WO2022044258A1 - 複合材成形装置及び複合材成形方法 - Google Patents

複合材成形装置及び複合材成形方法 Download PDF

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誠 守屋
晃輝 内田
祐樹 可児
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三菱重工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a composite material molding apparatus and a composite material molding method for molding a composite material member containing a fiber and a resin.
  • Composite material members are used as structural members for aircraft and the like.
  • the composite material member contains fibers and a resin, and is shaped into a desired shape by a composite material molding apparatus that pressurizes and heats the composite material member to obtain a molded product.
  • Patent Document 1 discloses a press device that compresses a molding material containing a reinforcing fiber and a thermoplastic resin between an upper mold and a lower mold.
  • a flow path for the temperature control medium is provided in the vicinity of the cavity surface inside the lower mold and the upper mold.
  • a heating medium or a cooling medium is allowed to flow through the flow path of the temperature control medium.
  • the press device of Patent Document 1 is adapted to heat the upper mold and the lower mold by using the flow path of the temperature control medium as a heat source.
  • the flow paths of the temperature control medium serving as a heat source are arranged discretely, the molded surface cannot be uniformly heated. Further, at a position away from the flow path of the temperature control fluid which is a heat source, the temperature responsiveness of the molded surface at that position deteriorates, so that the cycle time becomes long.
  • the present disclosure is made in view of such circumstances, and provides a composite material molding apparatus and a composite material molding method capable of uniformly heating a molding surface of a mold and shortening a cycle time. With the goal.
  • the composite material molding apparatus includes a mold having a molding surface for accommodating the composite material member and shaping the composite material member, and the mold is adapted to the shape of the molded surface. It is provided with a planar seat heater provided along an installation position where the distance from the molding surface is constant.
  • the composite material forming method includes a mold having a molding surface for accommodating the composite material member and shaping the composite material member, and the mold is adapted to the shape of the molded surface. It is a composite material molding method using a composite material molding apparatus provided with a planar sheet heater provided along an installation position where the distance from the molding surface is constant, so as to be in contact with the molding surface. It has an installation step of installing the composite material member and a pressure heating step of pressurizing the composite material member by the mold and heating the composite material member by the sheet heater.
  • the molding surface of the mold can be heated uniformly and the cycle time can be shortened.
  • FIG. 1 schematically shows a main part of the composite material forming apparatus 1 of the composite material member W according to the present embodiment.
  • This composite material molding apparatus 1 is used to manufacture a molded product of the composite material member W having a desired shape.
  • the composite material member W is composed of a composite material containing a resin and fibers such as carbon fibers.
  • the composite material member W can be used, for example, as a structural member of an aircraft, a ship, a vehicle, or the like.
  • the composite material member W described in the present embodiment is in a state before curing.
  • thermoplastic resin is preferably used for the composite material member W. However, it may be a thermosetting resin.
  • the composite material used for the composite material member W include carbon fiber reinforced plastic (CFRP), glass fiber reinforced plastic (GFRP: Glass Fiber Reinforced Plastic), and aramid fiber reinforced plastic (AFRP: Aramid Fiber Reinforced Plastic). Be done.
  • the composite material forming apparatus 1 includes an upper mold (mold) 3 and a lower mold (mold) 5.
  • the upper mold 3 and the lower mold 5 are made of metal.
  • the upper mold 3 is fixed to the upper plate 7 and is urged in the direction of arrow A1 by a driving device (not shown).
  • the lower mold 5 is fixed to the lower plate 9 and is urged in the direction of arrow A2 by a driving device (not shown).
  • the lower plate 9 may be fixed and only the upper plate 7 may be displaced.
  • Molded surfaces 3a and 5a are formed on the lower surface of the upper mold 3 and the upper surface of the lower mold 5, respectively.
  • a cavity is formed by the molding surface 3a of the upper mold 3 and the molding surface 5a of the lower mold.
  • the composite material member W is shaped so as to have a hat-shaped shape when viewed in cross section as shown in FIG. Therefore, the molded surfaces 3a and 5a have a shape having a plurality of bent portions so as to form a hat shape.
  • the shape of the composite member W is not limited to the hat type in cross-sectional view, and may be another cross-sectional shape such as L-shape or Z-shape.
  • the upper mold 3 and the lower mold 5 are provided with a graphite heater (seat heater) 10 and a heat insulating sheet 12 in the vicinity of the molding surfaces 3a and 5a, respectively.
  • a graphite heater (seat heater) 10 and a heat insulating sheet 12 in the vicinity of the molding surfaces 3a and 5a, respectively.
  • the graphite heater 10 and the graphite heater 10 are arranged in this order from the molding surface 3a and 5a side.
  • a heat insulating sheet 12 is arranged.
  • the surface layers 3b and 5b are made of the same metal as the mold base material.
  • the graphite heater 10 is installed on the back surface side of the surface layers 3b and 5b.
  • the graphite heater 10 has a planar shape, and is provided along an installation position where the distance from the molded surfaces 3a and 5a is constant according to the shapes of the molded surfaces 3a and 5a. That is, the shape of the graphite heater 10 when viewed in cross section as shown in FIG. 1 is similar to the molding surfaces 3a and 5a.
  • the distance between the molded surfaces 3a and 5a and the graphite heater 10 is, for example, 2 mm or more and 10 mm or less.
  • the thickness of the graphite heater 10 is, for example, 0.2 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the graphite heater 10 has a structure in which the front surface and the back surface of the heat generating portion 10a made of graphite are sandwiched between the insulating layers 10b and integrated.
  • the heat generating portion 10a is made of graphite.
  • Graphite can be obtained, for example, by firing a polyimide film.
  • a short heating time and a high ultimate temperature can be realized. For example, it can reach 1300 ° C. with a heating time of about 0.2 seconds.
  • the insulating layer 10b is made of a material having electrical insulating properties, and for example, a resin having heat resistance, preferably a polyimide film is used.
  • FIG. 4 schematically shows a planar graphite heater 10.
  • the insulating layer 10b has a rectangular shape.
  • the heat generating portion 10a is arranged so that one linear portion meanders and folds back so as to be provided over the entire surface of the rectangular insulating layer 10b. Both ends of the heat generating portion 10a are connected to a DC power supply 16 having a variable current and / or voltage.
  • the current and voltage of the DC power supply 16 are controlled by a control unit (not shown).
  • the control unit is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), a computer-readable storage medium, and the like.
  • a series of processes for realizing various functions are stored in a storage medium or the like in the form of a program, and the CPU reads this program into a RAM or the like to execute information processing / arithmetic processing.
  • the program is installed in a ROM or other storage medium in advance, is provided in a state of being stored in a computer-readable storage medium, or is distributed via a wired or wireless communication means. Etc. may be applied.
  • the computer-readable storage medium is a magnetic disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a DVD-ROM, a semiconductor memory, or the like.
  • the heat insulating sheet 12 shown in FIGS. 1 and 2 has a planar shape and is arranged on the back surface side along the shape of the graphite heater 10.
  • the material of the heat insulating sheet 12 is a graphite sheet.
  • a temperature sensor 14 is provided between the graphite heater 10 and the heat insulating sheet 12.
  • the temperature sensors 14 are provided at a plurality of positions of the upper mold 3 and the lower mold 5.
  • the output of the temperature sensor 14 is transmitted to the control unit.
  • the control unit controls the current and / or voltage of the DC power supply 16 based on the output of each position of the temperature sensor 14.
  • FIG. 5 shows an example of the temperature history of one cycle in which the composite material member W is installed in the composite material forming apparatus 1 and shaped.
  • the composite material member W is installed between the upper mold 3 and the lower mold 5 (installation process).
  • step S1 the composite material member W is pressed while being sandwiched between the molding surfaces 3a and 5a.
  • the temperature of the composite member W is raised to a predetermined temperature in a short time (pressurized heating step).
  • the heating temperature the melting point of the thermoplastic resin used for the composite material member W is used, and is, for example, about 400 ° C.
  • the temperature is maintained at a predetermined temperature while adjusting the current and / or voltage by the control unit.
  • step S2 shaping is performed on the composite material member W.
  • step S3 the composite material member W is cooled. Cooling is performed by reducing the current and / or voltage by the control unit and dissipating heat from the upper mold 3 and the lower mold 5 to the outside.
  • the cycle time T2 is the cycle time of the present embodiment. Long for T1.
  • the planar graphite heater 10 since the planar graphite heater 10 is used, the temperature rising time is shortened to each stage, and the cycle time T1 can be significantly shortened.
  • a cooling unit 18 is provided in each of the upper mold 3 and the lower mold 5.
  • the cooling unit 18 include a cooling flow path through which a cooling medium such as cooling water flows.
  • the cooling unit 18 is provided on the back surface side of the heat insulating sheet 12.
  • the cooling amount of the cooling unit 18 (for example, the flow rate and temperature of the cooling medium) is adjusted by the control unit.
  • the cooling unit 18 can control the amount of heat transmitted from the molded surfaces 3a and 5a to the composite material member W and the amount of heat dissipated from the upper mold 3 and the lower mold 5.
  • graphite heater 10 is used in this embodiment, a planar electric heater such as a stainless sheet heater may be used instead of the graphite heater 10.
  • both ends of the composite material member W are in a state of protruding laterally from the upper mold 3 and the lower mold 5. Both ends of these composite member W can be used as a gripping allowance at the time of shaping. These gripping allowances can be sandwiched between jigs (not shown) to apply tension to the composite member W in the horizontal direction (in-plane direction) at the time of shaping. It should be noted that the gripping allowance at both ends of the composite material member W is not essential, and the composite material member W may be installed so that both ends do not protrude from the upper mold 3 and the lower mold 5.
  • the composite material molding apparatus (1) is a mold (3, 5) having a molding surface (3a, 5a) for accommodating the composite material member (W) and shaping the composite material member.
  • the mold is provided with a planar sheet heater (10) provided along an installation position where the distance from the molding surface is constant according to the shape of the molding surface.
  • the mold is provided with a planar heat insulating sheet (12) on the back surface side of the sheet heater when viewed from the molding surface.
  • a cooling unit (18) for cooling the mold is provided on the back surface side of the heat insulating sheet when viewed from the molding surface.
  • the composite material molding apparatus includes a control unit for controlling the current and / or voltage supplied to the seat heater.
  • the control unit that controls the current and / or voltage supplied to the seat heater can control the heating and heat dissipation of the composite material member installed in the mold.
  • the sheet heater includes a heat generating portion (10a) made of graphite and an insulating layer (10b) that sandwiches and fixes the heat generating portion.
  • the seat heater was a graphite heater. That is, the seat heater has a structure provided with a heat generating portion made of graphite and an insulating layer for sandwiching and fixing the heat generating portion.
  • a short heating time and a high ultimate temperature can be realized.
  • the heat generating portion made of graphite can reach 1300 ° C. with a heating time of about 0.2 seconds.
  • the composite material forming method includes a mold having a molding surface for accommodating the composite material member and shaping the composite material member, and the mold is adapted to the shape of the molded surface. It is a composite material molding method using a composite material molding apparatus provided with a planar sheet heater provided along an installation position where the distance from the molding surface is constant, so as to be in contact with the molding surface. It has an installation step of installing the composite material member and a pressure heating step of pressurizing the composite material member by the mold and heating the composite material member by the sheet heater.

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Abstract

均一に金型の成形面を加熱し、サイクルタイムを短くすることができる複合材成形装置（１）を提供する。複合材成形装置（１）は、複合材部材（Ｗ）を収容して複合材部材（Ｗ）を賦形する成形面（３ａ，５ａ）を有する上型（３）及び下型（５）を備えている。上型（３）及び下型（５）は、成形面（３ａ，５ａ）の形状に合わせて成形面（３ａ，５ａ）との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のグラファイトヒータ（１０）を備えている。

Description

複合材成形装置及び複合材成形方法
　本開示は、繊維と樹脂とを含む複合材部材を成形する複合材成形装置及び複合材成形方法に関するものである。
　航空機等の構造部材として複合材部材が用いられる。複合材部材は、繊維と樹脂とを含み、加圧及び加熱を行う複合材成形装置によって所望形状に賦形されて成形品とされる。
　特許文献１には、強化繊維と熱可塑性樹脂を含む成形材を上型と下型の間で圧縮するプレス装置が開示されている。下型と上型の内部のキャビティ面の近傍には温調媒体の流路が設けられている。温調媒体の流路には、加熱媒体や冷却媒体が流されるようになっている。
特許第６５７８０３０号公報
　特許文献１のプレス装置は、温調媒体の流路を熱源として上型及び下型を加熱するようになっている。しかし、熱源となる温調媒体の流路が離散的に配置されているので、成形面を均一に加熱することができない。
　また、熱源である温調流体の流路から離れている位置では、その位置における成形面の温度の応答性が悪くなるためサイクルタイムが長くなる。
　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、均一に金型の成形面を加熱し、サイクルタイムを短くすることができる複合材成形装置及び複合材成形方法を提供することを目的とする。
　本開示の一態様に係る複合材成形装置は、複合材部材を収容して該複合材部材を賦形する成形面を有する金型を備え、前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータを備えている。
　本開示の一態様に係る複合材成形方法は、複合材部材を収容して該複合材部材を賦形する成形面を有する金型を備え、前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータを備えている複合材成形装置を用いた複合材成形方法であって、前記成形面に接触するように複合材部材を設置する設置工程と、前記金型によって前記複合材部材を加圧するとともに、前記シートヒータによって前記複合材部材を加熱する加圧加熱工程と、を有する。
　均一に金型の成形面を加熱し、サイクルタイムを短くすることができる。
本開示の一実施形態に係る複合材成形装置の要部を示した縦断面図である。 図１のII部における部分拡大図である。 グラファイトヒータの層構成を示した縦断面図である。 グラファイトヒータを模式的に示した平面図である。 成形工程における温度履歴を示したグラフである。 本実施形態と参考例とのサイクルタイムの比較を示したグラフである。 図１の変形例を示した縦断面図である。
　以下に、本開示に係る一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１には、本実施形態に係る複合材部材Ｗの複合材成形装置１の要部が模式的に示されている。この複合材成形装置１を用いて所望形状の複合材部材Ｗの成形品を製造する。
　複合材部材Ｗは、樹脂と炭素繊維等の繊維とを含む複合材料から構成されている。複合材部材Ｗは、例えば航空機や、船舶、車両等の構造部材として用いることができる。なお、本実施形態において説明する複合材部材Ｗは、硬化前の状態とされている。
　複合材部材Ｗは、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。ただし、熱硬化性樹脂であっても良い。複合材部材Ｗに用いられる複合材料としては、例えば、炭素繊維強化プラスチック（CFRP）、ガラス繊維強化プラスチック（GFRP：Glass　Fiber　Reinforced　Plastic）、アラミド繊維強化プラスチック（AFRP：Aramid　Fiber　Reinforced　Plastic）等が挙げられる。
　複合材成形装置１は、上型（金型）３と下型（金型）５とを備えている。上型３及び下型５は、金属製とされている。上型３は、上プレート７に対して固定されており、図示しない駆動装置によって矢印Ａ１方向に付勢される。下型５は、下プレート９に対して固定されており、図示しない駆動装置によって矢印Ａ２方向に付勢される。なお、下プレート９を固定しておき、上プレート７のみを変位させるようにしても良い。
　上型３の下面および下型５の上面には、それぞれ成形面３ａ，５ａが形成されている。上型３の成形面３ａと下型の成形面５ａとによってキャビティが形成される。キャビティ内に複合材部材Ｗが設置されて加圧及び加熱されることによって、成形面３ａ，５ａに対応した形状となるように複合材部材Ｗが賦形される。
　複合材部材Ｗは図１のように横断面視した場合にハット型の形状となるように賦形される。したがって、成形面３ａ，５ａは、ハット型となるように複数の屈曲部を有する形状となっている。なお、複合材部材Ｗの形状は、横断面視形状がハット型に限定させるものではなく、Ｌ形やＺ形等の他の横断面形状であっても良い。
　上型３及び下型５は、それぞれ、成形面３ａ，５ａ側の近傍に、グラファイトヒータ（シートヒータ）１０及び断熱シート１２を備えている。具体的には、図２に図１のII部を拡大して示すように、成形面３ａ，５ａ側から順に、成形面３ａ，５ａを構成する表面層３ｂ，５ｂと、グラファイトヒータ１０と、断熱シート１２とが配置されている。
　表面層３ｂ、５ｂは、金型母材と同じ金属とされている。表面層３ｂ，５ｂの裏面側にグラファイトヒータ１０が設置される。
　グラファイトヒータ１０は、面状とされており、成形面３ａ，５ａの形状に合わせて成形面３ａ，５ａとの距離が一定となる設置位置に沿って設けられている。すなわち、図１のように横断面視したときのグラファイトヒータ１０の形状は、成形面３ａ，５ａに対して相似形状となっている。成形面３ａ，５ａとグラファイトヒータ１０との距離は、例えば２ｍｍ以上１０ｍｍ以下とされている。グラファイトヒータ１０の厚さは、例えば０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とされる。
　グラファイトヒータ１０は、図３に示されているように、グラファイトとされた発熱部１０ａの表面及び裏面を、絶縁層１０ｂで挟んで一体とした構造とされている。
　発熱部１０ａは、グラファイトとされている。グラファイトは、例えばポリイミドフィルムを焼成することによって得ることができる。発熱部１０ａにグラファイトを用いることによって、短い加熱時間と高い到達温度を実現することができる。例えば、約０．２秒の加熱時間で１３００℃まで到達させることができる。
　絶縁層１０ｂは、電気的な絶縁性を有する材料とされており、例えば耐熱性を有する樹脂、好適にはポリイミドフィルムが用いられる。
　図４には、面状とされたグラファイトヒータ１０が模式的に示されている。絶縁層１０ｂは矩形状とされている。発熱部１０ａは、矩形状とされた絶縁層１０ｂの面全体にわたって設けられるように、１本の線状部が蛇行しかつ折り返すように配置されている。発熱部１０ａの両端部は電流及び/又は電圧が可変とされた直流電源１６に接続されている。
　直流電源１６の電流と電圧は、図示しない制御部によって制御される。制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
　図１や図２に示した断熱シート１２は、面状とされており、グラファイトヒータ１０の形状に沿って裏面側に配置されている。断熱シート１２の材質は、グラファイトシートとされている。断熱シート１２がグラファイトヒータ１０の裏面側に設けられることによって、図２の矢印で示すように、グラファイトヒータ１０の発熱を表面側（成形面３ａ，５ａ側）に集中させることができる。なお、断熱シート１２は省略することもできる。
　図１に示すように、グラファイトヒータ１０と断熱シート１２との間には、温度センサ１４が設けられている。温度センサ１４は、上型３及び下型５の複数の位置に設けられている。温度センサ１４の出力は制御部へ送信される。制御部では、温度センサ１４の各位置の出力に基づいて、直流電源１６の電流及び/又は電圧を制御する。
　図５には、複合材部材Ｗを複合材成形装置１に設置して賦形する１サイクルの温度履歴の一例が示されている。
　先ず、複合材部材Ｗを上型３及び下型５との間に設置する（設置工程）。
　そして、工程Ｓ１にて、複合材部材Ｗを各成形面３ａ，５ａに挟んだ状態で加圧する。これと同時に、複合材部材Ｗを所定温度まで短時間で昇温する（加圧加熱工程）。加熱温度としては、複合材部材Ｗに用いられる熱可塑性樹脂の融点が用いられ、例えば４００℃程度である。
　次に、工程Ｓ２にて、制御部によって電流及び/又は電圧を調整しながら所定温度に維持される。この工程Ｓ２の間に複合材部材Ｗに賦形が行われる。
　そして、工程Ｓ３にて、複合材部材Ｗが冷却される。冷却は、制御部によって電流及び/又は電圧を減じ、上型３及び下型５から外部への放熱によって行われる。
　以上説明した本実施形態の作用効果は以下の通りである。
　上型３及び下型５の各成形面３ａ，５ａの形状に合わせて成形面３ａ，５ａとの距離が一定となる設置位置に沿って面状のグラファイトヒータ１０を設けることとした。これにより、成形面３ａ，５ａの各位置に対して均等に加熱を行うことができるので、複合材部材Ｗの賦形を行うサイクルタイムを短くすることができる。
　例えば、図６に示すように、特許文献１で示したような熱媒体を用いた加熱では、破線で示すように昇温時間及び降温時間が長いのでサイクルタイムＴ２が、本実施形態のサイクルタイムＴ１に対して長い。本実施形態では、面状のグラファイトヒータ１０を用いることとしたので、昇温時間が各段に早くなり、サイクルタイムＴ１を大幅に短縮することができる。
　グラファイトヒータ１０の背面側に面状の断熱シート１２を設けることとした。これにより、グラファイトヒータ１０の発熱を効率的に成形面３ａ，５ａ側に導くことができるので、サイクルタイムを更に短くすることができる。
　なお、本実施形態は、図７に示すように変形することができる。具体的には、上型３及び下型５のそれぞれに冷却部１８を設ける。冷却部１８としては、例えば冷却水等の冷却媒体が流れる冷却流路が挙げられる。冷却部１８は、断熱シート１２の背面側に設けられている。冷却部１８の冷却量（例えば冷却媒体の流量や温度）は、制御部によって調整される。冷却部１８によって、成形面３ａ，５ａから複合材部材Ｗに伝達する加熱量や上型３及び下型５の放熱量を制御することができる。
　また、本実施形態ではグラファイトヒータ１０を用いることとしたが、グラファイトヒータ１０に代えて、ステンレスシートヒータ等の面状の電気ヒータを用いても良い。
　また、図１及び図７に示した実施形態では、複合材部材Ｗの両端が上型３及び下型５から側方にはみ出した状態となっている。これら複合材部材Ｗの両端は、賦形時の掴み代として用いることができる。これら掴み代を図示しない治具で挟んで賦形時に複合材部材Ｗに対して水平方向（面内方向）に張力を付与することができる。なお、複合材部材Ｗの両端の掴み代は必須ではなく、上型３及び下型５から両端がはみ出さないように複合材部材Ｗを設置しても良い。
　以上説明した各実施形態に記載の複合材成形装置及び複合材成形方法は、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成形装置（１）は、複合材部材（Ｗ）を収容して該複合材部材を賦形する成形面（３ａ，５ａ）を有する金型（３，５）を備え、前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータ（１０）を備えている。
　金型に対して、該金型の成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って面状のシートヒータを設けることとした。これにより、成形面の各位置に対して均等に加熱を行うことができるので、複合材部材の賦形を行うサイクルタイムを短くすることができる。
　さらに、本開示の一態様に係る複合材成形装置では、前記金型は、前記成形面から見て前記シートヒータの背面側に、面状の断熱シート（１２）を備えている。
　シートヒータの背面側に面状の断熱シートを設けることとした。これにより、シートヒータの発熱を効率的に成形面側に導くことができるので、サイクルタイムを更に短くすることができる。
　さらに、本開示の一態様に係る複合材成形装置では、前記成形面から見て前記断熱シートの背面側に、前記金型を冷却する冷却部（１８）が設けられている。
　断熱シートの背面側に冷却部を設けることによって金型を冷却することとした。これにより、成形面から複合材部材に伝達する加熱量や金型の放熱量を制御することができる。
　さらに、本開示の一態様に係る複合材成形装置では、前記シートヒータに供給する電流及び/又は電圧を制御する制御部を備えている。
　シートヒータに供給する電流及び/又は電圧を制御する制御部によって、金型内に設置された複合材部材の加熱及び放熱を制御することができる。
　さらに、本開示の一態様に係る複合材成形装置では、前記シートヒータは、グラファイトとされた発熱部（１０ａ）と、該発熱部を挟んで固定する絶縁層（１０ｂ）とを備えている。
　シートヒータをグラファイトヒータとした。すなわち、シートヒータを、グラファイトとされた発熱部と、発熱部を挟んで固定する絶縁層とを備えた構造とした。発熱部をグラファイトとすることによって、短い加熱時間と高い到達温度を実現することができる。例えば、グラファイトとされた発熱部は、約０．２秒の加熱時間で１３００℃まで到達させることができる。
　本開示の一態様に係る複合材成形方法は、複合材部材を収容して該複合材部材を賦形する成形面を有する金型を備え、前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータを備えている複合材成形装置を用いた複合材成形方法であって、前記成形面に接触するように前記複合材部材を設置する設置工程と、前記金型によって前記複合材部材を加圧するとともに、前記シートヒータによって前記複合材部材を加熱する加圧加熱工程と、を有する。
１　複合材成形装置
３　上型（金型）
３ａ　成形面
３ｂ　表面層
５　下型（金型）
５ａ　成形面
５ｂ　表面層
７　上プレート
９　下プレート
１０　グラファイトヒータ（シートヒータ）
１０ａ　発熱部
１０ｂ　絶縁層
１２　断熱シート
１４　温度センサ
１６　直流電源
１８　冷却部
Ｗ　複合材部材

Claims (6)

  1. 　複合材部材を収容して該複合材部材を賦形する成形面を有する金型を備え、
    　前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータを備えている複合材成形装置。
  2. 　前記金型は、前記成形面から見て前記シートヒータの背面側に、面状の断熱シートを備えている請求項１に記載の複合材成形装置。
  3. 　前記成形面から見て前記断熱シートの背面側に、前記金型を冷却する冷却部が設けられている請求項２に記載の複合材成形装置。
  4. 　前記シートヒータに供給する電流及び/又は電圧を制御する制御部を備えている請求項１から３のいずれかに記載の複合材成形装置。
  5. 　前記シートヒータは、グラファイトとされた発熱部と、該発熱部を挟んで固定する絶縁層とを備えている請求項１から４のいずれかに記載の複合材成形装置。
  6. 　複合材部材を収容して該複合材部材を賦形する成形面を有する金型を備え、
    　前記金型は、前記成形面の形状に合わせて該成形面との距離が一定となる設置位置に沿って設けられた面状のシートヒータを備えている複合材成形装置を用いた複合材成形方法であって、
    　前記成形面に接触するように前記複合材部材を設置する設置工程と、
    　前記金型によって前記複合材部材を加圧するとともに、前記シートヒータによって前記複合材部材を加熱する加圧加熱工程と、
    　を有する複合材成形方法。
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