WO2021059421A1 - 複合材部品の賦形方法及びチャージ - Google Patents

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WO2021059421A1
WO2021059421A1 PCT/JP2019/037774 JP2019037774W WO2021059421A1 WO 2021059421 A1 WO2021059421 A1 WO 2021059421A1 JP 2019037774 W JP2019037774 W JP 2019037774W WO 2021059421 A1 WO2021059421 A1 WO 2021059421A1
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layer
reinforcing fiber
constituent
constituent layer
predetermined angle
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清水 正彦
翔也 真能
俊樹 北澤
誉 倭
健一 河村
瑶子 田口
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三菱重工業株式会社
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    • B29L2031/00Other particular articles
    • B29L2031/30Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076Aircrafts

Definitions

  • This disclosure relates to the shaping method and charge of composite parts.
  • a component member such as an aircraft has an arbitrary cross-sectional shape, and one of the methods for manufacturing this is to obtain a desired shape by charging with a plurality of reinforcing fiber sheets laminated.
  • the constituent members of the aircraft there are members having a curved surface such as a twisted surface, a surface whose cross-sectional shape changes, and a curved surface (for example, a spar or a stringer).
  • a curved surface such as a twisted surface, a surface whose cross-sectional shape changes, and a curved surface (for example, a spar or a stringer).
  • a difference in peripheral length occurs between the inside and the outside of the reinforcing fiber sheet.
  • the reinforcing fiber sheet does not have elasticity in the fiber direction, it may not be possible to absorb the difference in peripheral length depending on the orientation of the reinforcing fiber sheet. Then, wrinkles and tears may occur in the portion where the length difference occurs.
  • the reinforcing fiber sheet in the direction in which the difference in circumference cannot be absorbed there is a method of suppressing wrinkles and tears by intentionally dividing the fibers of the reinforcing fiber sheet. Since a plurality of reinforcing fiber sheets constituting the charge are prepared not only in one direction but also in a plurality of directions, the reinforcing fiber sheets in which the fiber directions are aligned in one direction (for example, a direction in which the difference in peripheral length cannot be absorbed) are prepared. Even if the split portion is provided in, the strength of the entire charge is guaranteed by another reinforcing fiber sheet having no split portion.
  • a plurality of divided portions are mirrored with respect to the central surface in the stacking direction along the fiber direction, and both outer sides from the central surface in the stacking direction. Some are arranged to face.
  • Patent Document 1 there is a portion in which the divided portions provided on the two reinforcing fiber sheets facing the central surface are continuous in the laminating direction. In this portion, the shearing forces act on each other between the reinforcing fiber sheets adjacent to each other in the laminating direction, so that the strength as a laminated product (charge) may decrease.
  • a plurality of divided portions are arranged on the same cross section in the stacking direction. Therefore, there is a possibility that a portion where the strength of the laminated product is lowered may occur in the stacking direction.
  • the present disclosure has been made in view of such circumstances, and is provided with a composite material component capable of suppressing a decrease in strength of a layer having a plurality of reinforcing fiber sheets in which fiber directions are aligned and split portions are provided.
  • the purpose is to provide shaping methods and charges.
  • the method for shaping the composite material component according to one aspect of the present disclosure is a method for shaping the composite material component in which a charge in which a plurality of reinforcing fiber sheets are laminated is shaped into a desired shape by a molding die.
  • the charge includes a laminating step of laminating a plurality of the reinforcing fiber sheets to produce the charge and a shaping step of shaping the charge produced in the laminating step by pressing the charge against the molding die.
  • a predetermined angle layer composed of a plurality of the reinforcing fiber sheets whose fiber directions are aligned in one direction is provided, and the predetermined angle layer is n from the first constituent layer to the nth constituent layer each composed of the plurality of the reinforcing fiber sheets. It has (n ⁇ 2), the nth constituent layer is laminated with respect to the (n-1) constituent layer, and the plurality of reinforcing fiber sheets in each of the constituent layers are Each of the divided portions in the fiber direction is provided at one location in the predetermined angle layer in a predetermined range along the fiber direction, and each of the divided portions is formed in each of the constituent layers along the fiber direction of the predetermined angle layer. It is regularly and repeatedly arranged, and is arranged so as not to overlap in the stacking direction of the predetermined angle layers.
  • the charge according to one aspect of the present disclosure is a charge in which a plurality of reinforcing fiber sheets are laminated, and includes a predetermined angle layer composed of the plurality of the reinforcing fiber sheets whose fiber directions are aligned in one direction.
  • the predetermined angle layer has n constituent layers from the first constituent layer to the nth constituent layer each composed of the plurality of the reinforcing fiber sheets (n ⁇ 2), and the nth constituent layer is the first (n).
  • the plurality of reinforcing fiber sheets laminated with respect to the constituent layers and located in each of the constituent layers each have a divided portion in the fiber direction in the predetermined angle layer in a predetermined range along the fiber direction. Each of the divided portions is regularly and repeatedly arranged in each of the constituent layers along the fiber direction of the predetermined angle layer, and is not overlapped in the stacking direction of the predetermined angle layer. Have been placed.
  • the shaping method and charge of the composite material component according to the present disclosure it is possible to suppress a decrease in strength of a predetermined angle layer having a plurality of reinforcing fiber sheets having fiber directions aligned and split portions provided.
  • the shaping method of the composite material component according to the present embodiment is to shape the charge 1A in which a plurality of prepregs (reinforcing fiber sheets) 10 are laminated into a desired shape by the molding die 50.
  • Charge 1A is formed by stacking a plurality of prepregs 10.
  • the prepreg 10 has a flat sheet shape.
  • One prepreg 10 is composed of a fiber base material in which the fiber directions are aligned in one direction and a resin impregnated in the fiber base material. Any fiber such as carbon fiber or glass fiber is used as the fiber base material.
  • a resin impregnated in the fiber base material for example, a thermosetting resin that cures by heating, such as epoxy resin, polyimide, polyurethane, and unsaturated polyester, can be used.
  • a thermoplastic resin such as polyamide, polyethylene, polystyrene, or polyvinyl chloride, which is solidified by heating, can also be used.
  • the fiber reinforced plastic is composed of the fiber base material 20 and the resin.
  • the fiber base material 20 is a laminated body composed of a plurality of sheet-shaped members, and the sheet-shaped members are laminated in a required number of sheets according to the thickness of the molded product. Any fiber such as carbon fiber or glass fiber is used as the fiber base material 20.
  • a thermosetting resin that cures by heating such as an epoxy resin, polyimide, polyurethane, or unsaturated polyester, can be used.
  • thermoplastic resins such as polyamide (for example, nylon (registered trademark)), polyethylene, polystyrene, and polyvinyl chloride, which are solidified by heating, can also be used.
  • the charge 1A is, for example, a prepreg 10 having a fiber direction of 0 degrees, a prepreg 10 having a fiber direction of 45 degrees, a prepreg 10 having a fiber direction of ⁇ 45 degrees, and a fiber direction of 90 degrees. It is formed by arbitrarily laminating the prepreg 10 and the prepreg 10. The pattern in the fiber direction, the number of prepregs 10 in each fiber direction, the order of lamination, and the like are appropriately designed according to the specifications of the composite material parts. For example, the charge 1A may be formed only from the prepreg 10 having the fiber direction of 0 degrees, or the charge 1A may be formed from the prepreg 10 having the fiber direction of 0 degrees and the prepreg 10 having the fiber direction of 90 degrees. It may be formed.
  • FIG. 1 shows only the 0 degree layer L0 composed of a plurality of prepregs 10 whose fiber directions are aligned to 0 degrees as a predetermined angle for the charge 1A used for shaping the composite material part. Further, in the figure, the fiber direction coincides with the left-right direction of the paper surface, and the stacking direction coincides with the vertical direction of the paper surface.
  • the 0 degree layer L0 has 14 prepregs 10 in the figure.
  • the 0-degree layer L0 has two constituent layers, a first constituent layer L1 and a second constituent layer L2 laminated on the first constituent layer L1 in the stacking direction.
  • the first constituent layer L1 and the second constituent layer L2 each have seven prepregs 10. It should be noted that the constituent layers referred to here are separated for convenience, and in reality, each constituent layer integrally constitutes the 0 degree layer L0. Further, the number of prepregs 10 can be arbitrarily changed.
  • 14 prepregs 10 When viewed as a whole of the 0-degree layer L0, 14 prepregs 10 are provided with one divided portion (a total of 14 divided portions) in a predetermined range along the fiber direction. Further, in the same predetermined range, the seven prepregs 10 included in the first constituent layer L1 are provided with one divided portion (a total of seven divided portions). Similarly, in the same predetermined range, the seven prepregs 10 included in the second constituent layer L2 are provided with one divided portion (a total of seven divided portions).
  • the first constituent layer L1 has divided portions 11A to 17A in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 17A is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range. Further, the division portion 11A is arranged on the prepreg 10 facing the second constituent layer L2.
  • the divided portions of the two prepregs 10 adjacent to each other in the stacking direction are arranged so as to be adjacent to each other also in the fiber direction.
  • the split portions 11A to 17A are arranged at equal intervals from each other.
  • the separation distance is set to D1
  • the relationship between the divided portion 11A and the divided portion 12A is illustrated.
  • D1 is, for example, 1 inch (about 25.4 mm). Further, when D1 is 1 inch, the dimension of the predetermined range in the fiber direction is about 7 inches.
  • each division portion (division portion 11A to division portion 17A) is placed on a straight line connecting the division portion 11A and the division portion 17A. It can be arranged at equal intervals.
  • the second constituent layer L2 has a split portion 21A to a split portion 27A in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 27A is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the division portion 21A is arranged on the prepreg 10 facing the first constituent layer L1.
  • the divided portions of the two adjacent prepregs 10 are arranged so as to be adjacent also in the fiber direction. Further, in the fiber direction, the divided portions 21A to 27A are arranged at equal intervals (similar to the first constituent layer L1).
  • each division portion (division portion 21A to division portion 27A) is placed on a straight line connecting the division portion 21A and the division portion 27A. It can be arranged at equal intervals.
  • each divided portion When viewed as a whole of the 0-degree layer L0, each divided portion includes the divided portion 11A, the divided portion 21A, the divided portion 12A, the divided portion 22A, and the divided portion 13A in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the division portion 23A, the division portion 14A, the division portion 24A, the division portion 15A, the division portion 25A, the division portion 16A, the division portion 26A, the division portion 17A, and the division portion 27A are arranged. Further, when viewed in units of constituent layers, each divided portion is in order from one end side in the fiber direction in a predetermined range, the first constituent layer L1, the second constituent layer L2, the first constituent layer L1, ..., The second.
  • the constituent layer L2 It is regularly and repeatedly arranged with the constituent layer L2. That is, it is configured so that the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer in order from one end side in the fiber direction in a predetermined range. At this time, when viewed as a whole of the 0-degree layer L0, the split portions 11A and the split portions 21A that are adjacent to each other in the fiber direction are separated by D2 in the fiber direction. That is, the divided portions are arranged so as not to overlap in the stacking direction of the 0 degree layer L0.
  • D2 is preferably 1 / n of D1.
  • the distance between the divided portions adjacent to each other in the fiber direction can be made uniform in the entire 0 degree layer L0, and the strength of the 0 degree layer L0 (strength of the charge 1A secured by the 0 degree layer L0) is along the fiber direction. It is possible to suppress the variation.
  • the charge 1A and the prepreg 10 described above are shaped into a desired shape by being used as follows, for example.
  • the molding die 50A shown in FIG. 2 has a first surface 51A on which a folded curved surface is formed so as to be convex upward on a paper surface, and a second surface 52A intersecting the first surface 51A.
  • the molding die 50B shown in FIG. 3 has a first surface 51B on which a folded curved surface is formed so as to be convex downward on a paper surface, and a second surface 52B intersecting the first surface 51B.
  • the molding die 50C shown in FIG. 4 has a first surface 51C on which a curved surface that is convex upward on a paper surface is formed, and a second surface 52C that intersects the first surface 51C.
  • the molding die 50D shown in FIG. 5 has a first surface 51D on which a curved surface that is convex downward on a paper surface is formed, and a second surface 52A that intersects the first surface 51D.
  • the prepreg 10 is arranged on the first surface 51A (first surface arrangement step). Further, the same prepreg 10 is arranged on the second surface 52A (second surface arrangement step). By repeating this, the prepregs 10 are laminated (lamination step). At this time, the fiber direction of the prepreg 10 which is the 0 degree layer L0 is made to coincide with the changing direction of the curved surface. In the case of FIG. 2, the fiber directions of the 0 degree layer L0 are aligned with the left and right directions on the paper surface. Further, in the middle of the laminating step or before the laminating step, a split portion is provided at an appropriate position of the prepreg 10 (split step).
  • the prepreg 10 arranged on the second surface 52 is bent with respect to the prepreg 10 arranged on the first surface 51A.
  • the prepreg 10 is pressed to shape it (shape step).
  • the split portion absorbs the contraction of the prepreg 10 on the second surface 52A due to the influence of the curved surface.
  • the molding die 50C shown in FIG. 4 the shrinkage of the prepreg 10 on the second surface 52C due to the influence of the curved surface is absorbed.
  • the extension of the prepreg 10 on the second surface 52B and the second surface 52D due to the influence of the curved surface is allowed.
  • the divided portion may be provided only in the range of the prepreg 10 arranged on the second surface 52A. This makes it possible to reduce the time and effort required for the step of providing the divided portion. The same applies to the second surface 52B, the second surface 52C, and the second surface 52D.
  • the charge 1A is cured to obtain a composite material part having a desired shape.
  • the molding die 50E is a long member having a substantially U-shaped cross-sectional shape, and the upper surface in the figure is the first surface 51E and both side surfaces are the second surfaces 52E.
  • a charge 1A as shown in FIG. 7 is arranged in the molding die 50E.
  • the charge 1A is divided into one surface S1 and two surfaces S2 by two bending lines FL.
  • the extending direction of the bending line FL corresponds to the longitudinal direction of the molding die 50E (see FIG. 6).
  • the dimension between the two bending lines FL corresponds to the width dimension of the first surface 51E of the molding die 50E (see FIG. 6).
  • the surface S1 is a surface sandwiched between the two bending lines LA and is arranged along the first surface 51E of the molding die 50E (see FIG. 6).
  • the surface S2 is a surface on the edge side of the charge 1A with respect to each bending line FL, and is a surface arranged toward the second surface 52E of the molding die 50E (see FIG. 6).
  • a split portion is provided on the charge 1A on the surface S2.
  • the vertical cross section along the cutting line I-I has a divided portion as shown in FIG.
  • the contraction of the charge 1A on the second surface 52E due to the influence of the curved first surface 51E formed on the molding die 50E (see FIG. 6) is absorbed, and the extension is allowed.
  • the form of the divided portion on the surface S2 is not limited to that shown in FIG. 1, and may be any of FIGS. 9 to 11 described later.
  • the composite parts thus obtained are used, for example, in aircraft components (spars, stringers, etc.).
  • the 0-degree layer L0 has a first constituent layer L1 and a second constituent layer L2, each of which is composed of seven prepregs 10. At this time, the seven prepregs 10 in each of the constituent layers have the divided portions 11A to 17A and the divided portions 21A to 27A divided in the fiber direction at one location in the 0 degree layer L0 in a predetermined range. I have each. Thereby, the elasticity of the 0 degree layer L0 in the fiber direction can be improved.
  • each divided portion when viewed as a whole of the 0 degree layer L0, each divided portion is regularly and repeatedly arranged in each constituent layer along the fiber direction of the 0 degree layer L0.
  • each divided portion when the 0 degree layer L0 is formed by the first constituent layer L1 and the second constituent layer L2, each divided portion includes the first constituent layer L1 and the second constituent layer L2 along the fiber direction of the 0 degree layer L0.
  • the first constituent layers L1 ... Are arranged in this order. That is, the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer along the fiber direction of the 0 degree layer L0.
  • the 0-degree layer L0 see FIG.
  • the divided portions when viewed as a whole of the 0 degree layer L0, the divided portions are arranged so as not to overlap in the stacking direction of the prepreg 10. As a result, it is possible to prevent a plurality of divided portions from being arranged in the same cross section in the stacking direction of the 0 degree layer L0, and it is possible to suppress a decrease in the strength of the 0 degree layer L0 in the same cross section. Further, it is possible to eliminate a portion in which the divided portions are continuous in the stacking direction between the adjacent prepregs 10. If there is a portion where the divided portions are continuous in the stacking direction, the strength of the 0-degree layer L0 (the strength of the charge 1A secured by the 0-degree layer L0) may decrease in that portion.
  • FIG. 9 shows only the 0 degree layer L0 composed of a plurality of prepregs 10 whose fiber directions are aligned to 0 degrees for the charge 1B used for shaping the composite material part. Further, in the figure, the fiber direction coincides with the left-right direction of the paper surface, and the stacking direction coincides with the vertical direction of the paper surface.
  • the first constituent layer L1 has divided portions 11B to 17B in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 17B is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range. Further, the divided portion 17B is arranged on the prepreg 10 facing the second constituent layer L2.
  • the second constituent layer L2 has a split portion 21B to a split portion 27B in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 27B is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the division portion 21B is arranged on the prepreg 10 facing the first constituent layer L1.
  • the divided portion 17B of the first constituent layer L1 and the divided portion 21B of the second constituent layer L2 can be arranged at the most distance along the fiber direction within a predetermined range. If these two divided parts are arranged close to each other, the strength of the 0 degree layer L0 (0 degree layer) in that part due to the influence of the shearing force acting on each other between the prepregs 10 adjacent to each other in the stacking direction. It may cause a decrease in the strength of the charge 1B secured by L0). However, by arranging the two divided portions apart from each other, it is possible to suppress a decrease in the strength of the 0 degree layer L0.
  • FIG. 10 shows only the 0 degree layer L0 composed of a plurality of prepregs 10 whose fiber directions are aligned to 0 degrees with respect to the charge 1C used for shaping the composite material part. Further, in the figure, the fiber direction coincides with the left-right direction of the paper surface, and the stacking direction coincides with the vertical direction of the paper surface.
  • the 0 degree layer L0 has 14 prepregs 10 in the figure.
  • the 0-degree layer L0 has four constituent layers, that is, the first constituent layer L1 to the fourth constituent layer L4 in the stacking direction.
  • the second constituent layer L2 is laminated on the first constituent layer L1
  • the third constituent layer L3 is laminated on the second constituent layer L2
  • the fourth constituent layer L4 is laminated on the third constituent layer L3.
  • the first constituent layer L1 and the third constituent layer L3 each have four prepregs 10, and the second constituent layer L2 and the fourth constituent layer L4 each have three prepregs 10. It should be noted that the constituent layers referred to here are separated for convenience, and in reality, each constituent layer integrally constitutes the 0 degree layer L0. Further, the number of prepregs 10 can be arbitrarily changed.
  • 14 prepregs 10 When viewed as a whole of the 0-degree layer L0, 14 prepregs 10 are provided with one divided portion (a total of 14 divided portions) in a predetermined range along the fiber direction. Further, in the same predetermined range, the four prepregs 10 each of the first constituent layer L1 and the third constituent layer L3 are provided with one divided portion (a total of four divided portions). .. Similarly, in the same predetermined range, the three prepregs 10 of the second constituent layer L2 and the fourth constituent layer L4 are provided with one divided portion (a total of three divided portions). ..
  • the first constituent layer L1 has divided portions 11C to 14C in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 14C is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range. Further, the divided portion 14C is arranged on the prepreg 10 facing the second constituent layer L2.
  • the divided portions of the two prepregs 10 adjacent to each other in the stacking direction are arranged so as to be adjacent to each other also in the fiber direction.
  • the divided portions 11C to 14C are arranged at equal intervals.
  • the separation distance is set to D1
  • the relationship between the divided portion 11C and the divided portion 12C is illustrated.
  • D1 is, for example, 2 inches. Further, when D1 is 2 inches, the dimension of the predetermined range in the fiber direction is about 7 inches.
  • each division portion (division portion 11C to division portion 14C) is placed on a straight line connecting the division portion 11C and the division portion 14C. It can be arranged at equal intervals.
  • the second constituent layer L2 has a split portion 21C to a split portion 23C in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 23C is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the dividing portion 21C is arranged on the prepreg 10 facing the first constituent layer L1
  • the dividing portion 23C is arranged on the prepreg 10 facing the third constituent layer L3.
  • the divided portions of the two adjacent prepregs 10 are arranged so as to be adjacent also in the fiber direction. Further, in the fiber direction, the split portions 21C to the split portions 23C are arranged at equal intervals (similar to the first constituent layer L1).
  • each division portion (division portion 21C to division portion 23C) is placed on a straight line connecting the division portion 21C and the division portion 23C. It can be arranged at equal intervals.
  • the third constituent layer L3 has divided portions 3C1 to 34C in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 34C is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the divided portion 31C is arranged on the prepreg 10 facing the second constituent layer L2, and the divided portion 34C is arranged on the prepreg 10 facing the fourth constituent layer L4.
  • the divided portions of the two prepregs 10 adjacent to each other in the stacking direction are arranged so as to be adjacent to each other also in the fiber direction. Further, in the fiber direction, the split portions 31C to the split portions 34C are arranged at equal intervals (similar to the first constituent layer L1).
  • each division portion (division portion 31C to division portion 34C) is placed on a straight line connecting the division portion 31C and the division portion 34C. It can be arranged at equal intervals.
  • the fourth constituent layer L4 has a split portion 41C to a split portion 43C in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portion 43C is located on the other end side (left side in the figure) in the fiber direction in a predetermined range. Further, the divided portion 41C is arranged on the prepreg 10 facing the third constituent layer L3.
  • the divided portions of the two adjacent prepregs 10 are arranged so as to be adjacent also in the fiber direction. Further, in the fiber direction, the split portions 41C to the split portions 43C are arranged at equal intervals (similar to the first constituent layer L1).
  • each division portion 41C to 43C is arranged on a straight line connecting the division portion 41C and the division portion 43C. Can be placed at intervals.
  • each divided portion When viewed as a whole of the 0-degree layer L0, each divided portion includes the divided portion 31C, the divided portion 11C, the divided portion 41C, the divided portion 21C, and the divided portion 32C in order from one end side (for example, the right side) in the fiber direction in a predetermined range.
  • the division unit 12C, the division unit 42C, the division unit 22C, the division unit 33C, the division unit 13C, the division unit 43C, the division unit 23C, the division unit 34C, and the division unit 14C are arranged.
  • each divided portion has a third constituent layer L3, a first constituent layer L1, a fourth constituent layer L4, and a second constituent layer L2 in order from one end side in the fiber direction in a predetermined range.
  • the third constituent layer L3, the first constituent layer L1, the fourth constituent layer L4, the second constituent layer L2, and the like are regularly and repeatedly arranged. That is, it is configured so that the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer in order from one end side in the fiber direction in a predetermined range.
  • the split portions 31C and the split portions 11C that are adjacent to each other in the fiber direction are separated by D2 in the fiber direction. That is, the divided portions are arranged so as not to overlap in the stacking direction of the 0 degree layer L0.
  • D2 is preferably 1 / n of D1.
  • D2 is preferably set to 1/4 of D1.
  • the following effects are obtained.
  • the number of prepregs 10 in each constituent layer can be reduced.
  • the predetermined range is the same as when the 0 degree layer is formed by two constituent layers (that is, the dimensions in the fiber direction are the same)
  • the intervals between the divided portions adjacent to each other in the fiber direction in the same constituent layer are further separated. Can be made to. Therefore, the influence of the shearing forces acting on each other between the adjacent prepregs 10 can be suppressed, and the strength of the 0-degree layer L0 (the strength of the charge 1C secured by the 0-degree layer L0) can be improved.
  • FIG. 11 shows a charge 1D in which the 0-degree layer L0 is divided into a plurality of sections (section SA, section SB, and section SC) in a direction orthogonal to the fiber direction and the stacking direction.
  • FIG. 12 shows a vertical cross-sectional view of the cutting line AA, the cutting line BB, and the cutting line CC in FIG.
  • each divided portion of each section is arranged so as not to overlap in the direction in which the 0 degree layer L0 is divided. This will be described, for example, by taking a divided portion at one end (for example, the right end) of a predetermined range in each section as an example. That is, when the divided portions on one end side of each of the section SA, the section SB, and the section SC are the divided portion 11SA, the divided portion 11SB, and the divided portion 11SC, all the divided portions are in the direction in which they are divided (one point in the figure). It is arranged so that it does not overlap in the chain line). In addition, the other divisions are arranged in the same manner. Thereby, the decrease in the strength of the 0 degree layer L0 can be further suppressed.
  • the 0 degree layer L0 of the charge 1D is not cut into a plurality of sections in the directions orthogonal to the fiber direction and the stacking direction, but is simply divided.
  • FIG. 13 shows a charge 1E in which other prepregs 10 having different fiber directions are interposed between the prepregs 10 constituting the 0 degree layer L0.
  • the split portions for example, the split portion 81 and the split portion 82
  • the distance between the split portions adjacent to each other in the fiber direction is shown in FIG. 13 (upper figure). It is possible to separate the divided portions (straight line distance) without separating them as compared with the above.
  • the split portion 81 and the split portion 82 are separated by D3 in the fiber direction.
  • FIG. 13 shows a charge 1E in which other prepregs 10 having different fiber directions are interposed between the prepregs 10 constituting the 0 degree layer L0.
  • the split portion 91 and the split portion 92 are separated by D4 ( ⁇ D3) in the fiber direction.
  • the split portion 81 and the split portion 82 are separated from the split portion 91 and the split portion 92 in the stacking direction by the intervention of another prepreg 10. Therefore, the linear distance between the divided portion 81 and the divided portion 82 is secured to be about the same as the linear distance between the divided portion 91 and the divided portion 92. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the strength of the 0 degree layer L0. Further, since the predetermined range can be reduced while ensuring the same degree of spacing between the divided portions, the shapeability of the charge 1E can be improved.
  • a charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) in which a plurality of reinforcing fiber sheets (10) are laminated is formed into a desired shape by a molding die (50). It is a method of shaping a composite material part to be shaped into, a laminating step of laminating a plurality of the reinforcing fiber sheets (10) to produce the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E), and the laminating.
  • the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) produced in the step includes a shaping step of shaping by pressing the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) against the molding die (50), and the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) includes a predetermined angle layer (L0) composed of a plurality of the reinforcing fiber sheets (10) whose fiber directions are aligned in one direction, and the predetermined angle layer (L0) is each a plurality of the reinforcing fiber sheets (L0). It has n constituent layers (n ⁇ 2) from the first constituent layer (L1) to the nth constituent layer composed of 10), and the nth constituent layer is relative to the (n-1) first constituent layer.
  • the plurality of reinforcing fiber sheets (10) laminated and each of the constituent layers have one divided portion in the fiber direction in the predetermined angle layer (L0) in a predetermined range along the fiber direction.
  • Each of the divided portions is regularly and repeatedly arranged in each of the constituent layers along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0), and overlaps in the stacking direction of the predetermined angle layer (L0). It is arranged so as not to.
  • the shaping step of shaping by pressing the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) produced in the laminating step against the molding die (50).
  • the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) includes a predetermined angle layer (L0) composed of a plurality of reinforcing fiber sheets (10) whose fiber directions are aligned in one direction.
  • the predetermined angle layer (L0) has n constituent layers each composed of a plurality of reinforcing fiber sheets (10), and is laminated with the first constituent layer (L1), the second constituent layer (L2), and the like. It constitutes a predetermined angle layer (L0).
  • Each of the plurality of reinforcing fiber sheets (10) in each constituent layer has one divided portion divided in the fiber direction in a predetermined angle layer (L0) in a predetermined range (a predetermined range along the fiber direction). are doing. Thereby, the elasticity of the predetermined angle layer (L0) in the fiber direction can be improved.
  • each divided portion is regularly and repeatedly arranged in each constituent layer along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • n 2 and the predetermined angle layer (L0) is formed by the second constituent layer (L2) laminated on the first constituent layer (L1) and the first constituent layer (L1)
  • each divided portion is , The first constituent layer (L1), the second constituent layer (L2), the first constituent layer (L1), and the like (or the second constituent layer (L2)) along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the same constituent layer is used.
  • the predetermined range in the fiber direction can be shortened in the entire predetermined angle layer (L0) while ensuring the same distance between the divided portions adjacent to each other in the fiber direction. Therefore, the formability of the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) can be improved while maintaining the strength of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portions are arranged so as not to overlap in the laminating direction of the reinforcing fiber sheet (10).
  • the predetermined angle layer (L0) it is possible to prevent a plurality of divided portions from being arranged in the same cross section in the stacking direction of the predetermined angle layer (L0), and it is possible to suppress a decrease in the strength of the predetermined angle layer (L0) in the same cross section.
  • the strength of the predetermined angle layer (L0) in that portion (charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) secured by the predetermined angle layer (L0)). It may cause a decrease in strength).
  • the influence of the shearing force acting on each other between the adjacent reinforcing fiber sheets (10) is suppressed, and the strength of the predetermined angle layer (L0) is lowered. It can be suppressed.
  • the number of reinforcing fiber sheets (10) in each constituent layer may be the same, or the number of reinforcing fiber sheets (10) may be different depending on the constituent layers.
  • the reinforcing fiber sheet (10) is, for example, a prepreg (thermoplastic, thermosetting, etc.), a dry tape, or the like.
  • the predetermined angle layer (L0) is, for example, a 0 degree layer in charging.
  • each of the divided portions of the two reinforcing fiber sheets (10) adjacent to each other in the laminating direction is in the fiber direction. Adjacent.
  • each divided portion can be arranged at equal intervals on a straight line in each constituent layer.
  • the arrangement of the divided portions is patterned and the charges (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) can be easily formed.
  • the spacing between the split portions adjacent to the fiber direction in the predetermined angle layer (L0) is 1 / It is said to be n.
  • the distances of the divided portions adjacent to each other in the fiber direction can be made uniform in the predetermined angle layer (L0), and the strength of the predetermined angle layer (L0) is along the fiber direction. It is possible to suppress the variation.
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) is located on one end side of the predetermined range in the fiber direction, and is the first of the reinforcing fiber sheets (10) of the second constituent layer (L2).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the constituent layer (L1) is located on one end side of the predetermined range in the fiber direction.
  • the predetermined angle layer (L0) is composed of the first constituent layer (L1) and the second constituent layer (L2) laminated on the first constituent layer (L1).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) is located on one end side of the predetermined range in the fiber direction, and is the second of the reinforcing fiber sheets (10) of the first constituent layer (L1).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the constituent layer (L2) is located on the other end side of the predetermined range in the fiber direction.
  • the predetermined angle layer (L0) is composed of the first constituent layer (L1) and the second constituent layer (L2) laminated on the first constituent layer (L1). Further, among the reinforcing fiber sheets (10) of the first constituent layer (L1), the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the second constituent layer (L2) and each reinforcing fiber sheet of the second constituent layer (L2). Of (10), the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the first constituent layer (L1) can be arranged at the longest distance along the fiber direction within a predetermined range.
  • the predetermined angle layer (L0) is formed in the divided portions due to the influence of the shearing forces acting on each other between the reinforcing fiber sheets (10) adjacent to each other in the laminating direction. (Strength of charge (1B) secured by a predetermined angle layer (L0)) may decrease. However, by arranging the two divided portions apart from each other, it is possible to suppress a decrease in the strength of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) is located on one end side of the predetermined range in the fiber direction, and is the second constituent layer (of the reinforcing fiber sheets of the first constituent layer (L1)).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing L2) is located on the other end side of the predetermined range in the fiber direction, and each of the reinforcing fiber sheets (10) of the third constituent layer (L3) is located.
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the second constituent layer (L2) is located on one end side of the predetermined range in the fiber direction, and each of the second constituent layers (L2).
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the third constituent layer (L3) of the reinforcing fiber sheet (10) is located on the other end side of the predetermined range in the fiber direction.
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the third constituent layer (L3) is one end of the predetermined range in the fiber direction.
  • the divided portion of the reinforcing fiber sheet (10) facing the fourth constituent layer (L4) is the fiber. It is located on the other end side of the predetermined range in the direction.
  • n 4.
  • the predetermined angle layer (L0) is laminated on the first constituent layer (L1), the second constituent layer (L2) laminated on the first constituent layer (L1), and the second constituent layer (L2). It is composed of a third constituent layer (L3) and a fourth constituent layer (L4) laminated on the third constituent layer (L3). That is, the number of reinforcing fiber sheets (10) in each constituent layer is reduced.
  • each divided portion is, for example, the third constituent layer (L3), the first constituent layer (L1), the fourth constituent layer (L4), the second constituent layer (L2), and the second construct along the fiber direction of a predetermined angle.
  • the three constituent layers (L3), the first constituent layer (L1), the fourth constituent layer (L4), the second constituent layer (L2), and the like are arranged in this order. Then, the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portions are arranged at equal intervals in the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the distances of the divided portions adjacent to each other in the fiber direction can be made uniform in the predetermined angle layer (L0), and the strength of the predetermined angle layer (L0) (predetermined angle layer (L0)). It is possible to prevent the charge (strength of 1A, 1B, 1C) secured by L0) from fluctuating along the fiber direction.
  • the predetermined angular layer (L0) is divided into a plurality of sections in the direction orthogonal to the fiber direction and the laminating direction, and each of the sections is divided into a plurality of sections.
  • the divided portions are arranged so as not to overlap in the direction in which the predetermined angle layer (L0) is divided.
  • the shaping method of the composite material component it is possible to prevent the divided portions from being excessively continuous in the directions orthogonal to the fiber direction and the laminating direction. Thereby, the decrease in the strength of the predetermined angle layer (L0) can be further suppressed.
  • the charges (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) are formed between the reinforcing fiber sheets (10) of the predetermined angle layer (L0).
  • Each of the reinforcing fiber sheets (10) constituting the predetermined angle layer (L0) is interposed with another reinforcing fiber sheet (10) having a different fiber direction.
  • the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) is formed between the reinforcing fiber sheets (10) of the predetermined angle layer (L0) and the predetermined angle layer (1A, 1B, 1C, 1D, 1E).
  • Each reinforcing fiber sheet (10) constituting L0) is interposed with another reinforcing fiber sheet (10) having a different fiber direction. Therefore, in the same constituent layer, the divided portions adjacent to each other in the fiber direction are separated in the stacking direction, so that the divided portions can be separated from each other without separating the divided portions adjacent to each other in the fiber direction. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the strength of the predetermined angle layer (L0).
  • the predetermined range can be reduced while ensuring the same degree of spacing between the divided portions, the shapeability of the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) can be improved.
  • the fiber direction of the other reinforcing fiber sheet (10) is, for example, 45 degrees, ⁇ 45 degrees, 90 degrees, etc., where the fiber direction of the predetermined angle layer (L0) is 0 degrees.
  • the molding die (50) has a first surface (51) on which a curved surface is formed and a second surface (52) intersecting the first surface (51).
  • the reinforcing fiber sheet (10) is placed on the first surface (51), and the reinforcing fiber sheet (10) is placed on the second surface (52).
  • the reinforcing fiber sheet (10) is bent on the second surface (52) intersecting the first surface (51) having a curved surface, the reinforcing fiber sheet
  • the split portion of (10) can absorb the expansion and contraction of the reinforcing fiber sheet (10) on the second surface (52) due to the influence of the curved surface formed on the first surface (51).
  • the direction in which the reinforcing fiber sheet (10) expands and contracts and the fiber direction of the predetermined angle layer (L0) substantially coincide with each other.
  • each of the divided portions is bent toward the second surface (52) so that the reinforcing fiber is arranged on the second surface (52). It is provided only in the range of the sheet (10).
  • the time required to provide the divided portion can be reduced by limiting the range in which the divided portion is provided. This is because the range in which the split portion is provided is sufficient at least in the range in which the reinforcing fiber sheet (10) can expand and contract.
  • the charge according to one aspect of the present disclosure is a charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) in which a plurality of reinforcing fiber sheets (10) are laminated, and the plurality of said charges having fiber directions aligned in one direction.
  • a predetermined angle layer (L0) made of a reinforcing fiber sheet (10) is provided, and the predetermined angle layer (L0) is a first constituent layer (L1) to an nth constituent layer each made of a plurality of the reinforcing fiber sheets (10). It has up to n constituent layers (n ⁇ 2), and the nth constituent layer is laminated with respect to the (n-1) constituent layer, and a plurality of the reinforcing fibers in each of the constituent layers.
  • Each of the sheets (10) has one divided portion in the fiber direction in the predetermined angle layer (L0) in a predetermined range along the fiber direction, and each divided portion is of the predetermined angle layer (L0). It is regularly and repeatedly arranged in each of the constituent layers along the fiber direction, and is arranged so as not to overlap in the stacking direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) includes a 0 degree layer (L0) composed of a plurality of reinforcing fiber sheets (10) whose fiber directions are aligned in one direction. ing.
  • the predetermined angle layer (L0) has n constituent layers each composed of a plurality of reinforcing fiber sheets (10), and is laminated with the first constituent layer (L1), the second constituent layer (L2), and the like. It constitutes a predetermined angle layer (L0).
  • the plurality of reinforcing fiber sheets (10) in each of the constituent layers each have a divided portion divided in the fiber direction in a predetermined angle layer (L0) in a predetermined range (a predetermined range along the fiber direction). It has each place. Thereby, it is possible to provide a charge in which the elasticity of the predetermined angle layer (L0) in the fiber direction is improved.
  • each divided portion is regularly and repeatedly arranged in each constituent layer along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • n 2 and the predetermined angle layer (L0) is formed by the second constituent layer (L2) laminated on the first constituent layer (L1) and the first constituent layer (L1)
  • each divided portion is , The first constituent layer (L1), the second constituent layer (L2), the first constituent layer (L1), and the like (or the second constituent layer (L2)) along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portions are not continuously arranged in the same constituent layer along the fiber direction of the predetermined angle layer (L0).
  • the same constituent layer is used.
  • the predetermined range in the fiber direction can be shortened in the entire predetermined angle layer (L0) while ensuring the same distance between the divided portions adjacent to each other in the fiber direction. Therefore, it is possible to provide charges (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) having good shapeability while maintaining the strength of the predetermined angle layer (L0).
  • the divided portions are arranged so as not to overlap in the laminating direction of the reinforcing fiber sheet (10).
  • the predetermined angle layer (L0) it is possible to prevent a plurality of divided portions from being arranged in the same cross section in the stacking direction of the predetermined angle layer (L0), and it is possible to suppress a decrease in the strength of the predetermined angle layer (L0) in the same cross section.
  • the strength of the predetermined angle layer (L0) in that portion (charge (1A, 1B, 1C, 1D, 1E) secured by the predetermined angle layer (L0)). It may cause a decrease in strength).
  • the influence of the shearing force acting on each other between the adjacent reinforcing fiber sheets (10) is suppressed, and the strength of the predetermined angle layer (L0) is lowered. It can be suppressed.
  • 1A, 1B, 1C, 1D, 1E Charge 10 Reinforced fiber sheet (prepreg) 11A to 17A, 11B to 17B, 11C to 14C Divided parts 21A to 27A, 21B to 27B, 21C to 24C Divided parts 31C to 34C Divided parts 41C to 43C Divided parts 50A, 50B, 50C, 50D, 50E Molds 51A, 51B , 51C, 51D, 51E First surface 52A, 52B, 52C, 52D, 52E Second surface 81, 82 Divided portion L0 Predetermined angle layer (0 degree layer) L1 1st constituent layer L2 2nd constituent layer L3 3rd constituent layer L4 4th constituent layer

Abstract

複数の強化繊維シート(10)を積層してチャージ(1A)を作製する積層工程と、積層工程にて作製したチャージ(1A)を成形型(50)に押圧することで賦形する賦形工程を含み、チャージ(1A)は、一方向に繊維方向が揃えられた複数の強化繊維シート(10)からなる所定角度層(L0)を備え、所定角度層(L0)は、それぞれ複数の強化繊維シート(10)からなる第1構成層(L1)から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、各構成層のそれぞれにある複数の強化繊維シート(10)は、それぞれ繊維方向における分割部を繊維方向に沿った所定範囲の所定角度層(L0)において1箇所ずつ有し、各分割部は、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って各構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、所定角度層(L0)の積層方向において重複しないように配置されている。

Description

複合材部品の賦形方法及びチャージ
 本開示は、複合材部品の賦形方法及びチャージに関する。
 航空機等の構成部材は任意の断面形状を有しており、これを製造する方法のひとつに、複数の強化繊維シートが積層されたチャージによって目的の形状を得るものがある。
 航空機の構成部材としては、捩れている面、断面形状が変化する面、湾曲面等の曲率が付けられた面を有する部材(例えば、スパーやストリンガ等)がある。これを製造するに際して、曲率が付けられた面に対して交差する面に強化繊維シートを折り曲げる場合、強化繊維シートの内側と外側とで周長差が生じる。しかしながら、強化繊維シートは繊維方向に伸縮性を有さないので、強化繊維シートの向きによってはその周長差を吸収できないことがある。そうすると、長差が生じた部分において皺や千切れが発生する可能性がある。
 そこで、周長差を吸収できない方向の強化繊維シートにおいて、強化繊維シートの繊維を敢えて分割することで皺や千切れを抑制する手法がある。
 なお、チャージを構成する強化繊維シートは一方向だけではなく複数方向に複数枚ずつ用意されているので、一方向(例えば、周長差を吸収できない方向)に繊維方向が揃えられた強化繊維シートに分割部を設けたとしても、分割部がない他の強化繊維シートによってチャージ全体としての強度は担保される。
 分割部の配置例として、例えば特許文献1に開示されているように、複数の分割部が繊維方向に沿った積層方向の中心面に対して鏡面対象、かつ、積層方向において中心面から両外側に向かうように配置されたものがある。
特許第5180606号公報
 しかしながら、特許文献1においては、中心面に臨む2枚の強化繊維シートに設けられた分割部が積層方向において連続する部分がある。この部分では、積層方向に隣り合う強化繊維シート間においてせん断力が互いに作用し合うので、積層品(チャージ)としての強度が低下する可能性がある。
 また、積層方向における同一断面に、複数の分割部が配置されている。このため、積層方向において積層品としての強度が低下した部分が生じる可能性がある。
 本開示はこのような事情に鑑みてなされたものであって、繊維方向が揃えられ分割部が設けられた複数の強化繊維シートを有する層の強度低下を抑制することができる複合材部品の賦形方法及びチャージを提供することを目的とする。
 上記課題を解決するために、本開示の複合材部品の賦形方法及びチャージは以下の手段を採用する。
 すなわち、本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、複数の強化繊維シートが積層されたチャージを成形型によって所望の形状に賦形する複合材部品の賦形方法であって、複数の前記強化繊維シートを積層して前記チャージを作製する積層工程と、前記積層工程にて作製した前記チャージを前記成形型に押圧することで賦形する賦形工程を含み、前記チャージは、一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シートからなる所定角度層を備え、前記所定角度層は、それぞれ複数の前記強化繊維シートからなる第1構成層から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シートは、それぞれ前記繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層において1箇所ずつ有し、各前記分割部は、前記所定角度層の前記繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層の積層方向において重複しないように配置されている。
 また、本開示の一態様に係るチャージは、複複数の強化繊維シートが積層されたチャージであって、一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シートからなる所定角度層を備え、前記所定角度層は、それぞれ複数の前記強化繊維シートからなる第1構成層から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シートは、それぞれ前記繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層において1箇所ずつ有し、各前記分割部は、前記所定角度層の前記繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層の積層方向において重複しないように配置されている。
 本開示に係る複合材部品の賦形方法及びチャージによれば、繊維方向が揃えられ分割部が設けられた複数の強化繊維シートを有する所定角度層の強度低下を抑制することができる。
本開示の第1実施形態に係るチャージの縦断面図である。 本開示の一実施形態に係るプリプレグと成形型とを示した斜視図である。 本開示の一実施形態に係るプリプレグと成形型とを示した斜視図である。 本開示の一実施形態に係るプリプレグと成形型とを示した斜視図である。 本開示の一実施形態に係るプリプレグと成形型とを示した斜視図である。 本開示の一実施形態に係る成形型の他の例を示した斜視図である。 図6に示す成形型に対応可能なチャージの例を示した図である。 比較例に係るチャージの縦断面図である。 本開示の第2実施形態に係るチャージの縦断面図である。 本開示の第3実施形態に係るチャージの縦断面図である。 本開示の変形例1に係るチャージを示した図である。 図11に示された各切断線におけるチャージの縦断面図である。 本開示の変形例2に係るチャージの縦断面図である。
〔第1実施形態〕
 以下、本開示の第1実施形態に係る複合材部品の賦形方法及びチャージについて図面を参照して説明する。
 本実施形態に係る複合材部品の賦形方法は、複数のプリプレグ(強化繊維シート)10が積層されたチャージ1Aを成形型50によって所望の形状に賦形するものである。
 チャージ1Aは、複数枚のプリプレグ10が積層されることによって形成されている。
 プリプレグ10は、平坦なシート状とされている。1枚のプリプレグ10は、繊維方向が一方向に揃えられた繊維基材及び繊維基材に含侵された樹脂によって構成される。繊維基材には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維が用いられる。繊維基材に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等、加熱されることで硬化する熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、加熱を経て固化する、ポリアミド、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。繊維強化プラスチックは、繊維基材20及び樹脂によって構成される。
  繊維基材20は、複数枚のシート状部材から構成される積層体であり、シート状部材は、成形品の厚みに応じて必要な枚数だけ積層される。繊維基材20には、炭素繊維、ガラス繊維等の任意の繊維が用いられる。
  繊維基材20に含浸される樹脂は、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド、ポリウレタン、不飽和ポリエステル等、加熱されることで硬化する熱硬化性樹脂を用いることができる。その他、加熱を経て固化する、ポリアミド(例えばナイロン(登録商標))、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
 チャージ1Aは、例えば、繊維方向が0度とされたプリプレグ10と、繊維方向が45度とされたプリプレグ10と、繊維方向が-45度とされたプリプレグ10と、繊維方向が90度とされたプリプレグ10とが任意に積層されることによって形成されている。繊維方向のパターンや、各繊維方向のプリプレグ10の枚数、積層の順序等は、複合材部品の仕様に応じて適宜設計される。例えば、繊維方向が0度とされたプリプレグ10のみからチャージ1Aが形成されてもよいし、繊維方向が0度とされたプリプレグ10と繊維方向が90度とされたプリプレグ10とからチャージ1Aが形成されてもよい。
 図1には、複合材部品の賦形に使用されるチャージ1Aについて、繊維方向が所定角度としての0度に揃えられた複数枚のプリプレグ10から成る0度層L0のみが示されている。また、同図において、繊維方向は紙面左右方向に一致して、積層方向は紙面上下方向に一致している。
 0度層L0は、同図において14枚のプリプレグ10を有している。0度層L0は、積層方向において、第1構成層L1及び第1構成層L1に積層されている第2構成層L2の2つの構成層を有している。第1構成層L1及び第2構成層L2は、それぞれ7枚のプリプレグ10を有している。
 なお、ここで言う構成層は便宜上区分けされてものであって、実際には各構成層が一体的に0度層L0を構成している。また、プリプレグ10の枚数は任意に変更できる。
 0度層L0全体で見たとき、繊維方向に沿った所定範囲において、14枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計14箇所の分割部)が設けられている。また、同じ所定範囲において、第1構成層L1が有する7枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計7箇所の分割部)が設けられている。同様に、同じ所定範囲において、第2構成層L2が有する7枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計7箇所の分割部)が設けられている。
 第1構成層L1は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部11A~分割部17Aを有している。分割部17Aは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部11Aは、第2構成層L2に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第1構成層L1において、積層方向に隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が、繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部11A~分割部17Aは互いに等間隔で配置されている。例えば、その離間距離はD1とされ、同図においては、分割部11Aと分割部12Aの関係で例示されている。D1は、例えば1インチ(約25.4mm)とされる。また、D1を1インチとした場合、繊維方向における所定範囲の寸法は約7インチとなる。
 第1構成層L1において、上記のように分割部11A~分割部17Aを配置することで、分割部11Aと分割部17Aとを結ぶ直線上に各分割部(分割部11A~分割部17A)を等間隔に配置することができる。
 第2構成層L2は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部21A~分割部27Aを有している。分割部27Aは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部21Aは、第1構成層L1に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第2構成層L2において、隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部21A~分割部27Aは等間隔で配置されている(第1構成層L1と同様)。
 第2構成層L2において、上記のように分割部21A~分割部27Aを配置することで、分割部21Aと分割部27Aとを結ぶ直線上に各分割部(分割部21A~分割部27A)を等間隔に配置することができる。
 各分割部は、0度層L0全体で見たとき、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部11A、分割部21A、分割部12A、分割部22A、分割部13A、分割部23A、分割部14A、分割部24A、分割部15A、分割部25A、分割部16A、分割部26A、分割部17A、分割部27Aと配置される。また、各分割部は、構成層単位で見たとき、所定範囲における繊維方向の一端側から順に、第1構成層L1、第2構成層L2、第1構成層L1、・・・、第2構成層L2、と規則的に繰り返して配列されている。すなわち、所定範囲における繊維方向の一端側から順に、同一の構成層に連続して分割部が配置されないように構成されている。
 このとき、0度層L0全体で見たとき、繊維方向において隣り合う分割部11Aと分割部21Aとは、繊維方向においてD2だけ離間している。つまり、0度層L0の積層方向において各分割部は重複しないように配置されている。
 なお、構成層の数をnとしたとき、D2は、D1のn分の1とされることが好ましい。同図の場合、構成層の数は2(n=2)とされているので、D2は、D1の2分の1とされることが好ましい。これによって、0度層L0全体において繊維方向に隣り合う分割部の距離を揃えることができ、0度層L0の強度(0度層L0によって担保されるチャージ1Aの強度)が繊維方向に沿ってばらつくことを抑制することができる。
 以上の通り説明したチャージ1A及びプリプレグ10は、例えば次のように使用されることで所望の形状に賦形される。
 図2から図5には、チャージ1Aが押圧される成形型50A~成形型50Dの簡易的な例が示されている。
 図2に示す成形型50Aは、紙面で上に凸とされた折曲面が形成された第1面51Aと第1面51Aに交わる第2面52Aとを有している。
 図3に示す成形型50Bは、紙面で下に凸とされた折曲面が形成された第1面51Bと第1面51Bに交わる第2面52Bとを有している。
 図4に示す成形型50Cは、紙面で上に凸とされた湾曲面が形成された第1面51Cと第1面51Cに交わる第2面52Cとを有している。
 図5に示す成形型50Dは、紙面で下に凸とされた湾曲面が形成された第1面51Dと第1面51Dに交わる第2面52Aとを有している。
 図2に示す成形型50Aを例に説明すると、第1面51Aにのプリプレグ10を配置する(第1面配置工程)。また、第2面52Aに同じプリプレグ10を配置する(第2面配置工程)。これを繰り返すことによって、プリプレグ10が積層される(積層工程)。このとき、0度層L0とされるプリプレグ10の繊維方向を、曲面の変化する方向と一致させておく。図2場合、0度層L0の繊維方向を紙面左右方向に一致させておく。また、積層工程の途中において、又は、積層工程の前において、プリプレグ10の適切な箇所に分割部を設ける(分割工程)。
 第2面52に配置されたプリプレグ10は、第1面51Aに配置されたプリプレグ10に対して折り曲げられた形態となっている。この状態でプリプレグ10を押圧して賦形する(賦形工程)。このとき、分割部によって、曲面の影響による第2面52A上でのプリプレグ10の収縮が吸収されることとなる。図4に示す成形型50Cの場合も同様に、曲面の影響による第2面52C上でのプリプレグ10の収縮が吸収されることとなる。一方、図3に示す成形型50B及び図4に示す成形型50Dの場合は、曲面の影響による第2面52B及び第2面52D上でのプリプレグ10の伸長が許容されることとなる。
 なお、分割部は、第2面52Aに配置されるプリプレグ10の範囲にのみ設けることとしてもよい。これによって、分割部を設ける工程に要する手間を低減することができる。第2面52B、第2面52C及び第2面52Dについても同様である。
 プリプレグ10の積層が完了してチャージ1Aが作成されたら、チャージ1Aを硬化させて所望形状の複合材部品を得る。
 以上の説明では、簡易的な成形型50A等を例に説明したが、例えば図6に示されるような成形型50Eであってもよい。
 成形型50Eは、略U状の横断面形状を有する長尺の部材とされ、同図における上面が第1面51Eとなり、両側面が第2面52Eとなる。
 成形型50Eには、例えば、図7に示すようなチャージ1Aが配置される。このチャージ1Aは、2本の折り曲げ線FLによって、1つの面S1及び2つの面S2に区分けされている。
 折り曲げ線FLの延在方向は、成形型50E(図6参照)の長手方向に対応している。2本の折り曲げ線FL間の寸法は、成形型50E(図6参照)の第1面51Eの幅寸法に対応している。
 面S1は、2本の折り曲げ線LAに挟まれた面とされるとともに成形型50E(図6参照)の第1面51Eに沿って配置される面とされる。
 面S2は、各折り曲げ線FLよりもチャージ1Aの縁側にある面とされるとともに成形型50E(図6参照)の第2面52Eに向かってそれぞれ配置される面とされる。
 面S2におけるチャージ1Aには分割部が設けられている。例えば、切断線I-Iに沿った縦断面は、図1に示すような分割部を有している。これによって、成形型50E(図6参照)に形成されている曲面状の第1面51Eの影響による第2面52E上でのチャージ1Aの収縮が吸収され、また、伸長が許容されることとなる。なお、面S2における分割部の形態は、図1に示されたものに限らず、後述の図9から図11のいずれかに示すものであってもよい。
 このようにして得られた複合材部品は、例えば航空機の構成部材(スパー、ストリンガ等)に使用される、
 本実施形態においては、以下の効果を奏する。
 0度層L0は、それぞれ7枚のプリプレグ10からなる第1構成層L1及び第2構成層L2を有している。このとき、各構成層のそれぞれにある7枚のプリプレグ10は、それぞれ繊維方向に分割された分割部11A~分割部17A、分割部21A~分割部27Aを所定範囲の0度層L0において1箇所ずつ有している。これによって、繊維方向における0度層L0の伸縮性を向上させることができる。
 また、0度層L0全体で見たとき、各分割部は、0度層L0の繊維方向に沿って各構成層に規則的に繰り返し配置されている。例えば、第1構成層L1及び第2構成層L2によって0度層L0が構成される場合、各分割部は、0度層L0の繊維方向に沿って第1構成層L1、第2構成層L2、第1構成層L1・・・の順に配置されることとなる。つまり、0度層L0の繊維方向に沿って連続して同一の構成層に分割部が配置されないこととなる。これによって、例えば、全体として同数のプリプレグ10が積層され、積層方向に区分けされていない0度層L0(比較例としての図8参照)と比べて、同一の構成層において繊維方向に隣り合う分割部の距離を同程度(同図においてD1)確保しつつ、0度層L0全体において繊維方向における所定範囲を短縮することができる。具体的には、D1を1インチとした場合、図1に示された所定範囲の寸法は約7インチであり、図8で示された所定範囲の寸法は約14インチである。このため、0度層L0の強度はそのままにチャージ1Aの賦形性を向上させることができる。
 また、0度層L0全体で見たとき、各分割部は、プリプレグ10の積層方向において重複しないように配置されている。これによって、0度層L0の積層方向における同一断面に複数の分割部が配置されることが回避され、同一断面における0度層L0の強度の低下を抑制することができる。また、隣り合うプリプレグ10間において分割部が積層方向に連続した部分をなくすことができる。仮に、分割部が積層方向に連続した部分が存在すると、その部分において0度層L0の強度(0度層L0によって担保されるチャージ1Aの強度)の低下を招く可能性がある。しかし、分割部が積層方向に連続した部分をなくすことで、隣り合うプリプレグ10間において互いに作用し合うせん断力の影響を抑制して、0度層L0の強度の低下を抑制することができる。
〔第2実施形態〕
 以下、本開示の第2実施形態に係る複合材部品の賦形方法及びチャージについて図を用いて説明する。
 なお、本実施形態は、第1実施形態に対して、分割部の配置について相違する。したがって、以下の説明では、第1実施形態と同様の構成については同一符号を付し、相違する構成について説明することとする。
 図9は、複合材部品の賦形に使用されるチャージ1Bについて、繊維方向が0度に揃えられた複数枚のプリプレグ10から成る0度層L0のみが示されている。また、同図において、繊維方向は紙面左右方向に一致して、積層方向は紙面上下方向に一致している。
 第1構成層L1は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部11B~分割部17Bを有している。分割部17Bは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部17Bは、第2構成層L2に臨むプリプレグ10に配置されている。
 第2構成層L2は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部21B~分割部27Bを有している。分割部27Bは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部21Bは、第1構成層L1に臨むプリプレグ10に配置されている。
 本実施形態においては、以下の効果を奏する。
 上記のような構成によって、第1構成層L1の分割部17Bと第2構成層L2の分割部21Bとを所定範囲内における繊維方向に沿って最も離間して配置させることができる。仮に、それら2箇所の分割部が近接して配置されている場合、積層方向に隣り合うプリプレグ10間において互いに作用し合うせん断力の影響によって、その部分において0度層L0の強度(0度層L0によって担保されるチャージ1Bの強度)の低下を招く可能性がある。しかし、それら2箇所の分割部を離間して配置することで、0度層L0の強度の低下を抑制することができる。
〔第3実施形態〕
 以下、本開示の第3実施形態に係る複合材部品の賦形方法及びチャージについて図を用いて説明する。
 なお、本実施形態は、第1実施形態及び第2実施形態に対して、構成層の数及び分割部の配置について相違する。したがって、以下の説明では、第1実施形態及び第2実施形態と同様の構成については同一符号を付し、相違する構成について説明することとする。
 図10には、複合材部品の賦形に使用されるチャージ1Cについて、繊維方向が0度に揃えられた複数枚のプリプレグ10から成る0度層L0のみが示されている。また、同図において、繊維方向は紙面左右方向に一致して、積層方向は紙面上下方向に一致している。
 0度層L0は、同図において14枚のプリプレグ10を有している。0度層L0は、積層方向において、第1構成層L1から第4構成層L4の4つの構成層を有している。第2構成層L2は第1構成層L1に積層され、第3構成層L3は第2構成層L2に積層され、第4構成層L4は第3構成層L3に積層されている。第1構成層L1及び第3構成層L3は、それぞれ4枚のプリプレグ10を有し、第2構成層L2及び第4構成層L4は、それぞれ3枚のプリプレグ10を有している。なお、ここで言う構成層は便宜上区分けされてものであって、実際には各構成層が一体的に0度層L0を構成している。また、プリプレグ10の枚数は任意に変更できる。
 0度層L0全体で見たとき、繊維方向に沿った所定範囲において、14枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計14箇所の分割部)が設けられている。また、同じ所定範囲において、第1構成層L1及び第3構成層L3がそれぞれ有する4枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計4箇所の分割部)が設けられている。同様に、同じ所定範囲において、第2構成層L2及び第4構成層L4が有する3枚のプリプレグ10には、1枚につき1箇所の分割部(合計3箇所の分割部)が設けられている。
 第1構成層L1は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部11C~分割部14Cを有している。分割部14Cは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部14Cは、第2構成層L2に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第1構成層L1において、積層方向に隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部11C~分割部14Cは等間隔で配置されている。例えば、その離間距離はD1とされ、同図においては、分割部11Cと分割部12Cの関係で例示されている。D1は、例えば2インチとされる。また、D1を2インチとした場合、繊維方向における所定範囲の寸法は約7インチとなる。
 第1構成層L1において、上記のように分割部11C~分割部14Cを配置することで、分割部11Cと分割部14Cとを結ぶ直線上に各分割部(分割部11C~分割部14C)を等間隔に配置することができる。
 第2構成層L2は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部21C~分割部23Cを有している。分割部23Cは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部21Cは第1構成層L1に臨むプリプレグ10に配置され、分割部23Cは第3構成層L3に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第2構成層L2において、隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部21C~分割部23Cは等間隔で配置されている(第1構成層L1と同様)。
 第2構成層L2において、上記のように分割部21C~分割部23Cを配置することで、分割部21Cと分割部23Cとを結ぶ直線上に各分割部(分割部21C~分割部23C)を等間隔に配置することができる。
 第3構成層L3は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部3C1~分割部34Cを有している。分割部34Cは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部31Cは第2構成層L2に臨むプリプレグ10に配置されて、分割部34Cは第4構成層L4に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第3構成層L3において、積層方向に隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部31C~分割部34Cは等間隔で配置されている(第1構成層L1と同様)。
 第3構成層L3において、上記のように分割部31C~分割部34Cを配置することで、分割部31Cと分割部34Cとを結ぶ直線上に各分割部(分割部31C~分割部34C)を等間隔に配置することができる。
 第4構成層L4は、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部41C~分割部43Cを有している。分割部43Cは、所定範囲における繊維方向の他端側(同図の左側)に位置している。また、分割部41Cは第3構成層L3に臨むプリプレグ10に配置されている。
 このとき、第4構成層L4において、隣接している2枚のプリプレグ10の分割部が繊維方向においても隣接するように配置されている。また、繊維方向において、分割部41C~分割部43Cは等間隔で配置されている(第1構成層L1と同様)。
 第4構成層L4において、上記のように分割部41C~分割部43Cを配置することで、分割部41Cと分割部43Cとを結ぶ直線上に各分割部(分割部41C~分割部43C)等間隔に配置することができる。
 各分割部は、0度層L0全体で見たとき、所定範囲における繊維方向の一端側(例えば右側)から順に、分割部31C、分割部11C、分割部41C、分割部21C、分割部32C、分割部12C、分割部42C、分割部22C、分割部33C、分割部13C、分割部43C、分割部23C、分割部34C、分割部14Cと配置される。また、各分割部は、構成層単位で見たとき、所定範囲における繊維方向の一端側から順に、第3構成層L3、第1構成層L1、第4構成層L4、第2構成層L2、第3構成層L3、第1構成層L1、第4構成層L4、第2構成層L2・・・と規則的に繰り返して配置されている。すなわち、所定範囲における繊維方向の一端側から順に、同一の構成層に連続して分割部が配置されないように構成されている。
 このとき、0度層L0全体で見たとき、繊維方向において隣り合う分割部31Cと分割部11Cとは、繊維方向においてD2だけ離間している。つまり、0度層L0の積層方向において各分割部は重複しないように配置されている。
 なお、構成層の数をnとしたとき、D2は、D1のn分の1とされることが好ましい。同図の場合、構成層の数は4(n=4)とされているので、D2は、D1の4分の1とされることが好ましい。これによって、0度層L0全体において繊維方向に隣り合う分割部の距離を揃えることができ、0度層L0の強度(0度層L0によって担保されるチャージ1Cの強度)が繊維方向に沿ってばらつくことを抑制することができる。
 本実施形態においては、以下の効果を奏する。
 上記のような構成によって、1つあたりの構成層にあるプリプレグ10の枚数を減らすこととなる。このとき、例えば2つの構成層によって0度層が構成される場合と同じ所定範囲(すなわち繊維方向の寸法が同じ)ならば、同一の構成層において繊維方向に隣り合う分割部の間隔をより離間させることができる。このため、隣り合うプリプレグ10間において互いに作用し合うせん断力の影響を抑制して、0度層L0の強度(0度層L0によって担保されるチャージ1Cの強度)を向上させることができる。
〔変形例1〕
 図11には、0度層L0が繊維方向及び積層方向に直交する方向において複数の区間(区間SA、区間SB及び区間SC)に区分けされているチャージ1Dが示されている。図12には、図11における切断線A-A、切断線B-B及び切断線C-Cにおける縦断面図が示されている。
 チャージ1Dにおいて、各区間の各分割部は、0度層L0が区分けされている方向において重複しないように配置されている。これについて、例えば、各区間における所定範囲の一端(例えば右端)にある分割部を例に説明する。すなわち、区間SA、区間SB及び区間SCのそれぞれにある一端側の分割部を分割部11SA、分割部11SB及び分割部11SCとしたとき、いずれの分割部も、区分けされている方向(図において一点鎖線)において重複しないように配置されている。また、その他の分割部についても同様の配置とされている。これによって、0度層L0の強度の低下をより抑制することができる。
 なお、チャージ1Dの0度層L0は、繊維方向及び積層方向に直交する方向において複数の区間に切断されているのではなく、単に区分けされているだけである。
〔変形例2〕
 図13(下図)には、0度層L0を構成するプリプレグ10の間に、繊維方向の異なる他のプリプレグ10が介在したチャージ1Eが示されている。この場合、他のプリプレグ10によって繊維方向に隣り合う分割部(例えば、分割部81と分割部82)が積層方向に離間するため、繊維方向に隣り合う分割部の距離を図13(上図)と比べて離間させずとも、分割部同士の間隔(直線距離)を離間させることができる。これについて、図13(下図)では、分割部81と分割部82とが繊維方向においてD3だけ離間している。これに対して、図13(上図)では、分割部91と分割部92とが繊維方向においてD4(<D3)だけ離間している。このとき、分割部81及び分割部82は他のプリプレグ10の介在によって分割部91及び分割部92よりも積層方向に離間する。このため、分割部81と分割部82との間の直線距離は分割部91と分割部92との間の直線距離と同程度に確保される。このため、0度層L0の強度の低下を抑制することができる。また、分割部同士の間隔を同程度確保しつつ所定範囲を縮小させられるので、チャージ1Eの賦形性を向上させることができる。
 各実施形態に記載の複合材部品の賦形方法及びチャージは、例えば以下のように把握される。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、複数の強化繊維シート(10)が積層されたチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を成形型(50)によって所望の形状に賦形する複合材部品の賦形方法であって、複数の前記強化繊維シート(10)を積層して前記チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を作製する積層工程と、前記積層工程にて作製した前記チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を前記成形型(50)に押圧することで賦形する賦形工程を含み、前記チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)は、一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シート(10)からなる所定角度層(L0)を備え、前記所定角度層(L0)は、それぞれ複数の前記強化繊維シート(10)からなる第1構成層(L1)から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シート(10)は、それぞれ繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層(L0)において1箇所ずつ有し、各前記分割部は、前記所定角度層(L0)の繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層(L0)の前記積層方向において重複しないように配置されている。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、複数の強化繊維シート(10)を成形型(50)に積層してチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を作製する積層工程と、積層工程にて作製したチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を成形型(50)に押圧することで賦形する賦形工程とを含む。
 このとき、チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)は、一方向に繊維方向が揃えられた複数の強化繊維シート(10)からなる所定角度層(L0)を備えている。所定角度層(L0)は、それぞれ複数の強化繊維シート(10)からなるn個の構成層を有し、第1構成層(L1)、第2構成層(L2)・・・と積層されて所定角度層(L0)を構成している。各構成層のそれぞれにある複数の強化繊維シート(10)は、それぞれ繊維方向に分割された分割部を所定範囲(繊維方向に沿った所定範囲)の所定角度層(L0)において1箇所ずつ有している。
 これによって、繊維方向における所定角度層(L0)の伸縮性を向上させることができる。
 また、所定角度層(L0)全体で見たとき、各分割部は、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って各構成層に規則的に繰り返して配置されている。例えば、n=2とされ第1構成層(L1)及び第1構成層(L1)に積層された第2構成層(L2)によって所定角度層(L0)が構成される場合、各分割部は、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って第1構成層(L1)、第2構成層(L2)、第1構成層(L1)・・・の順(又は、第2構成層(L2)、第1構成層(L1)、第2構成層(L2)・・・の順でもよい)に配置されることとなる。つまり、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って連続して同一の構成層に分割部が配置されないこととなる。
 これによって、例えば、全体として同数の強化繊維シート(10)が積層され、積層方向に分割されていない所定角度層(n=1の所定角度層)とされた場合と比べて、同一の構成層において繊維方向に隣り合う分割部の距離を同程度確保しつつ、所定角度層(L0)全体において繊維方向における所定範囲を短縮することができる。このため、所定角度層(L0)の強度はそのままにチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)の賦形性を向上させることができる。
 また、所定角度層(L0)全体で見たとき、各分割部は、強化繊維シート(10)の積層方向において重複しないように配置されている。
 これによって、所定角度層(L0)の積層方向における同一断面に複数の分割部が配置されることが回避され、同一断面における所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。また、積層方向に隣り合う強化繊維シート(10)間において分割部が積層方向に連続した部分をなくすことができる。仮に、分割部が積層方向に連続した部分が存在すると、その部分において所定角度層(L0)の強度(所定角度層(L0)によって担保されるチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)の強度)の低下を招く可能性がある。しかし、分割部が積層方向に連続した部分をなくすことで、隣り合う強化繊維シート(10)間において互いに作用し合うせん断力の影響を抑制して、所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。
 なお、各構成層の強化繊維シート(10)の枚数は同じであっても良いし、構成層によって強化繊維シート(10)の枚数が異なっても良い。
 本態様において、強化繊維シート(10)は、例えばプリプレグ(熱可塑性、熱硬化性等)、ドライテープ等とされる。また、所定角度層(L0)とは、例えばチャージにおける0度層とされる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、各前記構成層において、積層方向に隣接している2枚の前記強化繊維シート(10)の各前記分割部は、前記繊維方向において隣接している。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、各構成層において、各分割部を直線上に等間隔に配置することができる。
 これによって、分割部の配置がパターン化されてチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を容易に成形することができる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、所定角度層(L0)において繊維方向に隣接する分割部の間隔は、各構成層において繊維方向に隣接する分割部の間隔の1/nとされている。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、所定角度層(L0)において繊維方向に隣り合う分割部の距離を揃えることができ、所定角度層(L0)の強度が繊維方向に沿ってばらつくことを抑制することができる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、n=2とされ、前記第1構成層(L1)の各前記強化繊維シート(10)のうち第2構成層(L2)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、前記第2構成層(L2)の各前記強化繊維シート(10)のうち前記第1構成層(L1)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置している。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、n=2とされている。これによって、所定角度層(L0)は、第1構成層(L1)及び第1構成層(L1)に積層された第2構成層(L2)によって構成される。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、n=2とされ、前記第2構成層(L2)の各前記強化繊維シート(10)のうち第1構成層(L1)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、前記第1構成層(L1)の各前記強化繊維シート(10)のうち前記第2構成層(L2)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の他端側に位置している。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、n=2とされている。これによって、所定角度層(L0)は、第1構成層(L1)及び第1構成層(L1)に積層された第2構成層(L2)によって構成される。
 また、第1構成層(L1)の各強化繊維シート(10)のうち第2構成層(L2)に臨む強化繊維シート(10)の分割部と第2構成層(L2)の各強化繊維シート(10)のうち第1構成層(L1)に臨む強化繊維シート(10)の分割部とを所定範囲内における繊維方向に沿って最も離間して配置させることができる。仮に、それら2箇所の分割部が近接して配置されている場合、積層方向に隣り合う強化繊維シート(10)間において互いに作用し合うせん断力の影響によって、その部分において所定角度層(L0)の強度(所定角度層(L0)によって担保されるチャージ(1B)の強度)の低下を招く可能性がある。しかし、それら2箇所の分割部を離間して配置することで、所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法は、n=4とされ、前記第2構成層(L2)の各前記強化繊維シート(10)のうち第1構成層(L1)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、前記第1構成層(L1)の各前記強化繊維シートのうち前記第2構成層(L2)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の他端側に位置して、前記第3構成層(L3)の各前記強化繊維シート(10)のうち第2構成層(L2)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置して、前記第2構成層(L2)の各前記強化繊維シート(10)のうち前記第3構成層(L3)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記他端側に位置して、前記第4構成層(L4)の各前記強化繊維シート(10)のうち第3構成層(L3)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置して、前記第3構成層(L3)の各前記強化繊維シート(10)のうち前記第4構成層(L4)に臨む前記強化繊維シート(10)の前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記他端側に位置している。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、n=4とされている。これによって、所定角度層(L0)は、第1構成層(L1)、第1構成層(L1)に積層された第2構成層(L2)、第2構成層(L2)に積層された第3構成層(L3)及び第3構成層(L3)に積層された第4構成層(L4)によって構成される。つまり、各構成層にある強化繊維シート(10)の枚数を減らすこととなる。このとき、例えばn=2の場合と同じ所定範囲(すなわち繊維方向の寸法が同じ)ならば、繊維方向における分割部の間隔をより離間させることができる。このため、隣り合う強化繊維シート(10)間において互いに作用し合うせん断力の影響を抑制して、所定角度層(L0)の強度(所定角度層(L0)によって担保されるチャージ(1C)の強度)を向上させることができる。
 なお、各分割部は、例えば、所定角度の繊維方向に沿って第3構成層(L3)、第1構成層(L1)、第4構成層(L4)、第2構成層(L2)、第3構成層(L3)、第1構成層(L1)、第4構成層(L4)、第2構成層(L2)・・・の順に配置される。そして、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って連続して同一の構成層に分割部が配置されないこととなる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、各前記分割部は、前記所定角度層(L0)の前記繊維方向において等間隔に離間りて配置されている。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、所定角度層(L0)において繊維方向に隣り合う分割部の距離を揃えることができ、所定角度層(L0)の強度(所定角度層(L0)によって担保されるチャージ(1A,1B,1C)の強度)が繊維方向に沿ってばらつくことを抑制することができる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、前記所定角度層(L0)は、前記繊維方向及び前記積層方向に直交する方向において複数の区間に区分けされ、各前記区間ごとの各前記分割部は、前記所定角度層(L0)が区分けされている方向において重複しないように配置されている。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、繊維方向及び積層方向に直交する方向において、分割部が過度に連続することを回避できる。
 これによって、所定角度層(L0)の強度の低下を更に抑制することができる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、前記チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)は、前記所定角度層(L0)の各前記強化繊維シート(10)間に、前記所定角度層(L0)を構成する各前記強化繊維シート(10)と繊維方向が異なる他の前記強化繊維シート(10)が介在している。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)は、所定角度層(L0)の各強化繊維シート(10)間に、所定角度層(L0)を構成する各強化繊維シート(10)と繊維方向が異なる他の強化繊維シート(10)が介在している。このため、同一の構成層において繊維方向に隣り合う分割部が積層方向に離間するため、繊維方向に隣り合う分割部の距離を離間させずとも、分割部同士の間隔を離間させることができる。このため、所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。
 また、分割部同士の間隔を同程度確保しつつ所定範囲を縮小させられるので、チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)の賦形性を向上させることができる。
 なお、他の強化繊維シート(10)の繊維方向は、所定角度層(L0)の繊維方向を0度として、例えば45度、-45度、90度等とされる。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、前記成形型(50)は、曲面が形成された第1面(51)と該第1面(51)に交わる第2面(52)とを有し、前記積層工程は、前記強化繊維シート(10)を前記第1面(51)に配置する第1面配置工程と、前記強化繊維シート(10)を前記第2面(52)に配置する第2面配置工程と、前記強化繊維シート(10)に前記分割部を設ける分割工程と、を含む。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、曲面を有する第1面(51)と交わる第2面(52)に強化繊維シート(10)を折り曲げる場合であっても、強化繊維シート(10)の分割部によって、第1面(51)に形成された曲面の影響による第2面(52)上の強化繊維シート(10)の伸縮を吸収することができる。なお、強化繊維シート(10)の伸縮が発生する方向と所定角度層(L0)の繊維方向とは略一致している。
 本開示の一態様に係る複合材部品の賦形方法において、前記各分割部は、前記第2面(52)に向けて折り曲げられることで前記第2面(52)に配置される前記強化繊維シート(10)の範囲にのみ設けられている。
 本態様に係る複合材部品の賦形方法によれば、分割部を設ける範囲を限定することで、分割部を設けるに要する時間を低減できる。分割部を設ける範囲は、少なくとも強化繊維シート(10)の伸縮が発生し得る範囲で足りるからである。
 本開示の一態様に係るチャージは、複数の強化繊維シート(10)が積層されたチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)であって、一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シート(10)からなる所定角度層(L0)を備え、前記所定角度層(L0)は、それぞれ複数の前記強化繊維シート(10)からなる第1構成層(L1)から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シート(10)は、それぞれ繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層(L0)において1箇所ずつ有し、各前記分割部は、前記所定角度層(L0)の繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層(L0)の前記積層方向において重複しないように配置されている。
 本態様に係るチャージによれば、チャージ(1A,1B,1C,1D,1E)は、一方向に繊維方向が揃えられた複数の強化繊維シート(10)からなる0度層(L0)を備えている。所定角度層(L0)は、それぞれ複数の強化繊維シート(10)からなるn個の構成層を有し、第1構成層(L1)、第2構成層(L2)・・・と積層されて所定角度層(L0)を構成している。
 このとき、各構成層のそれぞれにある複数の強化繊維シート(10)は、それぞれ繊維方向に分割された分割部を所定範囲(繊維方向に沿った所定範囲)の所定角度層(L0)において1箇所ずつ有している。
 これによって、繊維方向における所定角度層(L0)の伸縮性を向上させたチャージを提供できる。
 また、所定角度層(L0)全体で見たとき、各分割部は、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って各構成層に規則的に繰り返して配置されている。例えば、n=2とされ第1構成層(L1)及び第1構成層(L1)に積層された第2構成層(L2)によって所定角度層(L0)が構成される場合、各分割部は、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って第1構成層(L1)、第2構成層(L2)、第1構成層(L1)・・・の順(又は、第2構成層(L2)、第1構成層(L1)、第2構成層(L2)・・・の順でもよい)に配置されることとなる。つまり、所定角度層(L0)の繊維方向に沿って連続して同一の構成層に分割部が配置されないこととなる。これによって、例えば、全体として同数の強化繊維シート(10)が積層され、積層方向に分割されていない所定角度層(n=1の0度層)とされた場合と比べて、同一の構成層において繊維方向に隣り合う分割部の距離を同程度確保しつつ、所定角度層(L0)全体において繊維方向における所定範囲を短縮することができる。このため、所定角度層(L0)の強度はそのままに賦形性の良好なチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)を提供できる。
 また、所定角度層(L0)全体で見たとき、各分割部は、強化繊維シート(10)の積層方向において重複しないように配置されている。
 これによって、所定角度層(L0)の積層方向における同一断面に複数の分割部が配置されることが回避され、同一断面における所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。また、隣り合う強化繊維シート(10)間において分割部が積層方向に連続した部分をなくすことができる。仮に、分割部が積層方向に連続した部分が存在すると、その部分において所定角度層(L0)の強度(所定角度層(L0)によって担保されるチャージ(1A,1B,1C,1D,1E)の強度)の低下を招く可能性がある。しかし、分割部が積層方向に連続した部分をなくすことで、隣り合う強化繊維シート(10)間において互いに作用し合うせん断力の影響を抑制して、所定角度層(L0)の強度の低下を抑制することができる。
1A,1B,1C,1D,1E チャージ
10 強化繊維シート(プリプレグ)
11A~17A,11B~17B,11C~14C 分割部
21A~27A,21B~27B,21C~24C 分割部
31C~34C 分割部
41C~43C 分割部
50A,50B,50C,50D,50E 成形型
51A,51B,51C,51D,51E 第1面
52A,52B,52C,52D,52E 第2面
81,82 分割部
L0 所定角度層(0度層)
L1 第1構成層
L2 第2構成層
L3 第3構成層
L4 第4構成層

Claims (12)

  1.  複数の強化繊維シートが積層されたチャージを成形型によって所望の形状に賦形する複合材部品の賦形方法であって、
     複数の前記強化繊維シートを積層して前記チャージを作製する積層工程と、
     前記積層工程にて作製した前記チャージを前記成形型に押圧することで賦形する賦形工程を含み、
     前記チャージは、一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シートからなる所定角度層を備え、
     前記所定角度層は、それぞれ複数の前記強化繊維シートからなる第1構成層から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、
     前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、
     各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シートは、それぞれ前記繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層において1箇所ずつ有し、
     各前記分割部は、前記所定角度層の前記繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層の積層方向において重複しないように配置されている複合材部品の賦形方法。
  2.  前記所定角度層において前記繊維方向に隣接する前記分割部の間隔は、各前記構成層において前記繊維方向に隣接する前記分割部の間隔の1/nとされている請求項1に記載の複合材部品の賦形方法。
  3.  各前記構成層において前記繊維方向に隣接する前記分割部の間隔は、前記所定角度層において前記繊維方向に隣接する前記分割部の間隔の1/nとされている請求項2に記載の複合材部品の賦形方法。
  4.  n=2とされ、
     前記第1構成層の各前記強化繊維シートのうち第2構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、
     前記第2構成層の各前記強化繊維シートのうち前記第1構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置している請求項2又は3に記載の複合材部品の賦形方法。
  5.  n=2とされ、
     前記第2構成層の各前記強化繊維シートのうち第1構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、
     前記第1構成層の各前記強化繊維シートのうち前記第2構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の他端側に位置している請求項2又は3に記載の複合材部品の賦形方法。
  6.  n=4とされ、
     前記第2構成層の各前記強化繊維シートのうち第1構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の一端側に位置して、
     前記第1構成層の各前記強化繊維シートのうち前記第2構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の他端側に位置して、
     前記第3構成層の各前記強化繊維シートのうち第2構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置して、
     前記第2構成層の各前記強化繊維シートのうち前記第3構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記他端側に位置して、
     前記第4構成層の各前記強化繊維シートのうち第3構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記一端側に位置して、
     前記第3構成層の各前記強化繊維シートのうち前記第4構成層に臨む前記強化繊維シートの前記分割部は、前記繊維方向における前記所定範囲の前記他端側に位置している請求項2又は3に記載の複合材部品の賦形方法。
  7.  各前記分割部は、前記所定角度層の前記繊維方向に沿って等間隔に離間して配置されている請求項1から6のいずれかに記載の複合材部品の賦形方法。
  8.  前記所定角度層は、前記繊維方向及び前記積層方向に直交する方向において複数の区間に区分けされ、
     各前記区間ごとの各前記分割部は、前記所定角度層が区分けされている方向において重複しないように配置されている請求項1から7のいずれかに記載の複合材部品の賦形方法。
  9.  前記チャージは、前記所定角度層の各前記強化繊維シート間に、前記所定角度層を構成する各前記強化繊維シートと繊維方向が異なる他の前記強化繊維シートが介在している請求項1から8のいずれかに記載の複合材部品の賦形方法。
  10.  前記成形型は、曲面が形成された第1面と該第1面に交わる第2面とを有し、
     前記積層工程は、前記強化繊維シートを前記第1面に配置する第1面配置工程と、前記強化繊維シートを前記第2面に配置する第2面配置工程と、前記強化繊維シートに前記分割部を設ける分割工程と、を含む請求項1から9のいずれかに記載の複合材部品の賦形方法。
  11.  前記各分割部は、前記第2面に向けて折り曲げられることで前記第2面に配置される前記強化繊維シートの範囲にのみ設けられている請求項10に記載の複合材部品の賦形方法。
  12.  複数の強化繊維シートが積層されたチャージであって、
     一方向に繊維方向が揃えられた複数の前記強化繊維シートからなる所定角度層を備え、
     前記所定角度層は、それぞれ複数の前記強化繊維シートからなる第1構成層から第n構成層までのn個の構成層を有し(n≧2)、
     前記第n構成層は、第(n-1)構成層に対して積層され、
     各前記構成層のそれぞれにある複数の前記強化繊維シートは、それぞれ前記繊維方向における分割部を前記繊維方向に沿った所定範囲の前記所定角度層において1箇所ずつ有し、
     各前記分割部は、前記所定角度層の前記繊維方向に沿って各前記構成層に規則的に繰り返して配置されているとともに、前記所定角度層の積層方向において重複しないように配置されているチャージ。
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