25π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 164. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.5π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 165. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 1.75π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 166. 예시 155에 있어서, 호(156)는 반경(134)과 2π의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 167. 예시 155 내지 예시 166 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.005 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 168. 예시 155 내지 예시 167 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.01 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 169. 예시 155 내지 예시 168 중 어느 하나에 있어서, 반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율은 0.03 이상인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 170. 예시 155 내지 예시 169 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계들은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402) 및 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내 제1 열(array)의 장소들을 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402) 및 제2 부분(404)의 중첩 영역(406) 내 제2 열의 장소들보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
제1 열의 장소들 내 장소들이 제2 열의 장소들 내 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 171. 예시 155 내지 예시 170 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 연속된 스트립들의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계들은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 중첩 영역(406)을 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 중첩 영역(406)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 172. 예시 151 내지 예시 170 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 연속된 스트립들의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 173. 예시 171 또는 예시 172에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 성질을 감지하는 단계; 및
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 174. 예시 151 내지 예시 173 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 5 밀리미터 (0.2 인치) 및 15 밀리미터 (0.6 인치) 사이인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 175. 예시 151 내지 예시 173 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 15 밀리미터 (0.6 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 176. 예시 151 내지 예시 174 중 어느 하나에 있어서, 테이프-스트립 폭(110)은 8 밀리미터 (0.3 인치) 미만인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 177. 예시 151 내지 예시 176 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 밀착하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 178. 예시 151 내지 예시 177 중 어느 하나에 있어서, 각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 버클링된 적어도 하나의 단방향 강화 섬유(132)는 복수의 폴드(folds)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 179. 예시 151 내지 예시 178 중 어느 하나에 있어서, 이산 테이프-영역(148)은 사다리꼴인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 180. 예시 151 내지 예시 179 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 비중첩 영역(408)이 이산 테이프-영역(148)에 의해 서로 분리된 중간 테이프-영역(150)이 되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 181. 예시 180에 있어서, 각각의 중간 테이프-영역(150) 내에서, 모든 단방향 강화 섬유(132)는 오로지 직선인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 182. 예시 180에 있어서, 이산 테이프-영역(148) 내 버클링된 단방향 강화 섬유(132) 각각은 이산 테이프-영역(148) 내에서보다 중간 테이프-영역(150) 내에서 덜 버클링되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 183. 예시 180 내지 예시 182 중 어느 하나에 있어서, 중간 테이프-영역(150)은 직사각형인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 184. 예시 151 내지 예시 183 중 어느 하나에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달과 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 185. 예시 184에 있어서, 상기 성질은 온도인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 186. 예시 151 내지 예시 185 중 어느 하나에 있어서, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계 또는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계 중 적어도 하나는 단방향 강화 섬유(132)를 직접적으로 가열하는 단계 및 단방향 강화 섬유(132)로부터의 전도(conduction)를 통해 간접적으로 수지 테이프-매트릭스(130)를 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 187. 예시 151 내지 예시 186 중 어느 하나에 있어서, 가상 직선 경로(152)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계를 더 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 부분(402)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 부분(404)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계들은 가상 곡선 경로(128)를 따르는 중첩 영역(406)을 가상 직선 경로(152)를 따르는 중첩 영역(406)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 188. 예시 151 내지 예시 187 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)는 평면적이지 않은 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 189. 예시 151 내지 예시 188 중 어느 하나에 있어서, 기판(116)은 복잡한 윤곽을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 190. 예시 151 내지 예시 189 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계 이후에, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 기판(116)으로부터 벗겨져 나가지 않는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 191. 예시 151 내지 예시 190 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계 이후에, 제품(200)을 형성하기 위해 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 경화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 192. 예시 191에 있어서, 상기 제품(200)은 항공기(228)인 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
예시 193. 예시 192에 있어서,
항공기(228)는 코 영역(230)을 포함하고,
코 영역(230)은 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(500).
본 개시의 예들은, 도 16에 도시된 바와 같은 항공기 제조 및 서비스 방법(1100) 및 도 17에 도시된 바와 같은 항공기(1102)의 맥락에서 설명될 수 있다. 제작(production) 전 단계에서, 예시의 방법(1100)은 항공기(1102)의 사양 및 설계(블록 1104)와 재료 조달(블록 1106)을 포함할 수 있다. 제작 중에는, 항공기(1102)의 구성요소 및 서브어셈블리 제조(블록 1108) 및 시스템 통합(블록 1110)이 발생할 수 있다. 이후, 항공기(1102)는, 서비스(in service)(블록 1114)되도록 인증 및 인도(블록 1112)를 거칠 수 있다. 서비스 동안, 항공기(1102)는 일상적인 유지보수 및 점검이 예정될 수 있다(블록 1116). 일상적인 유지보수 및 점검은, 항공기(1102)의 하나 이상의 시스템들의 수정, 재구성, 수리 등을 포함할 수 있다.
예시적 방법(1100)의 프로세스들 각각은 시스템 통합자(system integrator), 제3자 및/또는 조작자(operator)(예컨대, 고객)에 의해 수행되거나 실행될 수 있다. 본 설명의 목적들을 위해, 시스템 통합자는, 제한 없이, 임의의 수의 항공기 제조사들 및 주요 시스템 하청업체(subcontractor)들을 포함할 수 있고, 제3자는, 제한 없이, 임의의 수의 판매사(vendor)들, 하청업체들 및 공급업체(supplier)들을 포함할 수 있고, 조작자는 항공사, 리스 회사, 군사 개체, 서비스 조직 등일 수 있다.
도 17에 도시된 바와 같이, 예시적 방법(1100)에 의해 제조된 항공기(1102)는 복수의 하이 레벨 시스템들(1120) 및 인테리어(1122)를 갖는 기체(airframe)(1118)를 포함할 수 있다. 하이 레벨 시스템들(1120)들의 예들은 추진 시스템(1124), 전기 시스템(1126), 유압 시스템(1128) 및 환경 시스템(1130) 중 하나 이상을 포함한다. 임의의 수의 다른 시스템들이 포함될 수 있다. 항공 우주의 예가 도시되어 있지만, 여기 개시된 원리들은 자동차 산업과 같은 다른 산업 분야들에 적용될 수 있다. 이에 따라, 항공기(1102)와 더불어, 본원에서 개시된 원리들은 다른 운송수단들(vehicles), 예컨대, 육상 운송수단들, 해상 운송수단들, 스페이스 운송수단들 등에 적용될 수 있다.
본 개시에 도시되거나 또는 설명된 장치(들) 및 방법(들)은, 항공기 제조 및 서비스 방법(1100)의 단계들 중 어느 하나 이상의 단계들 중에 채용될 수 있다. 예컨대, 구성요소 및 서브어셈블리 제조(블록 1108)에 대응하는 구성요소들 또는 서브어셈블리들은 항공기(1102)가 서비스 중일 때 생산된 구성요소들 또는 서브어셈블리들과 유사한 방식으로 제작되거나 제조될 수 있다(블록 1114). 또한, 상기 장치(들), 방법(들) 또는 이들의 조합의 하나 이상의 예들이 예컨대 항공기(1102)의 조립을 실질적으로 촉진시키거나 항공기의 비용을 감소시킴으로써, 제조 단계들(1108 및 1110) 중 활용될 수 있다. 유사하게, 장치, 방법 실현들 또는 이들의 조합 중 하나 이상의 예들은, 예컨대 그리고 제한 없이, 항공기(1102)가 서비스되는 동안(블록 1114) 및/또는 유지보수 및 점검(블록 1116) 동안 활용될 수 있다.
본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 상이한 예들은 다양한 구성요소들, 특징들 및 기능을 포함한다. 본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 다양한 예들이 임의의 조합으로 본원에 개시된 장치(들) 및 방법(들)의 임의의 다른 예들의 구성요소들, 특징들 및 기능들 중 임의의 것을 포함할 수 있고, 그리고 이러한 가능성들 모두는 본 개시의 사상 및 범주 내에 있는 것으로 의도되는 것이 이해되어야 한다.
본 개시가 전술한 설명들 및 관련된 도면들에 제시된 교시들의 이익을 가지는 분야의 당업자에게 본 개시에 제시된 예들의 많은 수정들이 떠오를 것이다.
따라서, 본 개시는 예시된 특정 예들에 제한되지 않고 그리고 수정들과 다른 예들이 첨부된 청구범위들의 범위에 포함되는 것으로 의도됨이 이해될 것이다. 게다가, 전술한 설명 및 관련된 도면들이 요소들 및/또는 기능들의 소정의 예시적 조합들의 맥락에서 본 개시의 예들을 설명하지만, 요소들 및/또는 기능들의 상이한 조합들이 첨부된 청구항들의 범주로부터 벗어나지 않고 대안의 구현예들에 의해서 제공될 수 있음이 이해되어야 한다. 이에 따라, 첨부된 청구범위들에서 삽입어구로 제시된 도면 부호들(parenthetical reference numerals)은 단지 예시적 목적들을 위한 것이며, 본 개시에 제공된 특정 예들로 청구된 대상물의 범주를 제한하도록 의도되지 않는다.
Claims (10)
- 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 분배하도록 구성된 디스펜서(dispenser)(102);
컴팩터(compactor)(112)의 선행측(leading side)(114)으로부터 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 수신하고 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여(against) 밀착하도록 구성된 컴팩터(112);
기판(116)에 대하여 2 또는 3차원 공간 중 적어도 하나에서 디스펜서(102) 및 컴팩터(112)를 조작하도록 구성된 조향 장치(118);
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(discrete portions)(124)을 제1 온도로, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 따라 제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 각각 가열하기 위해 제1 분량의 펄스 에너지(pulsed energy)(122) 및 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 컴팩터(112)의 선행측(114)으로 전달하도록 구성된 에너지원(120); 및
디스펜서(102)로부터의 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 공급 속도(feed rate) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 또는 제2 분량의 펄스 에너지(123) 중 적어도 하나의 펄스 주파수, 펄스 전력 또는 펄스 지속시간(duration) 중 적어도 하나를 제어하도록 프로그래밍되고, 또한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 배치하게 하도록 프로그래밍된 컨트롤러(126);를 포함하며,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
- 제 1 항에 있어서, 컨트롤러(126)는,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행하도록,
선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
- 제 2 항에 있어서, 컨트롤러(126)는 호(156)가 반경(134)과 π/64의 곱 이상인 호 길이(154)를 갖도록, 선택적으로 조향 장치(118)가 적어도 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대한 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 배치를 조향하게 하도록 더 프로그래밍되는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 시스템(100).
- 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계;
제1 이산 부분(124)과 번갈아 나타나는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)으로 제2 분량의 펄스 에너지(123)를 전달하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)이 가상 곡선 경로(128) 상에 중심이 맞추어지고, 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)이 제1 이산 부분(124)과 기하학적으로 상이한 이산 테이프-영역(discrete tape-regions)(148)으로 변환되도록, 가상 곡선 경로(128)를 따라 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 기판(116)에 대하여 내려놓는 단계;를 포함하며,
제1 이산 부분(124) 중 인접하는 임의의 두 개의 부분은 제2 이산 부분(125) 중 하나에 의해 서로 분리되고,
제1 분량의 펄스 에너지(122)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)을 제1 온도로 가열하고,
제2 분량의 펄스 에너지(123)는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제2 이산 부분(125)을 제2 온도로 가열하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 제1 길이방향 테이프-엣지(106) 및 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 평행하고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)로부터 테이프-스트립 폭(110)만큼 이격된 제2 길이방향 테이프-엣지(108)를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 수지 테이프-매트릭스(130) 및 수지 테이프-매트릭스(130)에 내장된 단방향 강화 섬유(132)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 4 항에 있어서,
가상 곡선 경로(128)가 가상 곡선 경로(128)에 수직이고 제1 길이방향 테이프-엣지(106)와 제2 길이방향 테이프-엣지(108)와 교차하는 가상선(138) 상의 가상 지점(136)으로부터 측정된 반경(134)을 갖는 호(arc)(156)를 포함하고;
반경(134)에 대한 테이프-스트립 폭(110)의 비율이 0.003 이상이고;
각각의 이산 테이프-영역(148) 내에서, 제1 길이방향 테이프-엣지(106)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 하나는 제2 길이방향 테이프-엣지(108)에 가장 가까운 단방향 강화 섬유(132) 중 다른 하나보다 더 버클링되고(buckled); 및
버클링된(buckled) 단방향 강화 섬유(132)의 섬유들은 기판(116)에 평행한 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 5 항에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계는 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제1 열(array)의 장소들을 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124) 내 제2 열의 장소들보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
제1 열의 장소들 내 장소들이 제2 열의 장소들 내 장소들보다 가상 지점(136)에 더 가까운 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 5 항에 있어서,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)은 복수의 섬유강화 테이프 스트립이고,
가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 연속된 스트립들의 평행한 열로 복수의 섬유강화 테이프 스트립을 내려놓는 단계를 포함하고,
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 제1 이산 부분(124)으로 제1 분량의 펄스 에너지(122)를 전달하는 단계는 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 제1 이산 부분(124)을 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 제1 이산 부분(124)보다 더 높은 온도로 가열하는 단계를 포함하고,
복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제2 부분집합의 스트립은 복수의 섬유강화 테이프 스트립의 제1 부분집합의 스트립보다 가상 지점(136)으로부터 더 멀리 있는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 7 항에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달 이후 복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질을 감지하는 단계; 및
복수의 섬유강화 테이프 스트립 각각의 제1 이산 부분(124)의 성질에 반응하여 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는(304) 속도 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는 단계는 제2 이산 부분(125)이 이산 테이프-영역(148)에 의해 서로 분리된 중간 테이프-영역(150)이 되는 것을 야기하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
- 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
제1 분량의 펄스 에너지(122)의 전달과 제2 분량의 펄스 에너지(123)의 전달 이후 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질을 감지하는 단계; 및
적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)의 성질에 반응하여, 가상 곡선 경로(128)를 따라 기판(116)에 대하여 적어도 하나의 섬유강화 테이프 스트립(104)을 내려놓는(304) 속도, 제2 분량의 펄스 에너지(123) 또는 제1 분량의 펄스 에너지(122) 중 적어도 하나를 제어하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동화된 섬유배치 방법(300).
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