WO2017126189A1 - 複合材の成形方法、複合材の成形用治具及び複合材 - Google Patents

複合材の成形方法、複合材の成形用治具及び複合材 Download PDF

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corner portion
composite material
shaping
curved
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耕大 下野
寛 ▲徳▼冨
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a composite material forming method in which a curved corner portion is formed, a composite material forming jig, and a composite material.
  • a method for manufacturing a preform formed by bringing a reinforcing fiber laminate into close contact with a shaping die that is a male die is known (for example, , See Patent Document 1).
  • the male mold used in this manufacturing method has an upper surface, a shoulder portion, and a side surface.
  • the pressing force is sequentially applied from the upper surface to the side surface of the reinforcing fiber laminate
  • the pressing force is sequentially applied from the shoulder portion to the side surface of the reinforcing fiber laminate in order to closely adhere the reinforcing fiber laminate to the male mold.
  • the pressing pressure is sequentially applied from the upper surface of the reinforcing fiber laminate to the shoulder.
  • the upper surface, the shoulder portion, and the side surface are formed by curving both sides of the reinforcing fiber laminate that is a flat plate. Then, a pressing pressure is applied from the outside of the reinforcing fiber laminate to the shoulder portion of the reinforcing fiber laminate formed in a curved shape. When a pressing pressure is applied from the outside of the reinforcing fiber laminate, the thickness of the shoulder portion of the reinforcing fiber laminate is reduced. At this time, the outer peripheral length in the thickness direction of the reinforcing fiber laminate is shortened.
  • an object of the present invention is to provide a composite material forming method, a composite material forming jig, and a composite material that can suitably suppress the occurrence of forming defects at a curved corner portion.
  • the composite material molding method of the present invention is a composite material molding method in which a curved corner portion is formed.
  • the composite material has a corner portion that is curved at a first bending angle, and a laminated body in which fiber sheets are laminated.
  • a first shaping step for shaping the laminate so that the thickness of the laminate becomes thinner from the outside to the inside of the corner portion, and a second bending angle smaller than the first bending angle.
  • the laminated body is shaped using a male die that contacts the inside of the corner portion, and in the second shaping step, a male die or a female die that contacts the outside of the corner portion is appropriately used.
  • the laminate is shaped.
  • the fiber sheet may be a dry sheet or a prepreg impregnated with a resin.
  • the flat laminated body in which the fiber sheets are laminated may be bent at the first bending angle to form a corner portion, or the fiber sheet may be bent at the first bending angle.
  • a stacked body having a corner portion may be formed by stacking layers.
  • Another composite material molding method of the present invention is a composite material molding method in which a curved corner portion is formed.
  • the composite material has a corner portion that is curved at a first bending angle, and a laminate in which fiber sheets are laminated.
  • the first shape forming step for shaping the laminate so that the plate thickness of the laminate becomes thin, and the corner of the laminate so as to have a second bending angle smaller than the first bending angle.
  • the inner circumference of the corner portion is reduced. Becomes longer.
  • the laminate stretches inside the corner portion, it becomes difficult to densify the corner portion, and the fiber content in the corner portion decreases.
  • a 2nd shaping process by curving a laminated body so that it may become a 2nd bending angle from a 1st bending angle, the inside of a corner part is shrunk and a surplus part is beforehand generated inside a corner part. .
  • the second shaping step when the thickness of the laminate is reduced from the inside to the outside of the corner portion, there is an excess portion of the laminate, so that the peripheral length inside the corner portion is suitably extended. Can do.
  • the tension of the laminated body that occurs due to the increase in the inner circumference of the corner portion, the excess portion of the laminated body is generated in advance inside the corner portion,
  • By extending the inner peripheral length of the part it is possible to suppress the stretching of the laminated body. Therefore, by suppressing the stretching of the laminated body inside the corner portion of the laminated body, it is possible to suitably perform densification of the corner portion and to suppress the occurrence of molding defects in the corner portion.
  • the laminated body is shaped by appropriately using a male die that contacts the outside of the corner portion or a female die that contacts the outside of the corner portion, and in the second shaping step, a female die is used.
  • the laminate is shaped.
  • the fiber sheet may be a dry sheet or a prepreg impregnated with a resin.
  • the flat laminated body in which the fiber sheets are laminated may be bent at the first bending angle to form a corner portion, or the fiber sheet may be bent at the first bending angle.
  • a stacked body having a corner portion may be formed by stacking layers.
  • the laminated body is shaped using a male mold that contacts the inside of the corner portion so that the thickness of the laminated body decreases from the outside to the inside of the corner portion.
  • the laminate is formed so that the thickness of the laminate decreases from the inside to the outside of the corner portion. It is preferable to shape.
  • a laminated body can be shaped suitably so that the board
  • mold contacts the outer side of a corner part, the change of the outer periphery of the outer side of a corner part can be suppressed.
  • a laminated body in a 2nd shaping process, can be shaped suitably so that the board
  • the inner side of the corner portion in the second shaping step, is contracted while the outer circumference of the corner portion is extended by curving the laminate from the first bending angle to the second bending angle. A surplus portion can be generated inside the corner portion.
  • the circumference of the inner side of a corner part in a 2nd shaping process, the circumference of the inner side of a corner part can be extended by making the board
  • the occurrence of wrinkles on the outside of the corner portion of the laminated body can be suitably suppressed by extending the outer circumference of the corner portion by curving the corner portion.
  • the laminate thickness is reduced to increase the inner circumference of the corner portion, thereby suppressing the stretch of the laminated body.
  • the densification of the part can be suitably performed.
  • the composite material is a spar in which the corner portion is a right angle, the second bending angle is an angle that is a right angle, and the first bending angle is preferably an obtuse angle larger than the right angle. .
  • the molding jig of the present invention is a molding jig for a composite material in which a curved corner portion is formed, and has the corner portion curved at a first bending angle and forms a laminate in which fiber sheets are laminated. And a first mold for shaping the laminate so that the thickness of the laminate decreases from the outside to the inside of the corner portion, and a second bending angle smaller than the first bending angle. And a second mold for shaping the laminate so that the corner portion of the laminate is curved and the plate thickness of the laminate is reduced.
  • Another molding jig of the present invention is a molding jig for a composite material in which a curved corner portion is formed, and is a laminate in which the corner portion is curved at a first bending angle and a fiber sheet is laminated. And forming the laminate so that the thickness of the laminate is reduced, and the second bending angle smaller than the first bending angle so that the laminate is shaped. And a second mold for shaping the laminate so that the thickness of the laminate decreases from the inside to the outside of the corner. .
  • the first molding die is a male die that contacts the inside of the corner portion
  • the second molding die is a female die that contacts the outside of the corner portion.
  • the generation of wrinkles in the corner portion is preferably suppressed, and a composite material in which the corner portion is suitably densified can be formed.
  • the composite material of the present invention includes a curved corner portion and a straight portion connected to the corner portion, and the corner portion is thicker than the straight portion, and the fiber content of the corner portion is It becomes low compared with the fiber content rate of the said linear part.
  • the corner portion can be densified by 7% or more, and the difference in fiber content between the straight portion and the corner portion can be suppressed to 3% or less. Further, the fiber content in the corner part and the straight part can be made uniform.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a spar as an example of a composite material formed by the composite material forming method according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a first mold used in the method for molding a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a second mold used in the method for molding a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to a method for forming a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram relating to a method for forming a composite material according to the second embodiment.
  • the molding method of the composite material 1 according to the first embodiment is, for example, a method for molding the composite material 1 constituting an aircraft body or the like.
  • An example of the composite material 1 is a spar 10 shown in FIG.
  • the description is applied to the composite material 1 shown in FIG. 1, but the present invention is not limited to this composite material 1.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a spar as an example of a composite material formed by the composite material forming method according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a first mold used in the method for molding a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a second mold used in the method for molding a composite material according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to a method for forming a composite material according to the first embodiment.
  • the composite material 1 shown in FIG. 1 is configured using carbon fiber reinforced plastic (CFRP: Carbon Fiber Reinforced Plastic).
  • CFRP Carbon Fiber Reinforced Plastic
  • the composite material 1 is formed by forming a laminated body 3 in which fiber sheets folded on both sides are laminated, and then impregnating the cured laminated body 3 with a resin and curing it.
  • resin which has the function of adhesion or adhesion exists between the layers of the fiber sheets of the laminate 3.
  • the laminate 3 is formed with corner portions 10 c by curving both sides in the width direction of the spar 10. That is, the spar 10 is formed in the width direction center portion 10a, the pair of side surface portions 10b formed on both sides of the center portion 10a in the width direction, and perpendicular to the center portion 10a, and the center portion 10a and the pair of side surface portions 10b. And a pair of corner portions 10c formed between the two. At this time, the central portion 10a and the pair of side surface portions 10b are straight portions that are not curved. Thus, if it is the spar 10 shown in FIG. 1, the laminated body 3 will be curved two-dimensionally because the pair of side part 10b curves with respect to the center part 10a, and the corner part 10c which curves is curved. Is formed.
  • the spar 10 shown in FIG. 1 is molded using a predetermined molding jig 30.
  • Forming jig 30 includes a first mold 31 for molding the laminate 3 having a corner portion 10c that is curved at a first bend angle phi 2, the angle phi 1 bend smaller second than the first bending angle phi 2 In this way, the second molding die 32 that curves the corner portion 10c of the laminate 3 is provided.
  • the first bend angle phi 2 is the angle between the outer surface of the outer surface and the side surface portion 10b of the central portion 10a, for example, is a major obtuse angle than 90 °.
  • the second bend angle phi 1 is the angle between the outer surface of the outer surface and the side surface portion 10b of the central portion 10a, for example, has an angle a 90 ° (perpendicular).
  • the first mold 31 is a male mold that contacts the inside of the corner portion 10 c.
  • stacked the fiber sheet may be curved by 1st bending angle (phi) 2
  • the corner part 10c may be shape
  • the first mold 31 has a male member 41, the male member 41 includes an upper surface portion 41a, are formed on both sides in the width direction of the upper surface portion 41a, a first bending angle phi 2 with respect to the upper surface portion 41a A pair of side surface portions 41b and a pair of corner portions 41c formed between the upper surface portion 41a and the pair of side surface portions 41b.
  • the inner surface of the central portion 10a of the laminate 3 is in contact with the outer surface of the upper surface portion 41a.
  • the inner surfaces of the pair of side surface portions 41b of the stacked body 3 are in contact with the outer surfaces of the pair of side surface portions 41b.
  • the inner surfaces of the pair of corner portions 10c of the stacked body 3 are in contact with the outer surfaces of the pair of corner portions 41c.
  • the male mold material 41 is covered with a bagging film 42.
  • the bagging film 42 covers the laminated body 3 installed on the male mold material 41, and a sealing material 43 is provided between the bagging film 42 and the male mold material 41, thereby hermetically sealing the inside.
  • the inside atmosphere of the airtightly sealed bagging film 42 is evacuated through the suction port 44 and heated by a heating device (not shown), thereby densifying the laminate 3.
  • the laminate 3 is heated by the heating device, so that the resin between the layers of the fiber sheets of the laminate 3 is melted.
  • the layered product 3 after densification that has been released in vacuum can be prevented from returning to the shape of the layered product 3 before densification because the shape is held by the resin between the layers.
  • the laminated body 3 is shaped so that the plate
  • the second mold 32 is a female mold that contacts the outside of the corner portion 10 c.
  • the second mold 32, the laminate 3 so as to form a first bend angle phi 2 smaller second bend is bent at an angle phi 1 and the corner portion 10c than the laminate from the inside of the corner portion 10c toward the outside
  • the laminated body 3 is shaped so that the plate thickness of 3 becomes thin.
  • molding die 32 has the female mold material 51, and the female mold material 51 is formed in the width direction both sides of the bottom face part 51a and the bottom face part 51a, and a 2nd bending angle (perpendicular) with respect to the bottom face part 51a.
  • the outer surface of the center portion 10a of the folded laminate 3 is in contact with the inner surface of the bottom surface portion 51a.
  • the outer surfaces of the pair of side surface portions 10b of the folded laminate 3 are in contact with the inner surfaces of the pair of side surface portions 51b.
  • the outer surfaces of the pair of corner portions 10c of the folded laminate 3 are in contact with the inner surfaces of the pair of corner portions 51c.
  • the female mold material 51 is covered with a bagging film 52.
  • the bagging film 52 covers the laminated body 3 installed on the female mold material 51, and a sealing material 53 is provided between the female mold material 51 and hermetically seals the inside. Then, the resin material is filled while evacuating the inside atmosphere of the bagging film 52 hermetically sealed through the suction port 54, and the resin material is thermally cured by being heated by a heating device (not shown). A spar 10 is formed.
  • the laminated body 3 is shaped so that the plate
  • the molding method of this composite material is a molding method using a fiber sheet in a dry state, and VaRTM (Vacuum assisted Resin Transfer Molding) molding, RTM (Resin Transfer Molding) molding, infusion molding, etc. can be applied. ing.
  • VaRTM Vauum assisted Resin Transfer Molding
  • RTM Resin Transfer Molding
  • infusion molding etc.
  • Step S1 First shaping step.
  • the laminate 3 is formed in the angle range ⁇ 2 such that the inner circumference of the corner portion 10c is a predetermined radius of curvature R1 ′ around the center point P.
  • the portion of the angular range ⁇ 2 that is curved with a predetermined radius of curvature R1 ′ is the corner portion 10c of the stacked body 3.
  • the angle range ⁇ 2 is, for example, 80 °.
  • the laminated body 3 is densified by heating in a vacuum so that the thickness of the laminated body 3 decreases from the outside to the inside of the corner portion 10c.
  • the outer circumference of the corner portion 10c is changed from the predetermined curvature radius R2 ′ around the center point P to the predetermined curvature radius R3. Thin plate thickness is formed. Note that the curvature radius R3 is shorter than the curvature radius R2 '.
  • step S2 second shaping step.
  • the angular range ⁇ 1 that is wider than the angular range ⁇ 2 so that the inner circumference of the corner portion 10c has a predetermined radius of curvature R1 ′ around the center point P.
  • the laminate 3 is curved. That is, the portion of the angle range ⁇ 1 that is curved at a predetermined radius of curvature R1 ′ is the corner portion 10c of the stacked body 3.
  • the angle range ⁇ 1 is, for example, 90 °.
  • the second shaping step S2 vacuum heating is performed so that the thickness of the laminate 3 decreases from the inside to the outside of the corner portion 10c, and the laminate 3 is densified.
  • the inner circumference of the corner portion 10c is changed from the predetermined curvature radius R1 ′ around the center point P to the predetermined curvature radius R1. Thin plate thickness is formed.
  • the curvature radius R1 is a curvature radius longer than the curvature radius R1 '.
  • the spar 10 is formed by thermally curing the resin in a high temperature and high pressure environment while injecting the resin into the laminate 3 (step S3).
  • the molded spar 10 has a shape in which the radius of curvature at the inner circumference is R1, the radius of curvature at the outer circumference is R3, and the bending angle formed by the center portion 10a and the side surface portion 10b is a right angle.
  • the outer circumference of the corner portion 10c of the laminate 3 that changes in the first shaping step S1 and the second shaping step S2 will be described.
  • the first shaping step S1 when the plate thickness of the laminate 3 changes so that the curvature radius R2 ′ changes to the curvature radius R3, the difference in the outer circumference of the laminate 3 before and after the plate thickness change is “2 ⁇ ( R2′ ⁇ R3) ⁇ ( ⁇ 2 / 360 °) (1) ”. That is, since the outer circumferential length of the laminate 3 is shortened by reducing the thickness of the laminate 3, a surplus is generated.
  • the surplus generated outside the corner portion 10c of the laminate 3 in the first shaping step S1 is first bent in the second shaping step S2.
  • the angle phi 2 is bent in the second bending angle phi 1, it is possible to prolong the surplus of the outer corner portion 10c.
  • the circumferential length difference between the inner side and the outer side of the laminated body 3 due to the angle change is “((R3-R1) / 2) ⁇ tan ( ⁇ 2- ⁇ 1) ⁇ (2) ". That is, since the circumferential length inside the laminated body 3 is shortened by changing from the angular range ⁇ 2 of the laminated body 3 to the angular range ⁇ 1, a surplus is generated.
  • the inner circumferential difference of the laminate 3 before and after the thickness change is: “2 ⁇ (R1-R1 ′) ⁇ ( ⁇ 1 / 360 °) (3)”.
  • the inner circumferential length of the laminate 3 is extended by reducing the thickness of the laminate 3. For this reason, a part of surplus is offset by the fiber elongation of the inner circumference.
  • the inside of the second in shaping process S2 is curved from the first bend angle phi 2 to the second bend angle phi 1, corner portions 10c of the laminate 3
  • the fiber tension inside the corner portion 10c can be suppressed.
  • the spar 10 thus formed is formed such that the corner portion 10c is slightly thicker than the central portion 10a and the pair of side surface portions 10b, which are straight portions. This is because in order to densify the corner portion 10c of the laminate 3, the inner circumference of the corner portion 10c has to be extended by ⁇ L, but the fibers inside the corner portion 10c are slightly stretched. . For this reason, the fiber content rate of the corner part 10c is low compared with the fiber content rate of the center part 10a and a pair of side part 10b. In the molding process, when using a material that causes densification such that the thickness of the central portion 10a and the pair of side surface portions 10b is reduced by about 10%, the corner portion 10c can be densified by 7% or more. Therefore, the difference between the fiber content of the corner portion 10c and the fiber content of the central portion 10a and the pair of side surface portions 10b can be 3% or less, and more preferably about 1%. it can.
  • the first shaping step S1 with respect to the laminated body 3 having a first bend angle phi 2 to become corner portions 10c, toward the outside of the stack 3 on the inner side plate
  • the laminate 3 can be densified, while the outer peripheral length of the corner portion 10c is shortened.
  • the second forming step S2 by curving the laminate 3 in the second bend angle phi 1, it is possible to extend the circumference of the outer corner portion 10c.
  • 1st shaping process S1 the excess part of the laminated body 3 which generate
  • the surplus portion of the generated stacked body 3 can be offset. Therefore, generation
  • the second forming step S2 by curving the laminate 3 as the first bending angle phi 2 becomes the second bend angle phi 1, advance to the inside of the corner portion 10c A surplus part can be generated.
  • 2nd shaping process S2 when reducing the plate
  • the male mold material 41 is in contact with the inside of the corner portion 10c, and therefore the change in the circumferential length inside the corner portion 10c. Can be suppressed.
  • the laminated body 3 can be shaped suitably so that the plate
  • the second shaping step S2 since the female mold material 51 is in contact with the outside of the corner portion 10c, the change in the peripheral length on the outside of the corner portion 10c can be suppressed.
  • the laminated body 3 can be shaped suitably so that the plate
  • the outer periphery of the corner part 10c can be extended suitably, and generation
  • the corner portion 10c is curved to generate an excess portion inside the corner portion 10c, the thickness of the laminate 3 can be reduced and the peripheral length inside the corner portion 10c can be suitably extended. The stretching of the body 3 can be suppressed, and the corner portion 10c can be made dense.
  • the spar 10 in which occurrence of molding defects in the corner portion 10c is suitably suppressed can be formed. it can.
  • the spar 10 in which the occurrence of molding defects in the corner portion 10c is suitably suppressed. Moreover, since the difference of the fiber content rate of the corner part 10c and the fiber content rate of the center part 10a and a pair of side part 10b can be 3% or less, the fiber content rate of the spar 10 whole can be equalize
  • the laminate 3 is formed using a carbon fiber sheet in a dry state, but the fiber sheet is not limited to carbon fiber, and may be a fiber sheet of other materials such as glass fiber or aramid fiber. Furthermore, you may use the prepreg which impregnated resin to the fiber sheet previously. In this case, in the second shaping step S2, it is preferable that the resin material is filled in a large amount, and the resin material is appropriately discharged during molding to adjust the filling amount.
  • the male mold material 41 is used in the first shaping process S1 and the female mold material 51 is used in the second shaping process S2.
  • the present invention is not particularly limited to this configuration.
  • a male or female mold that is the same mold may be used.
  • the applied composite material 1 is not specifically limited.
  • the spar 10 may have a corner portion 10c of 80 ° to 110 °, or may be applied to a Z-shaped longitudinal member having a corner portion 10c of about 45 °.
  • Even composite corner portion 10c is 45 °, the second bend angle phi 1 becomes a smaller angle than the first bend angle phi 2, The first bending angle phi 2, without an obtuse angle well, the second bend angle phi 1 becomes perpendicular or less.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram relating to a method for forming a composite material according to the second embodiment.
  • the female first molding die 31A is used in the first shaping step S11, and the female second molding die 32 is used in the second shaping step S12.
  • the female first molding die 31A has substantially the same configuration as the female second molding die 32, and therefore the description thereof is omitted.
  • step S11 first shaping step
  • step S12 second shaping step.
  • 2nd shaping process S12 is the same as 2nd shaping process S2 of Embodiment 1, description is abbreviate
  • the thickness of the laminate 3 is reduced from the radius of curvature R1 'to the radius of curvature R1, so that the inner peripheral length of the laminate 3 is increased, and thus fiber elongation occurs. For this reason, the surplus previously generated inside the corner portion 10c in the second shaping step S12 is offset by the fiber elongation in the second shaping step S2.
  • the corner portion 10c A surplus part can be previously generated inside.
  • the second shaping step S12 when the thickness of the laminate 3 is reduced from the inside to the outside of the corner portion 10c, there is an excess portion, so that the inner circumferential length of the corner portion 10c is suitably extended. be able to. Therefore, the fiber tension on the inside of the corner portion 10c of the laminate 3 can be suppressed, and the corner portion 10c can be suitably densified, so that occurrence of molding defects in the corner portion 10c can be suppressed.

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Abstract

湾曲するコーナー部１０ｃが形成されるスパー１０等の複合材１の成形方法において、第１曲げ角度φ２で湾曲するコーナー部１０ｃを有すると共に繊維シートを積層した積層体３に対して、コーナー部１０ｃの外側から内側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を賦形する第１賦形工程Ｓ１と、第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度φ１となるように、積層体３のコーナー部１０ｃを湾曲させ、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を賦形する第２賦形工程Ｓ２とを備える。

Description

複合材の成形方法、複合材の成形用治具及び複合材
　本発明は、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法、複合材の成形用治具及び複合材に関するものである。
　従来、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法として、雄型となる賦形型に、強化繊維積層体を密着させることにより成形されるプリフォームの製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この製造方法で用いられる雄型は、上面、肩部、側面を有している。そして、この製造方法では、雄型に強化繊維積層体を皺無く密着させるべく、強化繊維積層体に上面から側面に順次押し圧を加える際に、強化繊維積層体の肩部から側面にかけて順次押し圧を加えた後、強化繊維積層体の上面から肩部にかけて順次押し圧を加えている。
特開２０１０－１２０１６７号公報
　ここで、特許文献１の製造方法では、平板となる強化繊維積層体の両側を湾曲させることで、上面、肩部及び側面を形成している。そして、湾曲して形成される強化繊維積層体の肩部に対して、強化繊維積層体の外側から押し圧を加える。強化繊維積層体の外側から押し圧を加えると、強化繊維積層体の肩部において、その厚さが薄くなる。このとき、強化繊維積層体の厚み方向の外側の周長が短くなる。厚み方向の外側の周長が短くなると、短くなった分だけ強化繊維積層体の余剰が発生し、この余剰によって、強化繊維積層体の肩部の外側に皺（リンクル）が発生し易くなることから、リンクル等の成形不良の発生を抑制することが困難となる。
　そこで、本発明は、湾曲するコーナー部における成形不良の発生を好適に抑制することができる複合材の成形方法、複合材の成形用治具及び複合材を提供することを課題とする。
　本発明の複合材の成形方法は、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法において、第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体に対して、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１賦形工程と、前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２賦形工程と、を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、第１賦形工程において、第１曲げ角度となるコーナー部を有する積層体に対し、積層体の外側から内側に向かって板厚が薄くなることで、積層体の緻密化を図ることができる一方で、コーナー部の外側の周長が短くなる。そして、第２賦形工程において、積層体を第２曲げ角度で湾曲させることで、コーナー部の外側の周長を伸ばすことができる。このように、第１賦形工程において、コーナー部の外側の周長が短くなることで発生する積層体の余剰部分を、第２賦形工程において、コーナー部の外側の周長を伸ばし、積層体の余剰部分を引き延ばすことで、発生した積層体の余剰部分を相殺することができる。よって、積層体のコーナー部の外側におけるリンクルの発生を好適に抑制することができ、コーナー部における成形不良の発生を抑制できる。なお、第１賦形工程では、コーナー部の内側が接する雄型を用いて、積層体を賦形し、第２賦形工程では、雄型、またはコーナー部の外側が接する雌型を適宜用いて、積層体を賦形している。また、繊維シートは、ドライとなるものであってもよいし、樹脂を含浸したプリプレグであってもよい。また、第１賦形工程では、繊維シートを積層した平板状の積層体を、第１曲げ角度で湾曲させて、コーナー部を形成してもよいし、繊維シートを第１曲げ角度で湾曲させつつ積層することで、コーナー部を有する積層体を形成してもよい。
　本発明の他の複合材の成形方法は、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法において、第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体に対して、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１賦形工程と、前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２賦形工程と、を備えることを特徴とする。
　この構成によれば、第２賦形工程において、第２曲げ角度となるコーナー部を有する積層体に対し、積層体の外側から内側に向かって板厚を薄くすると、コーナー部の内側の周長が長くなる。この場合、コーナー部の内側において積層体が突っ張ることから、コーナー部の緻密化が困難となり、コーナー部における繊維含有率が低下する。このため、第２賦形工程において、積層体を第１曲げ角度から第２曲げ角度となるように湾曲させることで、コーナー部の内側を縮ませてコーナー部の内側に余剰部分を予め発生させる。そして、第２賦形工程において、コーナー部の内側から外側に向かって積層体の板厚を薄くするときに、積層体の余剰部分があるため、コーナー部の内側の周長を好適に伸ばすことができる。このように、第２賦形工程において、コーナー部の内側の周長が長くなることで発生する積層体の突っ張りを、コーナー部の内側に積層体の余剰部分を予め発生させた状態で、コーナー部の内側の周長を長くすることで、積層体の突っ張りを抑制することができる。よって、積層体のコーナー部の内側における積層体の突っ張りを抑制することで、コーナー部の緻密化を好適に行うことができ、コーナー部における成形不良の発生を抑制できる。なお、第１賦形工程では、コーナー部の外側が接する雄型またはコーナー部の外側が接する雌型を適宜用いて、積層体を賦形し、第２賦形工程では、雌型を用いて、積層体を賦形している。また、繊維シートは、ドライとなるものであってもよいし、樹脂を含浸したプリプレグであってもよい。また、第１賦形工程では、繊維シートを積層した平板状の積層体を、第１曲げ角度で湾曲させて、コーナー部を形成してもよいし、繊維シートを第１曲げ角度で湾曲させつつ積層することで、コーナー部を有する積層体を形成してもよい。
　また、前記第１賦形工程では、前記コーナー部の内側が接する雄型を用いて、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形し、前記第２賦形工程では、前記コーナー部の外側が接する雌型を用いて、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形することが、好ましい。
　この構成によれば、第１賦形工程において、コーナー部の内側に雄型が接するため、コーナー部の内側の周長の変化を抑制することができる。このため、第１賦形工程において、コーナー部の外側から内側に向かって積層体の板厚が薄くなるように、積層体を好適に賦形することができる。また、第２賦形工程において、コーナー部の外側に雌型が接するため、コーナー部の外側の周長の変化を抑制することができる。このため、第２賦形工程において、コーナー部の内側から外側に向かって積層体の板厚が薄くなるように、積層体を好適に賦形することができる。以上から、第２賦形工程において、積層体を第１曲げ角度から第２曲げ角度となるように湾曲させることで、コーナー部の外側の周長を伸ばしつつ、コーナー部の内側を縮ませてコーナー部の内側に余剰部分を発生させることができる。そして、第２賦形工程において、コーナー部の内側から外側に向かって積層体の板厚を薄くすることで、コーナー部の内側の周長を伸ばすことができる。このように、コーナー部を湾曲させることによりコーナー部の外側の周長を伸ばすことで、積層体のコーナー部の外側におけるリンクルの発生を好適に抑制することができる。また、コーナー部を湾曲させてコーナー部の内側に余剰部分を発生させつつ、積層体の板厚を薄くしてコーナー部の内側の周長を伸ばすことで、積層体の突っ張りを抑制し、コーナー部の緻密化を好適に行うことができる。
　また、前記複合材は、前記コーナー部が直角となるスパーであり、前記第２曲げ角度は、直角となる角度であり、前記第１曲げ角度は、直角よりも大きい鈍角であることが、好ましい。
　この構成によれば、コーナー部が直角となるスパーを成形する場合において、コーナー部の成形不良の発生が好適に抑制された複合材を成形することができる。
　本発明の成型用治具は、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形用治具であって、第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体を形成すると共に、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１成形型と、前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２成形型と、を含むことを特徴とする。
　この構成によれば、第１成形型及び第２成形型を用いることで、コーナー部におけるリンクルの発生が好適に抑制された複合材を成形することができる。
　本発明の他の成型用治具は、湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形用治具であって、第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体を形成すると共に、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１成形型と、前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２成形型と、を含むことを特徴とする。
　この構成によれば、第１成形型及び第２成形型を用いることで、コーナー部が好適に緻密化された複合材を成形することができる。
　また、前記第１成形型は、前記コーナー部の内側が接する雄型であり、前記第２成形型は、前記コーナー部の外側が接する雌型であることが、好ましい。
　この構成によれば、コーナー部におけるリンクルの発生が好適に抑制され、また、コーナー部が好適に緻密化された複合材を成形することができる。
　本発明の複合材は、湾曲するコーナー部と、前記コーナー部に連なる直線部と、を備え、前記コーナー部の厚みが、前記直線部に比して厚く、前記コーナー部の繊維含有率が、前記直線部の繊維含有率に比して低くなることを特徴とする。
　この構成によれば、コーナー部における成形不良の発生が好適に抑制された複合材とすることができる。また、成形過程で１０％程度の緻密化が生じる材料を用いる場合、コーナー部においても７％以上緻密化させることができ、直線部とコーナー部の繊維含有率の差分を３％以下に抑えられ、コーナー部及び直線部における繊維含有率の均一化を図ることができる。
図１は、実施形態１に係る複合材の成形方法によって成形される複合材の一例としてのスパーを示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る複合材の成形方法に用いられる第１成形型を示す模式図である。 図３は、実施形態１に係る複合材の成形方法に用いられる第２成形型を示す模式図である。 図４は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関する説明図である。 図５は、実施形態２に係る複合材の成形方法に関する説明図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態１］
　実施形態１に係る複合材１の成形方法は、例えば、航空機の機体等を構成する複合材１を成形するための方法である。複合材１としては、例えば、図１に示すスパー１０等がある。なお、本実施形態では、図１に示す複合材１に適用して説明するが、この複合材１に限定されるものではない。
　図１は、実施形態１に係る複合材の成形方法によって成形される複合材の一例としてのスパーを示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る複合材の成形方法に用いられる第１成形型を示す模式図である。図３は、実施形態１に係る複合材の成形方法に用いられる第２成形型を示す模式図である。図４は、実施形態１に係る複合材の成形方法に関する説明図である。
　複合材１の成形方法の説明に先立ち、図１を参照して、この成形方法によって成形される複合材１について説明する。図１に示す複合材１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastic）を用いて構成されている。この複合材１は、両側が折り曲げられた繊維シートを積層した積層体３を成形した後、折り曲げられた積層体３に樹脂を含浸させて硬化させることにより成形される。なお、積層体３の繊維シートの層間には、接着または粘着の機能を有する樹脂が介在している。
　図１に示すスパー１０であれば、積層体３は、スパー１０の幅方向における両側が湾曲することで、コーナー部１０ｃが形成されている。つまり、スパー１０は、幅方向の中央部１０ａと、中央部１０ａの幅方向両側に形成され、中央部１０ａに対して垂直となる一対の側面部１０ｂと、中央部１０ａと一対の側面部１０ｂとの間に形成される一対のコーナー部１０ｃとを有している。このとき、中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂが、湾曲しない直線部となっている。このように、図１に示すスパー１０であれば、積層体３は、その一対の側面部１０ｂが、中央部１０ａに対して湾曲することで、二次元的に湾曲し、湾曲するコーナー部１０ｃが形成される。
　図１に示すスパー１０は、所定の成形用治具３０を用いて成形される。成形用治具３０は、第１曲げ角度φ２で湾曲するコーナー部１０ｃを有する積層体３を成形する第１成形型３１と、第１曲げ角度φ２よりも小さな第２曲げ角度φ１となるように、積層体３のコーナー部１０ｃを湾曲させる第２成形型３２とを有している。ここで、第１曲げ角度φ２は、中央部１０ａの外面と側面部１０ｂの外面とが為す角度であり、例えば、９０°よりも大きな鈍角な角度となっている。また、第２曲げ角度φ１は、中央部１０ａの外面と側面部１０ｂの外面とが為す角度であり、例えば、９０°（直角）となる角度となっている。
　第１成形型３１は、図２に示すように、コーナー部１０ｃの内側が接する雄型となっている。第１成形型３１は、第１曲げ角度φ２で湾曲するコーナー部１０ｃを有する積層体３を成形すると共に、コーナー部１０ｃの外側から内側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を緻密化させて賦形するために使用される。ここで、第１成形型３１では、繊維シートを積層した平板状の積層体３を、第１曲げ角度φ２で湾曲させて、コーナー部１０ｃを成形してもよいし、繊維シートを第１曲げ角度φ２で湾曲させつつ積層することで、コーナー部１０ｃを有する積層体３を成形してもよい。
　第１成形型３１は、雄型材４１を有しており、雄型材４１は、上面部４１ａと、上面部４１ａの幅方向両側に形成され、上面部４１ａに対して第１曲げ角度φ２となる一対の側面部４１ｂと、上面部４１ａと一対の側面部４１ｂとの間に形成される一対のコーナー部４１ｃとを有している。
　上面部４１ａの外側の面には、積層体３の中央部１０ａの内側が接する。一対の側面部４１ｂの外側の面には、積層体３の一対の側面部４１ｂの内側が接する。一対のコーナー部４１ｃの外側の面には、積層体３の一対のコーナー部１０ｃの内側が接する。
　雄型材４１は、バギングフィルム４２で覆われる。バギングフィルム４２は、雄型材４１に設置された積層体３を覆うと共に、雄型材４１との間にシール材４３が設けられることで、その内部を気密に封止している。そして、気密に封止されたバギングフィルム４２の内部雰囲気を、吸引口４４を介して真空引きすると共に、図示しない加熱装置によって加熱されることで、積層体３を緻密化する。このとき、加熱装置によって積層体３が加熱されることで、積層体３の繊維シートの層間の樹脂が溶融する。このため、真空解放された緻密化後の積層体３は、その形状が層間の樹脂によって保持されることから、緻密化前の積層体３の形状に戻ることを抑制できる。
　このように、積層体３のコーナー部１０ｃの内側には、雄型材４１が接するため、コーナー部１０ｃの内側の周長の変化が抑制される。そして、第１成形型３１では、コーナー部１０ｃの外側から内側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３が賦形される。
　第２成形型３２は、図３に示すように、コーナー部１０ｃの外側が接する雌型となっている。第２成形型３２は、積層体３を第１曲げ角度φ２よりも小さな第２曲げ角度φ１で湾曲させてコーナー部１０ｃを形成すると共に、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を賦形するものとなっている。
　第２成形型３２は、雌型材５１を有しており、雌型材５１は、底面部５１ａと、底面部５１ａの幅方向両側に形成され、底面部５１ａに対して第２曲げ角度（垂直）となる一対の側面部５１ｂと、底面部５１ａと一対の側面部５１ｂとの間に形成される一対のコーナー部５１ｃと、一対の側面部５１ｂの上部から外側に突出する一対のフランジ部５１ｄとを有している。
　底面部５１ａの内側の面には、折り曲げられた積層体３の中央部１０ａの外側が接する。一対の側面部５１ｂの内側の面には、折り曲げられた積層体３の一対の側面部１０ｂの外側が接する。一対のコーナー部５１ｃの内側の面には、折り曲げられた積層体３の一対のコーナー部１０ｃの外側が接する。
　雌型材５１は、バギングフィルム５２で覆われる。バギングフィルム５２は、雌型材５１に設置された積層体３を覆うと共に、雌型材５１との間にシール材５３が設けられることで、その内部を気密に封止している。そして、気密に封止されたバギングフィルム５２の内部雰囲気を、吸引口５４を介して真空引きしつつ樹脂材が充填され、図示しない加熱装置によって加熱されることで、樹脂材が熱硬化し、スパー１０が成形される。
　このように、積層体３のコーナー部１０ｃの外側には、雌型材５１が接するため、コーナー部１０ｃの外側の周長の変化が抑制される。このため、第２成形型３２では、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３が賦形される。
　次に、図４を参照して、複合材の成形方法について説明する。この複合材の成形方法は、ドライ状態の繊維シートを用いた成型方法となっており、ＶａＲＴＭ（Vacuum assisted Resin Transfer Molding）成形、ＲＴＭ（Resin Transfer Molding）成形、インフュージョン成形等が適用可能となっている。なお、以下の説明では、図１に示すスパー１０を成形する場合について説明する。
　図４に示すように、この成形方法では、先ず、第１成形型３１の雄型材４１の形状に倣って、第１曲げ角度φ２で湾曲するコーナー部１０ｃを有する積層体３を成形する（ステップＳ１：第１賦形工程）。具体的に、第１賦形工程Ｓ１では、コーナー部１０ｃの内側の周長が、中心点Ｐを中心に所定の曲率半径Ｒ１’となるように、角度範囲θ２において、積層体３が成形される。つまり、所定の曲率半径Ｒ１’で湾曲する角度範囲θ２の部位が、積層体３のコーナー部１０ｃとなっている。ここで、角度範囲θ２は、例えば、８０°となっている。
　また、第１賦形工程Ｓ１では、コーナー部１０ｃの外側から内側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように真空加熱し、積層体３の緻密化が行われる。具体的に、第１賦形工程Ｓ１では、コーナー部１０ｃの外側の周長が、中心点Ｐを中心に所定の曲率半径Ｒ２’から、所定の曲率半径Ｒ３となるように、積層体３の板厚が薄く成形される。なお、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ２’よりも短い曲率半径となる。
　続いて、第１曲げ角度φ２となる積層体３を、第２成形型３２の雌型材５１に嵌め入れることで、第２成形型３２の雌型材５１の形状に倣って、第１曲げ角度φ２よりも小さな第２曲げ角度φ１（直角）となるように、積層体３のコーナー部１０ｃを湾曲させる（ステップＳ２：第２賦形工程）。具体的に、第２賦形工程Ｓ２では、コーナー部１０ｃの内側の周長が、中心点Ｐを中心に所定の曲率半径Ｒ１’となるように、角度範囲θ２よりも広角となる角度範囲θ１において、積層体３が湾曲させられる。つまり、所定の曲率半径Ｒ１’で湾曲する角度範囲θ１の部位が、積層体３のコーナー部１０ｃとなっている。ここで、角度範囲θ１は、例えば、９０°となっている。
　また、第２賦形工程Ｓ２では、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように真空加熱し、積層体３の緻密化が行われる。具体的に、第２賦形工程Ｓ２では、コーナー部１０ｃの内側の周長が、中心点Ｐを中心に所定の曲率半径Ｒ１’から、所定の曲率半径Ｒ１となるように、積層体３の板厚が薄く成形される。なお、曲率半径Ｒ１は、曲率半径Ｒ１’よりも長い曲率半径となる。
　そして、第２賦形工程Ｓ２では、積層体３に樹脂を注入しつつ、高温高圧の環境下において、樹脂を熱硬化させることで、スパー１０が成形される（ステップＳ３）。成形されたスパー１０は、内側の周長における曲率半径がＲ１となり、外側の周長における曲率半径がＲ３となり、中央部１０ａと側面部１０ｂとが為す曲げ角度が直角となる形状となる。
　ここで、第１賦形工程Ｓ１及び第２賦形工程Ｓ２において変化する積層体３のコーナー部１０ｃにおける外側の周長について説明する。第１賦形工程Ｓ１において、曲率半径Ｒ２’から曲率半径Ｒ３となるように積層体３の板厚が変化する場合、板厚変化前後における積層体３の外側の周長差は、「２π（Ｒ２’－Ｒ３）×（θ２／３６０°）・・・（１）」となる。つまり、積層体３の板厚が薄くなることで、積層体３の外側の周長が短くなるため、余剰分が発生する。
　この後、第２賦形工程Ｓ２において曲げ角度が変化する場合、角度変化による積層体３の内側と外側との周長差は、「（（Ｒ３－Ｒ１）／２）×ｔａｎ（θ２－θ１）・・・（２）」となる。つまり、積層体３の角度範囲θ２から角度範囲θ１となることで、積層体３の外側の周長が伸ばされる。このため、余剰分の一部が、外側の周長の繊維伸びによって相殺される。つまり、（１）式から（２）式を減算することで、最終的な余剰分となる周長差は、ΔＬ’（＝（１）式－（２）式）となる。
　よって、積層体３のコーナー部１０ｃにおける外側の周長においては、第１賦形工程Ｓ１において積層体３のコーナー部１０ｃの外側に発生する余剰分を、第２賦形工程Ｓ２において第１曲げ角度φ２から第２曲げ角度φ１に湾曲させることで、コーナー部１０ｃの外側の余剰分を引き延ばすことができる。
　次に、第１賦形工程Ｓ１及び第２賦形工程Ｓ２において変化する積層体３のコーナー部１０ｃにおける内側の周長について説明する。第２賦形工程Ｓ２において、曲げ角度が変化する場合、角度変化による積層体３の内側と外側との周長差は、「（（Ｒ３－Ｒ１）／２）×ｔａｎ（θ２－θ１）・・・（２）」となる。つまり、積層体３の角度範囲θ２から角度範囲θ１となることで、積層体３の内側の周長が短くなるため、余剰分が発生する。
　この後、第２賦形工程Ｓ２において、曲率半径Ｒ１’から曲率半径Ｒ１となるように積層体３の板厚が変化する場合、板厚変化前後における積層体３の内側の周長差は、「２π（Ｒ１－Ｒ１’）×（θ１／３６０°）・・・（３）」となる。つまり、積層体３の板厚が薄くなることで、積層体３の内側の周長が伸ばされる。このため、余剰分の一部が、内側の周長の繊維伸びによって相殺される。つまり、（３）式から（２）式を減算することで、最終的な繊維伸びとなる周長差は、ΔＬ（＝（３）式－（２）式）となる。
　よって、積層体３のコーナー部１０ｃにおける内側の周長においては、第２賦形工程Ｓ２において第１曲げ角度φ２から第２曲げ角度φ１に湾曲させ、積層体３のコーナー部１０ｃの内側に予め余剰分を発生させることで、第２賦形工程Ｓ２においてコーナー部１０ｃの内側の周長が伸ばされたとしても、コーナー部１０ｃの内側における繊維の突っ張りを抑制することができる。
　このように成形されるスパー１０は、コーナー部１０ｃの厚みが、直線部となる中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂの厚みに比して僅かに厚く形成される。これは、積層体３のコーナー部１０ｃを緻密化するためには、コーナー部１０ｃの内側の周長がΔＬ分だけ伸びなければならないが、コーナー部１０ｃの内側の繊維が僅かに突っ張るからである。このため、コーナー部１０ｃの繊維含有率は、中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂの繊維含有率に比して低くなっている。そして、成形過程において、中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂの厚みが１０％程度薄くなるような緻密化を生じさせる材料を用いる場合、コーナー部１０ｃにおいても７％以上緻密化させることができる。よって、コーナー部１０ｃの繊維含有率と、中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂの繊維含有率との差分は、３％以下にすることができ、より好適には、１％程度にすることができる。
　以上のように、実施形態１によれば、第１賦形工程Ｓ１において、第１曲げ角度φ２となるコーナー部１０ｃを有する積層体３に対し、積層体３の外側から内側に向かって板厚が薄くなることで、積層体３の緻密化を図ることができる一方で、コーナー部１０ｃの外側の周長が短くなる。そして、第２賦形工程Ｓ２において、積層体３を第２曲げ角度φ１で湾曲させることで、コーナー部１０ｃの外側の周長を伸ばすことができる。このように、第１賦形工程Ｓ１において、コーナー部１０ｃの外側の周長が短くなることで発生する積層体３の余剰部分を、第２賦形工程Ｓ２において、コーナー部１０ｃの外側の周長を伸ばし、積層体３の余剰部分を引き延ばすことで、発生した積層体３の余剰部分を相殺することができる。よって、積層体３のコーナー部１０ｃの外側におけるリンクルの発生を好適に抑制することができ、コーナー部１０ｃにおける成形不良の発生を抑制できる。
　また、実施形態１によれば、第２賦形工程Ｓ２において、積層体３を第１曲げ角度φ２から第２曲げ角度φ１となるように湾曲させることで、コーナー部１０ｃの内側に予め余剰部分を発生させることができる。そして、第２賦形工程Ｓ２において、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚を薄くするときに、余剰部分があるため、コーナー部１０ｃの内側の周長を好適に伸ばすことができる。よって、積層体３のコーナー部１０ｃの内側における繊維の突っ張りを抑制することができ、コーナー部１０ｃの緻密化を好適に行うことができることから、コーナー部１０ｃにおける成形不良の発生を抑制できる。
　また、実施形態１によれば、第１賦形工程Ｓ１において、第１成形型３１を用いることにより、コーナー部１０ｃの内側に雄型材４１が接するため、コーナー部１０ｃの内側の周長の変化を抑制することができる。このため、第１賦形工程Ｓ１において、コーナー部１０ｃの外側から内側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を好適に賦形することができる。また、第２賦形工程Ｓ２において、コーナー部１０ｃの外側に雌型材５１が接するため、コーナー部１０ｃの外側の周長の変化を抑制することができる。このため、第２賦形工程Ｓ２において、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚が薄くなるように、積層体３を好適に賦形することができる。このため、コーナー部１０ｃの外側の周長を好適に伸ばすことができ、積層体３のコーナー部１０ｃの外側におけるリンクルの発生を好適に抑制することができる。また、コーナー部１０ｃを湾曲させてコーナー部１０ｃの内側に余剰部分を発生させつつ、積層体３の板厚を薄くしてコーナー部１０ｃの内側の周長を好適に伸ばすことができるため、積層体３の突っ張りを抑制し、コーナー部１０ｃの緻密化を好適に行うことができる。
　また、実施形態１によれば、コーナー部１０ｃの曲げ角度が直角となるスパーを成形する場合であっても、コーナー部１０ｃにおける成形不良の発生が好適に抑制されたスパー１０を成形することができる。
　また、実施形態１によれば、コーナー部１０ｃにおける成形不良の発生が好適に抑制されたスパー１０を提供することができる。また、コーナー部１０ｃの繊維含有率と、中央部１０ａ及び一対の側面部１０ｂの繊維含有率との差分を３％以下にできることから、スパー１０全体の繊維含有率の均一化を図ることができる。
　なお、実施形態１では、ドライ状態の炭素繊維シートを用いて積層体３を形成したが、繊維シートは、炭素繊維に限定されず、ガラス繊維やアラミド繊維といった他の材料の繊維シートでも良いし、さらに、繊維シートに予め樹脂を含浸したプリプレグを用いてもよい。この場合、第２賦形工程Ｓ２において、樹脂材を多めに充填し、また、成形時において樹脂材を適宜排出して充填量を調整することが好ましい。
　また、実施形態１では、第１賦形工程Ｓ１において、雄型材４１を用い、第２賦形工程Ｓ２において、雌型材５１を用いたが、この構成に特に限定されない。第１賦形工程Ｓ１及び第２賦形工程Ｓ２において、同型となる雄型または雌型の成形型を用いてもよい。
　また、実施形態１では、コーナー部１０ｃが直角となるスパー１０に適用して説明したが、適用される複合材１は、特に限定されない。例えば、スパー１０であっても、コーナー部１０ｃが８０°～１１０°であってもよいし、または、コーナー部１０ｃが４５°程度となるＺ型の縦通材に適用してもよい。コーナー部１０ｃが４５°となる複合材であっても、第２曲げ角度φ１は、第１曲げ角度φ２よりも小さな角度となり、また、第１曲げ角度φ２は、鈍角でなくてもよく、第２曲げ角度φ１は、直角以下となる。
［実施形態２］
　次に、図５を参照して、実施形態２に係る複合材の成形方法について説明する。なお、実施形態２では、重複した記載を避けるべく、実施形態１と異なる部分について説明し、実施形態１と同様の構成である部分については、同じ符号を付して説明する。図５は、実施形態２に係る複合材の成形方法に関する説明図である。
　実施形態２の複合材の成形方法では、第１賦形工程Ｓ１１において、雌型の第１成形型３１Ａを用い、第２賦形工程Ｓ１２において、雌型の第２成形型３２を用いる。なお、雌型の第１成形型３１Ａは、雌型の第２成形型３２とほぼ同様の構成であるため説明を省略する。
　図５に示すように、実施形態２の複合材の成形方法では、先ず、第１成形型３１Ａの雌型材の形状に倣って、第１曲げ角度φ２で湾曲するコーナー部１０ｃを有する積層体３を成形する（ステップＳ１１：第１賦形工程）。このとき、積層体３のコーナー部１０ｃの外側には、第１成形型３１Ａが接するため、コーナー部１０ｃの外側の周長の変化が抑制される。
　この後、第１曲げ角度となる積層体３を、第２成形型３２の雌型材５１に嵌め入れることで、第２成形型３２の雌型材５１の形状に倣って、第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度（直角）となるように、積層体３のコーナー部１０ｃを湾曲させる（ステップＳ１２：第２賦形工程）。なお、第２賦形工程Ｓ１２は、実施形態１の第２賦形工程Ｓ２と同様であるため、説明を省略する。
　第２賦形工程Ｓ１２では、曲率半径Ｒ１’から曲率半径Ｒ１に積層体３の板厚が薄くなることで、積層体３の内側の周長が長くなるため、繊維伸びが発生する。このため、第２賦形工程Ｓ１２においてコーナー部１０ｃの内側に予め発生させた余剰分が、第２賦形工程Ｓ２の繊維伸びによって相殺される。
　以上のように、実施形態２によれば、第２賦形工程Ｓ１２において、積層体３を第１曲げ角度φ２から第２曲げ角度φ１となるように湾曲させることで、コーナー部１０ｃの内側に予め余剰部分を発生させることができる。そして、第２賦形工程Ｓ１２において、コーナー部１０ｃの内側から外側に向かって積層体３の板厚を薄くするときに、余剰部分があるため、コーナー部１０ｃの内側の周長を好適に伸ばすことができる。よって、積層体３のコーナー部１０ｃの内側における繊維の突っ張りを抑制することができ、コーナー部１０ｃの緻密化を好適に行うことができることから、コーナー部１０ｃにおける成形不良の発生を抑制できる。
　１　複合材
　３　積層体
　１０　スパー
　１０ａ　中央部
　１０ｂ　側面部
　１０ｃ　コーナー部
　３０　成形用治具
　３１　第１成形型
　３２　第２成形型
　４１　雄型材
　４１ａ　上面部
　４１ｂ　側面部
　４１ｃ　コーナー部
　４２　バギングフィルム
　４３　シール材
　４４　吸引口
　５１　雌型材
　５１ａ　底面部
　５１ｂ　側面部
　５１ｃ　コーナー部
　５１ｄ　フランジ部
　５２　バギングフィルム
　５３　シール材
　５４　吸引口
　φ２　第１曲げ角度
　φ１　第２曲げ角度

Claims (8)

  1. 　湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法において、
    　第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体に対して、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１賦形工程と、
    　前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２賦形工程と、を備えることを特徴とする複合材の成形方法。
  2. 　湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形方法において、
    　第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体に対して、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１賦形工程と、
    　前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２賦形工程と、を備えることを特徴とする複合材の成形方法。
  3. 　前記第１賦形工程では、前記コーナー部の内側が接する雄型を用いて、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形し、
    　前記第２賦形工程では、前記コーナー部の外側が接する雌型を用いて、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形することを特徴とする請求項１または２に記載の複合材の成形方法。
  4. 　前記複合材は、前記コーナー部が直角となるスパーであり、
    　前記第２曲げ角度は、直角となる角度であり、
    　前記第１曲げ角度は、直角よりも大きい鈍角であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の複合材の成形方法。
  5. 　湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形用治具であって、
    　第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体を形成すると共に、前記コーナー部の外側から内側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１成形型と、
    　前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２成形型と、を含むことを特徴とする成形用治具。
  6. 　湾曲するコーナー部が形成される複合材の成形用治具であって、
    　第１曲げ角度で湾曲する前記コーナー部を有すると共に繊維シートを積層した積層体を形成すると共に、前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第１成形型と、
    　前記第１曲げ角度よりも小さな第２曲げ角度となるように、前記積層体の前記コーナー部を湾曲させ、前記コーナー部の内側から外側に向かって前記積層体の板厚が薄くなるように、前記積層体を賦形する第２成形型と、を含むことを特徴とする成形用治具。
  7. 　前記第１成形型は、前記コーナー部の内側が接する雄型であり、
    　前記第２成形型は、前記コーナー部の外側が接する雌型であることを特徴とする請求項５または６に記載の成形用治具。
  8. 　湾曲するコーナー部と、
    　前記コーナー部に連なる直線部と、を備え、
    　前記コーナー部の厚みが、前記直線部に比して厚く、
    　前記コーナー部の繊維含有率が、前記直線部の繊維含有率に比して低くなることを特徴とする複合材。
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