(57)【要約】【課題】ココンソリデーションツールを提供する。【解決手段】ココンソリデーションツールは、一つ以上の熱可塑性部品を受け、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション温度を印加する加熱アセンブリと、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、一つ以上の熱可塑性部品のうちの少なくとも一つを支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成された支持挿入体と、を含み、加熱アセンブリと圧力ブラダーのうちの少なくとも一つが支持挿入体を受けるような形状にされる。【選択図】図１
2020152110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するためのココンソリデーションツールであって、
熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子を受けてコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリと、
前記加熱アセンブリ内に配置され、前記熱可塑性機体スキンと前記一つ以上の熱可塑性補強用素子にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、
前記加熱アセンブリ内に配置され、前記一つ以上の熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲む複数の支持挿入体と、を備え、
前記圧力ブラダーと前記複数の支持挿入体が熱伝導性である、ココンソリデーションツール。
【請求項２】
前記圧力ブラダーが、前記圧力ブラダーが加圧された際に前記熱可塑性機体スキンと前記一つ以上の熱可塑性補強用素子を共に圧着するように構成され、
前記圧力ブラダーが、前記圧力ブラダーが加圧された際に前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している前記一つ以上の熱可塑性補強用素子と前記熱可塑性機体スキンを圧着するように構成されている、請求項１に記載のココンソリデーションツール。
【請求項３】
前記複数の支持挿入体が、前記圧力ブラダーが加圧された際に該支持挿入体内の各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加するように構成されている、請求項２に記載のココンソリデーションツール。
【請求項４】
前記圧力ブラダーが、前記複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを備え、
前記複数の支持挿入体が、前記圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された前記圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と前記複数のキャビティの物理的制約に応じて該支持挿入体内に含まれる各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加するように構成されている、請求項２又は３に記載のココンソリデーションツール。
【請求項５】
前記加熱アセンブリ内に配置された前記圧力ブラダーと前記複数の支持挿入体と前記一つ以上の熱可塑性補強用素子が、前記加熱アセンブリ内に前記熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定する、請求項４に記載のココンソリデーションツール。
【請求項６】
前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが、前記複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを備え、
前記複数の支持挿入体が、前記圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された前記圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と前記複数のキャビティの物理的制約に応じて該支持挿入体内に含まれる各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加するように構成されている、請求項３から５のいずれか一項に記載のココンソリデーションツール。
【請求項７】
前記加熱アセンブリ内に配置された前記複数の支持挿入体と前記一つ以上の熱可塑性補強用素子が、前記複数のキャビティを備える前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと共に、前記加熱アセンブリ内に前記熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定する、請求項６に記載のココンソリデーションツール。
【請求項８】
回転マンドレルを更に備え、
前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが前記回転マンドレルによって支持されている、請求項３から７のいずれか一項に記載のココンソリデーションツール。
【請求項９】
熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するための方法であって、
一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリ内に圧力ブラダーを配置することと、
前記圧力ブラダーの上方に熱可塑性機体スキンを配置することと、
複数の支持挿入体内に複数の熱可塑性補強用素子を配置することと、
前記加熱アセンブリ内に前記複数の支持挿入体を配置することと、
コンソリデーション圧力とコンソリデーション温度を印加することと、を備え、
各支持挿入体が、各熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成され、
前記圧力ブラダーが、前記コンソリデーション圧力が印加された際に、前記熱可塑性機体スキンと前記複数の熱可塑性補強用素子を共に圧着するように構成され、
前記圧力ブラダーが、前記コンソリデーション圧力が印加された際に、前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つに接触している前記複数の熱可塑性補強用素子と前記熱可塑性機体スキンを圧着するように構成され、
前記支持挿入体が、前記コンソリデーション圧力が印加された際に、前記熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、方法。
【請求項１０】
前記圧力ブラダーと前記一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが、前記複数の支持挿入体を支持して受ける複数のキャビティを備え、
前記支持挿入体が、前記コンソリデーション圧力と前記複数のキャビティの物理的制約に応じて該支持挿入体内に含まれる前記熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数の熱可塑性補強用素子が、前記複数の支持挿入体内に配置される際に部分的にコンソリデーションされた及び／又はタッキングされたプリフォーム状態にあり、
前記支持挿入体が、前記コンソリデーション圧力が印加された際に、前記熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加して、前記熱可塑性補強用素子を完全にコンソリデーションする、請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して複合材構造体の形成に係り、特に複数の熱可塑性部品を一体成形された構造体にココンソリデーション（ｃｏ‐ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎ）するためのシステムと方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合材は、二つ以上の機能性構成要素を共に溶融（又はコンソリデーション）させて組み合わせることによって生成される強固で軽量な物質である。例えば、複合材は、樹脂マトリクス中に複合させた強化繊維を含み得る。複合材に使用される樹脂は、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含み得る。熱可塑性複合材は、溶融温度に加熱すると柔らかくなり、冷却すると硬く又は固化し得て、熱硬化性物質とは異なり最終的な構造にするための更なる架橋を必要としない。
【０００３】
熱可塑性複合材は、多様な応用において使用される際に熱硬化性複合材に対して多数の利点を提供する。こうした利点として、原材料の特別な保存や冷蔵保存が必要ないこと、最終的な複合材部品の構造に成形するために原材料を硬化させる必要がないこと、高速処理サイクルの実現可能性、何度も再成形可能な熱可塑性複合材で部品を作製してより柔軟な製造オプションを可能にすることが挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、熱可塑性複合材製の部品は、機械的留め具、接着剤又は溶接を用いて接合されている。しかしながら、熱可塑性複合材部品を用いてより大型で複雑な構造体が生産されるようになって来ているので、複数の個別部品を共に接合又はココンソリデーションするためのより効率的な新たな方法が必要とされている。具体的には、複数の熱可塑性複合材部品を一体成形された構造体にココンソリデーションするためのより高速で効率的なシステムと方法が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本概要は、本開示の一つ以上の実施形態の一部例の単純な概要を単に紹介するものである。本概要は総括ではなく、本教示の要部や重要な要素を特定するものでもなく、本開示の範囲を定めるものでもない。むしろ、本概要の目的は、以下の詳細な説明の前置きとして単純な形式で一つ以上のコンセプトを単に示すものである。
【０００６】
本開示で実現される上記及び／又は他の例と有用性は、以下のココンソリデーションツールを提供することによって達成され得る。本ココンソリデーションツールは、一つ以上の熱可塑性部品を受けて、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面を含む加熱アセンブリと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品のうちの少なくとも一つを支持する支持挿入体と、を含み、圧力ブラダーと支持挿入体のうちの少なくとも一つが熱伝導性であり、支持挿入体は一つ以上の熱可塑性部品のうちの少なくとも一つを支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成され、一つ以上の加熱面と圧力ブラダーとのうちの少なくとも一つが支持挿入体を受けて支持するような形状にされる。
【０００７】
本明細書において、コンソリデーション温度を印加することは、コンソリデーション温度に設定された一つ以上の加熱面を提供することによって、一つ以上の熱可塑性部品及び／又は熱可塑性機体スキン及び／又は熱可塑性補強用素子等の構成要素を熱に晒すことを備え得る。
【０００８】
本明細書において、コンソリデーション圧力を印加することは、圧力ブラダーを膨張又は加圧することによって、任意で所定の圧力に加圧することによって、一つ以上の熱可塑性部品及び／又は熱可塑性機体スキン及び／又は熱可塑性補強用素子等の構成要素を圧力に晒すことを備え得る。
【０００９】
圧力ブラダーは、圧力ブラダーが加圧された際に、一つ以上の熱可塑性部品を共に圧着するように構成され得て、また、圧力ブラダーは、圧力ブラダーが加圧された際に、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している一つ以上の熱可塑性部品を圧着するように構成され得る。
【００１０】
支持挿入体は、圧力ブラダーが加圧された際に、支持挿入体内の熱可塑性部品に圧密圧力を印加し得る。
【００１１】
本開示で実現される上記及び／又は他の例と有用性は、以下の熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するココンソリデーションツールを提供することによっても達成され得る。本ココンソリデーションツールは、熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子を受けてコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面を含む加熱アセンブリと、加熱アセンブリ内に配置され、熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲む複数の支持挿入体と、を含み、圧力ブラダーと複数の支持挿入体は熱伝導性である。
【００１２】
圧力ブラダーは、圧力ブラダーが加圧された際に、熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性スキンを共に圧着するように構成され得て、また、圧力ブラダーは、圧力ブラダーが加圧された際に、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している一つ以上の熱可塑性補強用素子と熱可塑性機体スキンを圧着するように構成され得る。
【００１３】
複数の支持挿入体は、圧力ブラダーが加圧された際に、支持挿入体内の各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加し得る。
【００１４】
圧力ブラダーは、複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを含み得て、複数の支持挿入体は、圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と複数のキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれる各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する。
【００１５】
加熱アセンブリ内に配置されると、圧力ブラダーと複数の熱伝導性の支持挿入体と一つ以上の熱可塑性補強用素子は、加熱アセンブリ内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定し得る。
【００１６】
一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つは、複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを含み得て、複数の支持挿入体は、圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と複数のキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれる各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加し得る。
【００１７】
加熱アセンブリ内に配置されると、複数の熱伝導性の支持挿入体と一つ以上の熱可塑性補強用素子は、複数のキャビティを含む一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと共に、加熱アセンブリ内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定し得る。
【００１８】
本ココンソリデーションツールは回転マンドレルを更に含み得て、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが回転マンドレルによって支持される。
【００１９】
本開示で実現される上記及び／又は他の例と有用性は、以下の熱可塑性部品をコンソリデーションするための方法を提供することによっても達成され得る。本方法は、加熱アセンブリ内に圧力ブラダーを配置することと、圧力ブラダーの上方に第一熱可塑性部品を配置することと、支持挿入体内に第二熱可塑性部品を配置することと、加熱アセンブリ内に支持挿入体を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することと、を含み、支持挿入体は、第二熱可塑性部品を支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成される。
【００２０】
加熱アセンブリは一つ以上の加熱面を含み得て、圧力ブラダーは、コンソリデーション圧力が印加された際に、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している第二熱可塑性部品と第一熱可塑性部品を圧着するように構成され得る。
【００２１】
圧力ブラダーは、コンソリデーション圧力が印加された際に、第一熱可塑性部品と第二熱可塑性部品を共に圧着するように構成され得て、支持挿入体は、コンソリデーション圧力が印加された際に、第二熱可塑性部品に圧密圧力を印加し得る。
【００２２】
圧力ブラダーと一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つは、支持挿入体を支持して受けるキャビティを含み得る。
【００２３】
支持挿入体は、コンソリデーション圧力とキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれる第二熱可塑性部品に圧密圧力を印加し得る。
【００２４】
圧力ブラダーの上方に第一熱可塑性部品を配置することは、圧力ブラダーの上方に第一熱顔性部品を形成することを含み得る。
【００２５】
第一熱可塑性部品は、自動テープ敷設（ＡＴＬ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｔａｐｅ  ｌａｙｉｎｇ）プロセスと自動繊維配置（ＡＦＰ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）プロセスとのうちの少なくとも一方によって形成され得る。
【００２６】
加熱アセンブリは、第一熱可塑性部品の形成を促進する回転マンドレルを更に含み得る。
【００２７】
本開示で実現される上記及び／又は他の例と有用性は、以下の熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するための方法を提供することによっても達成され得る。本方法は、一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリ内に圧力ブラダーを配置することと、圧力ブラダーの上方に熱可塑性機体スキンを配置することと、複数の支持挿入体内に複数の熱可塑性補強用素子を配置することと、加熱アセンブリ内に複数の支持挿入体を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することと、を含み、各支持挿入体は各熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成され、圧力ブラダーはコンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性機体スキンと複数の熱可塑性補強用素子を共に圧着するように構成され、圧力ブラダーはコンソリデーション圧力が印加された際に一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している複数の熱可塑性補強用素子と熱可塑性機体スキンを圧着するように構成され、支持挿入体はコンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する。
【００２８】
圧力ブラダーと一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つは複数の支持挿入体を支持して受ける複数のキャビティを含み得て、支持挿入体はコンソリデーション圧力と複数のキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれる熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加し得る。
【００２９】
複数の熱可塑性補強用素子は、複数の支持挿入体内に配置された際に部分的にコンソリデーションされた（タッキングされた）プリフォーム状態であり得て、支持挿入体は、コンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加して、熱可塑性補強用素子を完全にコンソリデーションし得る。
【００３０】
複数の熱可塑性補強用素子は、揃えられたスカーフ継ぎ接合界面を有する複数の個別セグメントであり得て、個別セグメントが、コンソリデーション圧力が印加された際に揃えられたスカーフ継ぎ接合界面に沿って互いに溶融し得る。
【００３１】
更なる適用分野は、以下与えられる詳細な説明から明らかとなるものである。詳細な説明と具体的な例は単に例示目的のものであって、限定的なものではないことを理解されたい。
【００３２】
添付図面は、本明細書に組み込まれてその一部を成すものであり、本教示の実施形態を例示し、明細書と共に本開示の原理を説明するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図２】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図３】本開示の実施形態に係るコンソリデーション温度を示す。
【図４】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。
【図５】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図６】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図７】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図８】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。
【図９】本開示の実施形態に係る熱可塑性構造体を示す。
【図１０】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１１】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１２】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１３】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。
【図１４】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１５】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１６】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツールを示す。
【図１７】本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。
【図１８】本開示の実施形態に係る熱可塑性構造体を示す。
【図１９】航空機の製造と整備方法の流れ図を示す。
【図２０】航空機のブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図面の一部詳細は、厳密な構造精度と細部と縮尺を維持するよりもむしろ本開示の理解を促進するために単純化されて描かれている。
【００３５】
以下、添付図面に例が示されている本教示の例示的な実施形態を詳細に参照する。一般的に、同じ参照番号は図面全体にわたって同じ又は同様の部分を指称するのに用いられている。
【００３６】
熱可塑性複合材は多様な部品や構造に使用可能である。例えば、航空機の場合、熱可塑性複合材はボディパネル、スパー、リブ、ストリンガー、そして航空機の翼や機体の他の構造に使用可能である。同様に、熱可塑性複合材の部品や構造体は、船舶、戦車、人員搬送車、列車、宇宙船、人工衛星、潜水艦、自動車等に使用可能である。
【００３７】
従来では、個別の熱可塑性複合材部品が、機械的留め具、接着剤、溶接等を用いてより大型の構造体に共に接合され得る。例えば、機械的留め具を用いて、リブやストリンガーをボディパネルに取り付け得る。
【００３８】
本発明者は、熱可塑性複合材製の複数の部品を一つの構造体にココンソリデーションするための新たな方法とシステムを開発した。例えば、本開示は、二つ以上の熱可塑性複合材部品（以下、「熱可塑性部品」とも称される）を一つの熱可塑性複合材構造体（以下、「熱可塑性構造体」とも称される）にココンソリデーションする方法を提供する。熱可塑性構造体は一体成形され得る。例えば、留め具や接着剤を使用せずに、熱可塑性構造体を単一の一体成形された熱可塑性構造体にココンソリデーションし得る。
【００３９】
本願において、「一体成形」との用語は、個別の複数の部品から単一の構造体を成形することを意味し、単に相互接続された部品から形成された部品とは区別され得る。一部実施形態では、「一体成形」は、モノリシックや単一熱可塑性構造体のことを記述する。
【００４０】
本開示の熱可塑性複合材として、一方向テープ熱可塑性複合材、織物熱可塑性複合材、又はこれら両方の組み合わせが挙げられる。また、熱可塑性複合材として、熱可塑性複合材スリット一方向テープ／トウも挙げられ、これは、典型的には、編み工程や、自動繊維配置プロセス等に使用され得る。
【００４１】
熱可塑性複合材の厚さは、熱可塑性部品全体にわたって一定であるか又は変化し得る。例えば、一方向テープ熱可塑性複合材を織物熱可塑性複合材の上に選択された箇所において配置して、その結果物の熱可塑性部品の厚さを変化させ得る。他の例では、熱可塑性部品は、一定の厚さで織物熱可塑性複合材のみを含み得る。また、熱可塑性部品は、熱可塑性部品の厚さを変化させ得るプライドロップやプライの追加部を含み得る。
【００４２】
熱可塑性複合材は、当業界において一般的に使用されている多種多様な熱可塑性樹脂を含み得て、熱可塑性ポリエーテルイミド（ウルテムというブランド名のポリエーテルイミド等）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリプロパレン、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアリールエーテルケトン（ＰＡＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、が挙げられるがこれらに限定されず、また、強化繊維は、多様なグレードのガラス繊維や炭素繊維等の一般的に用いられている強化用繊維を含み得る。
【００４３】
一部実施形態では、熱可塑性部品は、コアを含むハイブリッド熱可塑性複合材ラミネートであり得る。コアがハイブリッド熱硬化性部品の構造を補強し得る。コアはチタン等の金属であり得る。例えば、熱可塑性部品は、ワイア織り込み織物（ＩＷＷＦ，ｉｎｔｅｒｗｏｖｅｎ  ｗｉｒｅ  ｆａｂｒｉｃ）やエキスパンド銅箔（ＥＣＦ，ｅｘｐａｎｄｅｄ  ｃｏｐｐｅｒ  ｆｏｉｌ）として実施され得る。また、熱可塑性部品は、熱可塑性パネル同士に間にチタンコアが挟まれたものや、金属又は補強用コアを備えた熱可塑性スキンパネルとしても実施され得る。
【００４４】
熱可塑性部品は、一つ以上の複合材レイアップ工程（プロセス）を用いて形成され得る。例えば、一つ以上の複合材レイアップ工程は、編み工程、テープレイアップ工程、トウレイアップ工程、又は他の所望の複合材レイアップ工程を含み得る。
【００４５】
複合材レイアップ工程は、レーザー支援繊維配置プロセスを含み得る。例えば、レーザー支援繊維配置設備を用いて、熱可塑性複合材を敷設し得る。レーザー支援繊維配置設備は、熱可塑性複合材が敷設されるにつれて、レーザーを用いて熱可塑性複合材の部分をタッキング（留める）ことができる。熱可塑性複合材をレーザーでタッキングすることによって、熱可塑性複合材の複数のプライが、互いに位置を維持し又は実質的に維持し得る。他の実施形態では、熱可塑性複合材のプライをタッキングすることは、典型的には自動テープ敷設（ＡＴＬ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｔａｐｅ  ｌａｙｉｎｇ）プロセスで使用されているもの等の超音波補助法を含み得る。
【００４６】
本開示において熱可塑性部品を形成するために自動プロセスや半自動プロセスも使用され得る。例えば、自動テープ敷設（ＡＴＬ）プロセスや自動繊維配置（ＡＦＰ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）プロセスを用いて、型の上にテープやトウを一層又は複数層で敷設して、熱可塑性部品を形成し得る。
【００４７】
形成後に、本開示のココンソリデーションツールを用いて、一つ以上の熱可塑性部品を熱可塑性構造体にココンソリデーションし得る。
【００４８】
一部実施形態では、ココンソリデーションツール内に配置する前に、熱可塑性部品を完全にコンソリデーションし得る。他の実施形態では、ココンソリデーションツール内に配置する前に、熱可塑性部品を部分的にコンソリデーションし得る。更に他の実施形態では、熱可塑性部品は、ココンソリデーションツール内に配置する前においてプリプレグやプリフォームであり得る。本願において、「プリプレグ」との用語は、樹脂を含浸された一方向繊維を含む加工の準備ができている部品のことを称する。また、「プリプレグ」は、熱可塑性物質の単一のプライのことも称し得る。本願において、「プリフォーム」との用語は、完全にコンソリデーションさせる前に所望の形状に予め成形された熱硬化性複合材レイアップのことを称する。
【００４９】
本願において、「部分的にコンソリデーション」との用語は、コンソリデーションされた熱可塑性部品と比較して高い多孔度を有する熱可塑性部品のことを称する。一部実施形態では、部分的にコンソリデーションされた熱可塑性部品やプリフォームの熱可塑性部品の多孔度は、完成品の熱可塑性部品の多孔度品質標準を超える。
【００５０】
熱可塑性部品は、熱可塑性ボディパネルやスキンを含み得る。例えば、熱可塑性部品は、航空機の機体用のフルバレル、ハーフバレル、又はより小さなパネルセグメントの熱可塑性部品を含み得る。
【００５１】
熱可塑性スキンは、輪郭を付けた回転マンドレルにフルバレルをレイアップすることを用いて形成され得る。熱可塑性スキンは、自動繊維配置（ＡＦＰ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｆｉｂｅｒ  ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）をレーザー補助タッキングと共に用いた、又は自動テープレイアップ（ＡＴＬ，ａｕｔｏｍａｔｅｄ  ｔａｐｅ  ｌａｙｕｐ）を超音波補助タッキングと共に用いた部分的レイアップコンソリデーションによって形成され得る。マンドレル表面は滑らかであり、スキンプライパッドアップ、ストリンガー、又は他の補強用素子のために揃えられた凹部特徴を有さずに標準的な機体又はボディの断面を模倣するものとなり得る。熱可塑性スキンはフルボディバレルとして形成され得て、また、より大型の熱可塑性構造体にココンソリデーションするための半分又はより小さなスキン部分にトリミングされ得るが、これらについては以下で更に説明する。
【００５２】
また、熱可塑性スキンは、平坦なスキンパネルレイアップを用いて形成されて、機体やボディの輪郭に巻かれ得る。熱可塑性スキンは、ＡＦＰをレーザー補助タッキングと共に用いた、又はＡＴＬを超音波補助タッキングと共に用いた部分的レイアップコンソリデーションによって形成され得る。例えば、熱可塑性スキンパネルを平坦なツール表面に配置し得て、外側の熱可塑性プライがツール表面に対して底に配置される第一プライとなるようにし得る。レイアップが完了すると、平坦なスキンパネルを略３７０℃（略７００°Ｆ）を超える温度で赤外線ヒーターに通し、又は別の加熱装置（例えば、ブラダー、ブランケット、ローラー等）と接触させて、機体又はボディの輪郭に成形するための前提条件を整え得る。例えば、加熱されたスキンパネルが１８０°回転するマンドレルに取り付けられ、滑らかな輪郭が付いたマンドレル表面の周りに巻き付けられていくにつれて、ハーフバレルのスキンパネルを形成し得る。代わりに、その形成プロセスは、制御された方法において、輪郭が付いたマンドレル表面を予め加熱されたスキンパネルで覆うことを含み得る。形成後に輪郭が付いた熱可塑性スキンは、以下で説明するように他の熱可塑性部品と共にココンソリデーションする準備が整ったものとなり得る。
【００５３】
また、熱可塑性スキンは、ココンソリデーションされるように個別に予め形成され予めコンソリデーションされた部分的スキンレイアップのラミネート積層体を用いても形成され得る。つまり、熱可塑性スキンは、以下で説明するココンソリデーションツール内において一度に熱可塑性構造体にココンソリデーションされる個別の熱可塑性サブ部品で形成され得る。例えば、一方向（ＵＤ，ｕｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）熱可塑性テープ又は織物熱可塑性物質で構成され完全な面積を有する熱可塑性プライのシーケンスが或る輪郭に予めコンソリデーションされ予め形成され得る。パッドアップでの部分的な中間ラミネートプライのシーケンスが、ドアの周囲部や窓ベルト等の個別「ダブラーキット」に予めコンソリデーションされ得る。次いで、各ダブラーレイアップキットを、ＡＦＰをレーザー補助タッキングと共に用いて、又はＡＴＬを超音波補助タッキングと共に用いて部分的に予めコンソリデーションさせ得る。次いで、以下で説明するココンソリデーションツール内で各完全な面積を有するプライと部分的なダブラープライキットを組み立て、次いで、単一の熱可塑性構造体にココンソリデーションし得る。熱可塑性スキンに加えて、追加の熱可塑性部品をココンソリデーションツールに追加して、結果物の熱可塑性構造体に含ませ得る。
【００５４】
大型ボディについては、小型で扱い易い熱可塑性スキンのピース又は「ゴア」を用いても、熱可塑性スキンを形成し得る。各ゴアは、ＡＦＰをレーザー補助タッキングと共に用いて、又はＡＴＬを超音波補助タッキングと共に用いて、部分的に予めコンソリデーションされ得る。各ゴアには予め輪郭が付けられ得る。ゴアのレイアップは、隣接するゴアパネルをスカーフ継ぎで接合させることを可能にするように揃えられてスタガード配置され得る。ゴアは、スカーフ継ぎ接合部を重ねてココンソリデーション後に単一のパネルに溶融することを可能にするように揃えられてココンソリデーションツール内に直接配置され得る。一部実施形態では、各ゴアは、完全で希望通りのレイアッププライ厚さの積層体を含み得て、任意の箇所のプライドロップや追加的な特徴部を含み得る。他の実施形態では、各ゴアは、所望のレイアッププライ厚さの積層体の一部のみを含み得て、各ゴアを他の部分的な厚さのゴアや完全なパネル面積のプライ（上述のようなもの）と重ねて、以下で説明するプロセスによるココンソリデーション後に所望の一体パネル積層厚さに共に溶融され得る。
【００５５】
熱可塑性部品は、熱可塑性ストリンガー又は他の補強用素子（例えば、補強材、シアタイ、フレーム、リブ等）を含み得る。例えば、以下で説明するように、一つ以上の熱可塑性ストリンガー又は補強用素子を熱可塑性スキンと共にココンソリデーションツール内に配置して、ココンソリデーションされた熱可塑性構造体を形成し得る。ココンソリデーションされた熱可塑性構造体は、補強用素子と一体成形された熱可塑性ボディパネルとなり得る。
【００５６】
熱可塑性ストリンガー（又は他の補強用素子）は、熱可塑性複合材を目的のプロファイル形状（例えば、ハット型、Ｚ字型、Ｃ字型、Ｌ字型等）に加熱及び圧着成形することによって、形成され得る。一部実施形態では、熱可塑性複合材は、圧着成形プロセスの前に完全にコンソリデーションされ得る。他の実施形態では、熱可塑性ストリンガーは、熱可塑性ラミネートのタッキング又は編み込みで部分的にコンソリデーションされた状態となり得て、完全にコンソリデーションさせるための二次的なコンソリデーションプロセスを受け得る。上記二つのプロセスは、完全に予めコンソリデーションされた熱可塑性ストリンガーセグメントを、以下で説明されるような他の熱可塑性部品と共にココンソリデーションするための準備が整った許容可能なプリフォーム形状と厚さで生成し得る。
【００５７】
熱可塑性ストリンガー（又は他の補強用素子）は、熱可塑性複合材を目的のプロファイル形状に加熱及び圧着成形することによって形成され得る。熱可塑性ストリンガーは、熱可塑性ラミネートのタッキング又は編み込みで部分的にコンソリデーションされた状態となり得て、以下で説明されるように、完全なストリンガーのコンソリデーションのため及び／又は他の熱可塑性部品との完全なココンソリデーションのための十分なコンソリデーション圧力を与えるために二次的なココンソリデーションを受ける。一部実施形態では、部分的長さの熱可塑性ストリンガーをココンソリデーションツール内に入れて、熱可塑塑性ストリンガーが他の熱可塑性部品と共に単一の熱可塑性構造体にココンソリデーションされるのと同時に完全な長さのストリンガーにココンソリデーションされ得る。
【００５８】
一部実施形態では、長いストリンガーのスパン及び／又は高度に輪郭が付けられたストリンガー（又は他の補強用素子）が、揃えられてスタガード配置されたプライレイアップで短いストリンガーセグメントに分割することの利点を受け得る。例えば、熱可塑性ストリンガーのセグメント（又はサブ部品）又は補強用素子のセグメント（又はサブ素子）を、ココンソリデーションプロセス中にストリンガーセグメントをスカーフ継ぎで共に接合させるために揃えてココンソリデーションツール内に配置し得て、及び／又は、熱可塑性ストリンガー（又はストリンガーのセグメント）を熱可塑性スキン又は他の熱可塑性部品と共に一体成形された熱可塑性構造体にココンソリデーションするためにココンソリデーションツール内に配置し得る。
【００５９】
部分的な長さのストリンガーのセグメントは、完全に予めコンソリデーションされた状態であるか又は部分的にコンソリデーションされた状態（タッキング状態）であり、ココンソリデーションツール内に入れられる前に所望のストリンガープロファイル（例えば、ハット型、Ｚ字型、Ｃ字型、Ｌ字型等）に予め成形され得る。
【００６０】
上記では、熱可塑性スキンパネル、熱可塑性ストリンガーや補強用素子が例示的な熱可塑性部品として説明されているが、本開示はそれらに限定されず、他の種類の熱可塑性部品も使用可能である。例えば、ココンソリデーションされる熱可塑性部品として、ストリンガー、補強材、シアタイ、フレーム、リブ、スパー、フィッティング、ブラケット、機体補強用素子、翼のブレードや翼のエッジ等の翼素子、尾翼、エンジンナセル、動翼、自動車アセンブリ、医療デバイス、スポーツ用品等が挙げられる。
【００６１】
同様に、熱可塑性部品を作製するための多様な方法が上述されているが、本開示はそれらに限定されず、熱可塑性部品を作製するための他の方法も使用され得る。例えば、熱可塑性部品は、輪郭テープラミネート加工機（ＣＴＬＭ，ｃｏｎｔｏｕｒ  ｔａｐｅ  ｌａｍｉｎａｔｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）で形成され得る。
【００６２】
図１〜図２は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツール（金型）を示す。図１は、ココンソリデーションツール１００を開位置で示す。図２は、図１のココンソリデーションツールを閉位置で示す。図１〜図２に示されているように、ココンソリデーションツール１００は、加熱アセンブリ２００と、圧力ブラダー３００と、支持挿入体４００とを含み得る。支持挿入体は複数の支持挿入体４００として構成され得て、及び／又は、各支持挿入体４００が一つ以上の相補的な支持挿入体４００と４０２を備え得る。
【００６３】
ココンソリデーションツール１００は、一つ以上の熱可塑性部品５００を熱可塑性構造体６００にコンソリデーションするように構成される。熱可塑性構造体６００は一体成形され得る。本願において、ココンソリデーションとは、熱可塑性部品の少なくとも一部の中の樹脂が流れるように一つ以上の熱可塑性部品に、コンソリデーション温度を印加すること、コンソリデーション圧力を印加すること、及び／又は、コンソリデーション温度とコンソリデーション圧力を印加することを含み得る。樹脂が流れると、別々の熱可塑性部品の中の樹脂がそれら別々の熱可塑性部品同士の間の境界において共に流れるようになり得る。熱可塑性部品が冷却されると、樹脂が固化する。別々の熱可塑性部品同士の間を流れていた樹脂が固化すると、別々であった熱可塑性部品同士が一つの熱可塑性構造体に一体成形され得る。
【００６４】
一部実施形態では、強化繊維の向きが高品質部品用に最適化される。例えば、熱可塑性部品５００を生成するための上述のレイアッププロセスが、熱可塑性部品５００の所望の性能用に最適化されて特定の繊維経路を生成し得る。繊維の向きは、その形成プロセス中に熱可塑性部品５００が「タッキング」又は「部分的にコンソリデーション」される性質によって維持され得る。一部実施形態では、熱可塑性部品５００をコンソリデーションするのに極めて僅かな物質の流れのみが必要であり、結果物のコンソリデーションされた熱可塑性構造体６００が正確に制御された繊維の向きを有する。一部実施形態では、ココンソリデーションプロセスは、構造化されたレイアップ中の空隙（又は大きな多孔度やバルク性）を無くす。熱可塑性部品５００が完全にコンソリデーションされている場合には、ココンソリデーションプロセスの目的は熱可塑性部品５００同士を熱可塑性構造体６００に共に接合することである。代わりに、ココンソリデーションツール１００を用いて、ココンソリデーションプロセス中に熱可塑性部品５００を完全にコンソリデーションして、熱可塑性部品５００を熱可塑性構造体６００に接合させ得る。
【００６５】
一部実施形態では、ココンソリデーションツール１００は、熱可塑性構造体６００を一体成形するように全ての熱可塑性部品５００を同時にコンソリデーションすることを可能にする。例えば、完全なコンソリデーションプロセスをココンソリデーションツール内で行い、構造構成要素の投入材（つまり、個々の熱可塑性部品５００）毎の複数の初期コンソリデーションサイクルの必要性を無くし、又は、別々にコンソリデーションされた熱可塑性部品５００の後続の接合段階（機械的留め具、接着剤、溶接等を用いる）の必要性を無くし得る。
【００６６】
一部実施形態では、印加される圧力、温度、並びにその圧力や温度が維持される持続期間を指定した所定のスケジュールに従ったコンソリデーション温度とコンソリデーション圧力の組み合わせに熱可塑性部品５００を晒すことで、一つ以上の熱可塑性部品５００が熱可塑性構造体６００にココンソリデーションされ得る。こうしたスケジュールのコンソリデーション温度と圧力は、コンソリデーション温度プロファイルとコンソリデーション圧力プロファイルと称されることもある。従って、コンソリデーション温度とコンソリデーション圧力は、ココンソリデーションプロセス中の時間の関数として変化し得る。他の実施形態では、コンソリデーション温度はコンソリデーション温度プロファイルに沿った或る温度に対応し、コンソリデーション圧力はコンソリデーション圧力プロファイルに沿った或る圧力に対応する。
【００６７】
コンソリデーション温度は略１７０℃（略３５０°Ｆ）から略４４０℃（略８２０°Ｆ）であり得る。他の実施形態では、コンソリデーション温度は略３００℃（略６００°Ｆ）から略４３０℃（略８００°Ｆ）であり得る。一部実施形態では、コンソリデーション温度は熱可塑性部品の溶融温度よりも高くなり得る。結果として、最大コンソリデーション温度において熱可塑性部品の樹脂が溶融して流れる。例えば、航空宇宙応用の場合、使用される樹脂に応じて、最大コンソリデーション温度は略４４０℃（略８２０°Ｆ）、略４３０℃（略８００°Ｆ）、略４２０℃（略７８０°Ｆ）、略４１０℃（略７７０°Ｆ）、略４０５℃（略７６０°Ｆ）、略４００℃（略７５０°Ｆ）、略３９５℃（略７４０°Ｆ）、略３９０℃（略７３０°Ｆ）、略３８５℃（略７２０°Ｆ）、及び／又は略３８０℃（略７１０°Ｆ）となり得る。最大コンソリデーション温度は、コンソリデーション温度の印加中の所定の期間にわたって印加され得て、例えば、最大コンソリデーション圧力は、略５分間、略１０分間、及び／又は、最大５分間、最大１０分間にわたって印加され得る。
【００６８】
コンソリデーション圧力は、略２Ｍｐａ（略３００ｐｓｉ）以下、略１．７ＭＰａ（略２５０ｐｓｉ）以下、又は略１．４ＭＰａ（略２００ｐｓｉ）以下となり得る。例えば、コンソリデーション圧力は、略大気圧から略２ＭＰａ（略３００ｐｓｉ）まで、略０．７ＭＰａ（略１００ｐｓｉ）から略１．７ＭＰａ（略２５０ｐｓｉ）まで、略１ＭＰａ（略１５０ｐｓｉ）から略１．６ＭＰａ（略２２５ｐｓｉ）まで、及び／又は略１．４ＭＰａ（略２００ｐｓｉ）となり得る。
【００６９】
加熱アセンブリ２００は、一つ以上の熱可塑性部品５００を受けて、熱可塑性部品５００にコンソリデーション温度を印加するように構成され得る。加熱アセンブリ２００は、一つ以上の加熱アセンブリ２００を含み得る。例えば、図１〜図２に示されるように、加熱アセンブリ２００は、底部加熱アセンブリ２０１と頂部加熱アセンブリ２０２を含み得る。
【００７０】
加熱アセンブリ２００は、加熱アセンブリ２００に構造的支持を与えるための一つ以上の構造素子２１０を含み得る。一つ以上の構造素子２１０は、磁場に不活性な物質を含み得る。例えば、一つ以上の構造素子２１０は非磁性ステンレス鋼を含み得て、一つ以上の構造素子２１０が不活性鋼構造フレーム２１０として実現され得る。例えば、図１〜図２に示されるように、底部加熱アセンブリ２０１は底部構造素子２１１を含み得て、頂部加熱アセンブリ２０２は頂部構造素子２１２を含み得る。
【００７１】
加熱アセンブリ２００は一つ以上の加熱体２２０を含み得る。一つ以上の加熱体２２０は、誘導加熱用の磁場を発生させる誘導コイル２７１と冷却剤チャネル２７２が埋め込まれた不活性（又は非磁性）セラミック成型体を含み得る。例えば、図１〜図２に示されるように、底部加熱アセンブリ２０１は底部加熱体２２１を含み得て、頂部加熱アセンブリ２０２は頂部加熱体２２２を含み得る。
【００７２】
加熱アセンブリ２００は、複数の誘導コイル２７１と冷却剤チャネル２７２を含み得る。誘導コイル２７１と冷却剤チャネル２７２は、ココンソリデーションツール１００用の加熱と冷却のサイクルを制御するように構成されたコントローラ２７３と電源２７４と冷却剤供給器２７５とセンサ２７６に接続され得る。コントローラ２７３は、電源２７４によって誘導コイル２７１に供給される入力電力を制御するように構成され得る。入力電力を制御することによって、コントローラ２７３が、誘導コイル２７１が生じさせる磁場と、加熱アセンブリ２００の温度を制御する。
【００７３】
誘導コイル２７１と冷却剤チャネル２７２はココンソリデーションツール１００用の高速熱サイクルを可能にし得る。例えば、冷却剤チャネル２７２の冷却剤を循環させて、加熱アセンブリ２００及び／又は内部に支持された一つ以上の熱可塑性部品５００の冷却率を増大させ得る。加熱アセンブリ２００の高速加熱率は、加熱される全質量の顕著な減少で達成され得る。
【００７４】
加熱アセンブリ２００は、熱を発生させる及び／又は熱可塑性部品５００に熱を与えるための一つ以上の加熱面２３０を含み得る。一つ以上の加熱面２３０は、一つ以上の加熱体２２０によって発生する磁場に応じた熱を発生させるスマートサセプタを含み得る。例えば、図１〜図２に示されるように、底部加熱アセンブリ２０１は底部加熱面２３１を含み得て、頂部加熱アセンブリ２０２は頂部加熱面２３２を含み得る。
【００７５】
本願において、「スマートサセプタ」との用語は、誘導コイルで加熱される強磁性体のことを称し、スマートサセプタは、その固有の磁性によって温度を制御し、特に、キュリー温度に達すると磁性状態から非磁性状態に変化する。特定の理論に縛られるものではないが、スマートサセプタの部分がレベリング温度に加熱されると、非磁性になり、磁束にとってあまり好ましくない経路が自動的に存在するようになり、スマートサセプタがキュリー温度以上に熱せられることを防止すると考えられる。これによって、自動的に、強磁性のままであるスマートサセプタの低温領域に熱が向けられる。この過程は、スマートサセプタ全体がキュリー温度になるまで続く。一部実施形態では、加熱面２３０の物質、又は内部のスマートサセプタの物質は、所望のココンソリデーション温度に応じて選択される。
【００７６】
一部実施形態では、一つ以上の加熱体２２０及び／又は一つ以上の加熱面２３０のうち少なくとも一つが、支持挿入体４００を収容するように構成された輪郭が付けられた表面を含み得る。例えば、図１〜図２に示されるように、頂部加熱面２３２は、支持挿入体４００を受けるように構成されたキャビティ２３６を含み得る。
【００７７】
圧力ブラダー３００は、加熱アセンブリ２００内に配置され得て、熱可塑性部品５００にコンソリデーション圧力を印加するように構成され得る。例えば、圧力ブラダー３００は空気圧式圧力ブラダーであり得る。圧力ブラダー３００は、圧力源３３３に接続され、最大略２ＭＰａ（最大略３００ｐｓｉ）、最大略１．７ＭＰａ（最大略２５０ｐｓｉ）、最大略１．６ＭＰａ（最大略２２５ｐｓｉ）、最大略１．４５ＭＰａ（最大略２１０ｐｓｉ）、及び／又は最大略１．４ＭＰａ（最大略２００ｐｓｉ）のコンソリデーション圧力を与えるように構成され得る。
【００７８】
圧力ブラダー３００は、以下の所望の特性のうち一つ以上を有する物質を含み得る：圧力保持性、熱安定性、柔軟性、コンフォーマル性、所望の熱膨張性。
【００７９】
例えば、ココンソリデーション中に、圧力ブラダー３００を加圧して、一つ以上の熱可塑性部品５００にコンソリデーション圧力を印加し得る。圧力ブラダー３００によって印加されるコンソリデーション圧力は圧縮力であり得る。例えば、圧力ブラダー３００は、圧力ブラダー３００が加圧された際に熱可塑性部品５００同士を圧着させるように構成され得る。また、圧力ブラダー３００は、圧力ブラダーが加圧された際に加熱面２３０と接触している熱可塑性部品５００を圧着させるようにも構成され得る。
【００８０】
また、圧力ブラダー３００が、最大略４００℃（最大略７５０°Ｆ）、最大略３９５℃（最大略７４０°Ｆ）、最大略３９０℃（最大略７３０°Ｆ）、最大略３８５℃（最大略７２０°Ｆ）、及び／又は最大略３８０℃（最大略７１０°Ｆ）のコンソリデーション温度において熱的に安定であることも望ましくなり得る。
【００８１】
他の実施形態では、圧力ブラダー３００の熱膨張性は、ココンソリデーションの後に圧力ブラダー３００の取り外しを可能にする。例えば、圧力ブラダーは冷却されると収縮し得て、熱可塑性部品５００及び／又は圧力ブラダー３００の取り外しを促進する。
【００８２】
一部実施形態では、圧力ブラダー３００は熱伝導性であり、加熱アセンブリ２００が発生させた熱を一つ以上の熱可塑性部品５００に伝えるように構成される。
【００８３】
また、圧力ブラダー３００は、均一な分布のコンソリデーション圧力を提供するように柔軟であることが望ましくなり得る。一部実施形態では、圧力ブラダー３００は、コンソリデーション温度に近づくにつれて柔軟になり、圧力ブラダー３００が一つ以上の熱可塑性部品５００及び／又は所望の熱可塑性構造体６００の形状により近付くことを可能にする。また、一つ以上の熱可塑性部品５００のより良好なココンソリデーションのために、圧力ブラダー３００が、コンソリデーションされる熱可塑性構造体６００の形状と同様又は実質的に同様である又は対応する形状を有することが望ましくなり得る。
【００８４】
一部実施形態では、圧力ブラダー３００は、加熱アセンブリ２００の加熱面２３０にコンフォーマルに一致して接触するように構成された少なくとも一つの表面３０１を含む。また、圧力ブラダー３００は、一つ以上の熱可塑性部品５００を支持するように構成された少なくとも一つの表面３０２も含み得る。例えば、図１〜図２に示されるように、表面３０１は底部加熱面２３１に接触するように構成され、表面３０２は第一熱可塑性部品５０１に接触するように構成される。
【００８５】
他の実施形態では、圧力ブラダー３００は、支持挿入体４００を収容するように輪郭が付けられた少なくとも一つの表面３０２（図５〜図７を参照）を含む。例えば、支持挿入体４００は、少なくとも一つの熱可塑性部品５００を少なくとも部分的に取り囲み支持するような形状にされて構成され、圧力ブラダー３００の少なくとも一つの表面は、支持挿入体４００を受けるように構成された一つ以上のキャビティ３３６を有するような輪郭にされ得る（図５〜図７を参照）。
【００８６】
圧力ブラダー３００は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されるか又はそれを含み得る。また、圧力ブラダー３００は、マグネシウム又はマグネシウム合金で形成されるか又はそれを含み得る。
【００８７】
圧力ブラダー３００は、一つ以上の金属シートを備える金属圧力ブラダーであり得る。例えば、その圧力ブラダー３００は、アルミニウム又はアルミニウム合金で形成されるか又はそれを含み得る。また、その圧力ブラダー３００は、マグネシウム又はマグネシウム合金で形成されるか又はそれを含み得る。
【００８８】
支持挿入体４００は、加熱アセンブリ２００内に配置され得て、少なくとも一つの熱可塑性部品５００を支持して少なくとも部分的に取り囲むように構成され得る。
【００８９】
支持挿入体４００は、熱伝導性物質又は合金で形成されるか又はそれを含み得て、加熱アセンブリ２００から一つ以上の熱可塑性部品５００に熱を伝えることを可能にし得る。支持挿入体４００は、非磁性であり、及び／又は加熱アセンブリが発生させる磁場に対して不活性であり得る。支持挿入体４００は中実固体の支持挿入体であり得る。例えば、支持挿入体４００はアルミニウム及び／又はアルミニウム合金で形成されるか又はそれを含み得る。
【００９０】
支持挿入体４００は、コンソリデーションプロセス中に一つ以上の熱可塑性部品５００のうちの少なくとも一つを少なくとも部分的に取り囲み支持するような形状にされて構成され得る。例えば、図１〜図２に示されるように、各支持挿入体４００は、補強用素子５０２の凹領域内に収まるように構成された相補的な支持挿入体４０１と４０２で形成され得る。例えば、補強用素子５０２は、Ｔ字型熱可塑性部品５０２として具現化され得る。相補的な支持挿入体４０１と４０２の各対は、Ｔ字型熱可塑性部品５０２を少なくとも部分的に取り囲み支持し得る。一部実施形態では、支持挿入体４００内の各熱可塑性部品５００の少なくとも一部は、他の熱可塑性部品、圧力ブラダー３００及び／又は加熱面２３０と接触しないままとされる。例えば、図１〜図２に示されるように、各Ｔ字型熱可塑性部品５０２の底面５０３は、相補的な支持挿入体４０１と４０２で覆われないままであり、熱可塑性パネル５０１の接触面５１１と接触することができるようになっている。同様に、特定の実施形態では、支持挿入体４００内の各熱可塑性部品５００の少なくとも一部が一つ以上の加熱面２３０と接触しないままとされる。例えば、図１〜図２に示されるように、各Ｔ字型熱可塑性部品５０２の頂面５０４は、相補的な支持挿入体４０１と４０２によって覆われないままであり、頂部加熱面２３２と接触することができるようになっている。支持挿入体４００は、ココンソリデーション工程中に熱可塑性部品５００を変形から保護し得る。例えば、図１〜図２に示されるように、相補的な支持挿入体４０１と４０２は、ココンソリデーション中にＴ字型熱可塑性部品５０２の形状を保護し得る。相補的な支持挿入体４０１と４０２は、ココンソリデーション中にＴ字型熱可塑性部品５０２に印加されるコンソリデーション圧力等の力がＴ字型熱可塑性部品５０２の形状を崩すことを防止し得る。
【００９１】
他の実施形態では、支持挿入体４００は、その中に支持されている熱可塑性部品５００に均一なコンソリデーション圧力を与えるのを補助し得る。例えば、相補的な支持挿入体４０１と４０２は、ココンソリデーション中にＴ字型熱可塑性部品５０２に圧力ブラダー３００によって印加されるコンソリデーション圧力を均一にし得る。また、相補的な支持挿入体４０１と４０２は、圧力ブラダー３００によって印加されるコンソリデーション圧力及び／又はキャビティ２３６による物理的制約に応じてココンソリデーション中にＴ字型熱可塑性部品５０２に圧密側圧も提供し得る。
【００９２】
一部実施形態では、熱可塑性部品５００を支持する各支持挿入体４００は、支持挿入体４００を受けるように構成された輪郭の加熱面２３０のキャビティ２３６内に配置される。他の実施形態では、熱可塑性部品５００を支持する各支持挿入体４００は、支持挿入体４００を受けるように構成された輪郭の圧力ブラダー３００のキャビティ３３６内に配置される（図５〜図７を参照）。支持挿入体４００は、圧力ブラダー３００によって印加されるコンソリデーション圧力及び／又はキャビティ２３６や３３６の物理的制約に応じてその中に含まれる熱可塑性部品５００に圧密圧力を提供し得る。
【００９３】
図４は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。図４に示されるように、熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法８００は、図１〜図２のココンソリデーションツール１００に関して説明され得る。
【００９４】
方法８００は、工程８１０において加熱アセンブリ２００内に圧力ブラダー３００を配置することで開始し得る。例えば、図１〜図２に示されるように、圧力ブラダー３００は、底部加熱アセンブリ２０１の底部加熱面２３１の上方に配置され得る。
【００９５】
工程８２０において熱可塑性部品５００が圧力ブラダー３００の上方に配置（又は形成）され得る。熱可塑性部品５００は、圧力ブラダー３００上に配置された際に完全にコンソリデーションされ得る。代わりに、熱可塑性部品５００は、圧力ブラダー３００上に配置された際に部分的にコンソリデーションされるか又は予め形成された熱可塑性部品５００であり得る。熱可塑性部品５００は、ココンソリデーションツール１００内で完全にコンソリデーションされる複数の熱可塑性サブ部品の集合体であり得る。一部実施形態では、熱可塑性部品５００は圧力ブラダー３００上に直接形成され得る。熱可塑性部品５００は、ＡＦＰ、ＡＴＬ、又は上述の他の熱可塑性（又は同様の）形成法で圧力ブラダー３００上に形成され得る。例えば、図１〜図２に示されるように、第一熱可塑性部品５０１は、圧力ブラダー３００の頂面３０２の上方に配置又は形成された熱可塑性スキン５０１として具現化され得る。
【００９６】
工程８３０では、熱可塑性部品５００を支持挿入体４００内に配置し及び／又は支持挿入体４００によって支持し得る。例えば、第二熱可塑性部品５０２が熱可塑性Ｔ字型ストリンガー５０２として具現化され得る。支持挿入体４００は相補的な支持挿入体４０１と４０２を含み得る。相補的な支持挿入体４０１と４０２はＴ字型熱可塑性ストリンガー５０２の凹領域内に配置され得る。一実施形態では、支持挿入体４００は、第一熱可塑性部品５０１の接触面５１１に接触するように第二熱可塑性部品５０２の底面５０３を開けたままにし得る。一部実施形態では、支持挿入体４００は、頂部加熱面２３２に接触するように第二熱可塑性部品５０２の頂面５０４を開けたままにし得る。
【００９７】
工程８４０では、第二熱可塑性部品５０２を支持して取り囲んでいる支持挿入体４００を加熱アセンブリ２００内に配置する。例えば、図１〜図２に示されるように、支持挿入体４００の相補的な支持挿入体４０１と４０２によって第二熱可塑性部品５０２を部分的に取り囲んで支持し得て、そのアセンブリを、圧力ブラダー３００の上方に配置された（又は形成された）第一熱可塑性部品５０１の上方に配置し得る。一部実施形態では、第二熱可塑性部品５０２の少なくとも底面５０３が第一熱可塑性部品５０１の接触面５１１に直接接触する。第二熱可塑性部品５０２を支持して取り囲んでいる支持挿入体４００の配置は、輪郭が付けられた頂部加熱面２３２のキャビティ２３６に対応し得て、ココンソリデーションツール１００が閉位置にある際及び／又は圧力ブラダー３００が加圧される際に、支持挿入体４００が第二熱可塑性部品５０２に圧密側圧を印加するようにする。
【００９８】
工程８５０では、ココンソリデーションツール１００を閉じて、加熱アセンブリ２００が熱可塑性部品５００を加熱することができるようにする。例えば、図１〜図２に示されるように、ココンソリデーションツール１００を閉位置にして、第二熱可塑性部品５０２を支持して取り囲んでいる支持挿入体４００と第一熱可塑性部品５０１の少なくとも一部とに接触するように（又は接触する位置に）頂部加熱面２３２を配置し得る。一部実施形態では、第二熱可塑性部品５０２を支持して取り囲んでいる支持挿入体４００と第一熱可塑性部品５０１の少なくとも一部とに頂部加熱面２３２を接触させるために圧力ブラダー３００を加圧しなければならない。他の実施形態では、ココンソリデーションツール１００を閉じることで、第二熱可塑性部品５０２を支持して取り囲んでいる支持挿入体４００と第一熱可塑性部品５０１の少なくとも一部とに頂部加熱面２３２を接触させ得る。例えば、ココンソリデーションツール１００を閉じる前に圧力ブラダー３００を加圧して、頂部加熱面２３２での接触を確実にし得る。
【００９９】
工程８６０では、ココンソリデーション圧力と温度を熱可塑性部品５００に印加する。例えば、コントローラ２７３が、加熱アセンブリ２００に供給される電力を制御して、加熱アセンブリ２００が発生させる熱を制御し得る。同様に、コントローラ２７３は、加熱アセンブリ２００に供給される冷却剤を制御して、加熱アセンブリ２００の冷却を制御し得る。
【０１００】
一実施形態では、底部加熱面２３１と頂部加熱面２３２が、誘導コイル２７１が発生させる磁場に応じて熱を発生させる。一部実施形態では、底部加熱面２３１と頂部加熱面２３２は、熱可塑性部品５００に隣接する局所的な領域に熱の印加を制限するように構成されたスマートサセプタを含む。一部実施形態では、冷却剤チャネル２７２内を循環する冷却剤を用いて、加熱アセンブリ２００及び／又はその中の熱可塑性部品５００の冷却率を増大させる。
【０１０１】
図３は、本開示の実施形態に係るコンソリデーション温度を示す。図３に示されるように、加熱アセンブリ２００によって印加されるコンソリデーション温度は、時間の関数として変化し得る。一部実施形態では、スマートサセプタと冷却チャネルを用いて、加熱アセンブリの高速加熱と冷却を可能にする。例えば、図３に示されるように、ココンソリデーションプロセスの開始から３０分以内に最大コンソリデーション温度に達し得て、ココンソリデーションプロセスの開始から９０分以内に冷却温度に達し得る。一実施形態では、図３に示されるように、最大コンソリデーション温度は略３８０℃（略７１０°Ｆ）である。他の実施形態では、最大コンソリデーション温度は最大略４００℃（最大略７５０°Ｆ）、最大略３９５℃（最大略７４０°Ｆ）、最大略３９０℃（最大略７３０°Ｆ）、最大略３８５℃（最大略７２０°Ｆ）、及び／又は最大略３８０℃（最大略７１０°Ｆ）であり得る。
【０１０２】
本願において、冷却温度とは、完全にココンソリデーションされた熱可塑性構造体をココンソリデーションツール１００から取り出し得る温度のことを称する。
【０１０３】
一部実施形態では、冷却温度は略７０℃（略１５０°Ｆ）以下である。他の実施形態では、冷却温度はガラス転移温度未満である。
【０１０４】
ココンソリデーションプロセスの開始から６０分以内、５５分以内、５０分以内、４５分以内、４０分以内、３５分以内、２５分以内、２０分以内、又は２０分未満で最大コンソリデーション温度に達し得る。
【０１０５】
ココンソリデーションプロセスの開始から１２０分以内、１１０分以内、１００分以内、８０分以内、７０分以内、６０分以内、５０分以内、４０分以内、又は４０分未満で冷却温度に達し得る。
【０１０６】
一部実施形態では、圧力ブラダー３００は空気圧式圧力ブラダー３００であり、圧力源３３３を用いて圧力ブラダー３００を加圧する。そして、加圧された圧力ブラダー３００が、ココンソリデーション工程中にコンソリデーション圧力を熱可塑性部品５００に印加することができる。
【０１０７】
また、一部実施形態では、コントローラ２７３は、圧力源３３３と、圧力ブラダー３００の加圧も制御し得る。
【０１０８】
熱可塑性部品５００がコンソリデーション温度とコンソリデーション圧力に応じて加熱されて圧着されると、熱可塑性部品５００が熱可塑性構造体６００にコンソリデーションされ得る。
【０１０９】
工程８７０では、熱可塑性構造体６００をココンソリデーションツール１００から取り出す。例えば、熱可塑性構造体６００が所望の冷却温度に達した後にココンソリデーションツール１００を開き得て、熱可塑性構造体６００を取り出す。その後、熱可塑性構造体６００のＴ字型ストリンガーの周りから相補的な支持挿入体４０１と４０２を取り外す。
【０１１０】
熱可塑性構造体６００の取り出しに役立つように、ココンソリデーションツール１００を開く前に圧力ブラダー３００を減圧し得る。例えば、圧力ブラダー３００を真空にして、加熱アセンブリ２００から熱可塑性構造体６００を解放し得る。
【０１１１】
図１〜図４は、略平坦な熱可塑性スキンとＴ字型ストリンガーを収容するように構成されたココンソリデーションツールに関して本開示を説明しているが、本開示はそれに限定されるものではない。本開示のココンソリデーションツールは、平坦なものであろうと輪郭が付いたものであろうと他の多種多様な熱可塑性部品と熱可塑性構造体を収容するように構成され得る。例えば、図５〜図１８に示されるように、ココンソリデーションツール１００は、フルバレル（図１８）又はハーフバレル（図９）の熱可塑性機体スキンとして、又は一つ以上の熱可塑性ストリンガーや補強用素子と一体成形される他のパネルとして具現化される熱可塑性構造体６００を生成するように構成され得る。
【０１１２】
一般的に、同じ参照番号は同一又は同様の構造に用いられており、図１〜図４に関する構成要素の説明が図５〜図１８に示される実施形態にも当てはまる。図５〜図１８に示される実施形態は、この詳細な説明に概して含まれている原理と要旨から逸脱せずに本開示に為され得る変更を表すものであることを当業者は理解されたい。
【０１１３】
図５〜図７は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツール（金型）を示す。図５は、ココンソリデーションツール１００を開位置で示す。図６は、図５のココンソリデーションツール１００を閉位置で示す。図７は、図６のココンソリデーションツール１００の拡大図を示す。図８は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。図８に示されるように、熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法９００は、図５〜図７のココンソリデーションツール１００に関して説明され得る。
【０１１４】
工程９１０において圧力ブラダー３００が加熱アセンブリ２００内に配置され得る。例えば、図５〜図６に示されるように、底部加熱アセンブリ２０１の底部加熱面２３１の上方に圧力ブラダー３００を配置し得る。一部実施形態では、底部加熱アセンブリ２０１及び／又は底部加熱面２３１は所定の位置に圧力ブラダー３００を保持するような形状にされ得る。例えば、図５〜図６に示されるように、底部加熱アセンブリ２０１及び／又は底部加熱面２３１は、ココンソリデーションツール１００が閉位置にある際に加熱アセンブリ２００内の所定の位置に圧力ブラダー３００を保持するように構成された凹領域２５４を含み得る。圧力ブラダー３００の少なくとも一つの表面は、支持挿入体４００を受けるようにそれぞれ構成された一つ以上のキャビティ３３６を画定するような輪郭にされ得る。
【０１１５】
一部実施形態では、圧力ブラダー３００は、ココンソリデーションツール１００内に圧力ブラダー３００を固定するのに有用なピンやボルト及び／又はスロット（図示せず）を含み得る。
【０１１６】
工程９２０では、第二熱可塑性部品５０２を支持挿入体４００内に配置し及び／又は支持挿入体４００によって支持し得る。例えば、図５〜図７に示されるように、第二熱可塑性部品５０２は複数のオープンハット型ストリンガー５０２として具現化され得て、各支持挿入体４００が三つの相補的な支持挿入体４０１、４０２、４０３を含み得る。図５〜図７に示されるように、相補的な支持挿入体４０１〜４０３は、オープンハット型ストリンガー５０２の凹領域内に配置されて、各オープンハット型ストリンガー５０２を支持して部分的に取り囲み得る。支持挿入体４００は各オープンハット型ストリンガー５０２の部分が圧力ブラダー３００と加熱面２３０の少なくとも一方及び／又は他の熱可塑性部品５００と接触しないままにし得る。上述のように、第二熱可塑性部品５０２は、多様な目的のプロファイル形状（例えば、ハット型、Ｚ字型、Ｃ字型、Ｌ字型等）を有する（又は組み合わせで有する）複数のストリンガー５０２としても具現化され得る。
【０１１７】
図５〜図７に示されるように、各支持挿入体４００は、各オープンハット型ストリンガー５０２の底面５０３が圧力ブラダーの頂面３０２に接触しないままにし得る。同様に、各支持挿入体４００は、各オープンハット型ストリンガー５０２の頂面５０４が第一熱可塑性部品５０１の接触面５１１に接触しないままにし得る。
【０１１８】
オープンハット型ストリンガー５０２を支持して取り囲んでいる各支持挿入体４００は、輪郭が付けられた圧力ブラダー３００のキャビティ３３６内に配置され得て、ココンソリデーションツール１００が閉位置にある及び／又は圧力ブラダー３００が加圧される際に、各支持挿入体４００が各オープンハット型ストリンガー５０２に圧密圧力を印加するようにし得る。
【０１１９】
次いで、工程９３０において第一熱可塑性部品５０１が圧力ブラダー３００と支持挿入体４００の上方に配置され得る。例えば、図５〜図７に示されるように、圧力ブラダー３００と、支持挿入体４００と、オープンハット型ストリンガー５０２の頂面５０４とが、第一熱可塑性部品５０１の配置を支持する支持面７００を生じさせるように構成され得る。第一熱可塑性部品５０１は、ハーフバレルの機体パネル５０１として具現化され得る。ハーフバレルの機体パネル５０１は、支持面７００に配置されている際に完全にコンソリデーションされ得る。代わりに、ハーフバレルの機体パネル５０１は、支持面７００に配置されている際に部分的にコンソリデーションされ得る。一部実施形態では、ハーフバレルの機体パネル５０１は支持面７００上に直接形成され得る。例えば、ハーフバレルの機体パネル５０１は、ＡＦＰ、ＡＴＬ、又は上述の他の熱可塑性形成方法で形成され得る。
【０１２０】
工程９４０では、ココンソリデーションツール１００を閉じて、加熱アセンブリ２００が熱可塑性部品５００を加熱することができるようにする。例えば、図６〜図７に示されるように、ココンソリデーションツール１００を閉位置にして、ハーフバレルの機体パネル５０１に接触させて（又は接触する位置に）頂部加熱面２３２を配置し得る。一部実施形態では、ハーフバレルの機体パネル５０１に頂部加熱面２３２を接触させるために圧力ブラダー３００を加圧しなければならない。他の実施形態では、ココンソリデーションツール１００を閉じることで、ハーフバレルの機体パネル５０１に頂部加熱面２３２を接触させる。例えば、ココンソリデーションツール１００を閉じる前に圧力ブラダー３００を加圧して又は少なくとも部分的に加圧して、頂部加熱面２３２での接触を確実にし得る。
【０１２１】
一実施形態では、加熱アセンブリ２００は、ココンソリデーションツール１００を閉位置に固定するための固定ロック２５０を含む。例えば、図５〜図７に示されるように、固定ロック２５０は、一つ以上の固定ピン２５１と２５２を含み得る。固定ピン２５１と２５２は、底部加熱アセンブリ２０１と頂部加熱アセンブリ２０２のチャネル２４１と２４２内に収まるように構成され、ココンソリデーション工程中において又はコンソリデーション圧力とコンソリデーション温度が熱可塑性部品５００に印加されている際に底部加熱アセンブリ２０１と頂部加熱アセンブリ２０２を閉位置に固定する固定ロック２５０を形成するように固定される。例えば、一つ以上の固定ピン２５１と２５２をクランプで共に保持し得る。クランプは機械的アクチュエータによって自動的に適所に移動し得て、クランプ機構が液圧式で作動し得る。この液圧作動は、圧力ブラダー３００が展開する力に対抗して、ココンソリデーションツール１００を閉位置に維持するのに十分なものであり得る。
【０１２２】
工程９５０においてコンソリデーション圧力と温度を熱可塑性部品５００に印加する。例えば、ココンソリデーションツール１００を閉位置にした後で、底部加熱面２３１と頂部加熱面２３２をコンソリデーション温度に従って加熱（及び冷却）し得る。次いで、底部加熱面２３１と頂部加熱面２３２との接触を介して直接的に、又は、どちらも熱伝導性であり得る圧力ブラダー３００及び／又は支持挿入体４００を介した熱伝導により間接的に、コンソリデーション温度をオープンハット型ストリンガー５０２とハーフバレルの機体パネル５０１に印加する。同様に、圧力ブラダー３００を加圧して、ココンソリデーション工程中に熱可塑性部品５００にコンソリデーション圧力を印加し得る。
【０１２３】
一部実施形態では、各支持挿入体４００は、加圧された圧力ブラダー３００によって印加される圧力及び／又は輪郭が付けられた圧力ブラダー３００のキャビティ３３６内に各支持挿入体４００を配置することに起因する物理的制約に応じて、その中に含まれている各オープンハット型ストリンガー５０２に圧密圧力を印加するように構成される。熱可塑性部品５００が加熱、圧縮、冷却されると、オープンハット型ストリンガー５０２とハーフバレルの機体パネル５０１が熱可塑性構造体６００にコンソリデーションされ得る。図９に示されるように、熱可塑性構造体６００は、オープンハット型ストリンガーと一体成形されたハーフバレルの機体パネルとして具現化され得る。
【０１２４】
工程９６０において、熱可塑性構造体６００をココンソリデーションツール１００から取り出す。例えば、熱可塑性構造体６００が所望の冷却温度に達した後にココンソリデーションツール１００を開き得て、熱可塑性構造体６００を取り出す。熱可塑性構造体６００の取り出しに役立つように、ココンソリデーションツール１００を開く前に圧力ブラダー３００を減圧し得る。例えば、熱可塑性構造体６００を加熱アセンブリ２００から分離するのに役立つように圧力ブラダー３００を僅かに真空に引き得る。次いで、熱可塑性構造体６００のオープンハット型ストリンガーの周りから相補的な支持挿入体４０１、４０２及び４０３を取り外す。一部実施形態では、取り外し可能なプラグ６０５（図示せず）がオープンハット型ストリンガー５０２の端部に配置されていて、コンソリデーション後の熱可塑性構造体６００の取り出しを促進し得る。
【０１２５】
図１０〜図１２は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツール（金具）を示す。図１０はココンソリデーションツール１００を開位置で示す。図１１は、図１０のココンソリデーションツール１００を閉位置で示す。図１２は、図１１のココンソリデーションツール１００の拡大図を示す。図１３は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。図１３に示されるように、熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法９０１は、図１０〜図１２のココンソリデーションツール１００に関して説明され得る。
【０１２６】
工程９１１では、第二熱可塑性部品５０２を支持挿入体４００内に配置し及び／又は支持挿入体４００によって支持し得る。例えば、図１０〜図１２に示されるように、第二熱可塑性部品５０２は複数のオープンハット型ストリンガー５０２として具現化され得て、各支持挿入体４００は、上述のように各オープンハット型ストリンガー５０２を支持して部分的に取り囲む三つの相補的な支持挿入体４０１、４０２、４０３を含み得る。
【０１２７】
次いで、工程９２１においてオープンハット型ストリンガー５０２を支持して取り囲んでいる各支持挿入体４００が加熱アセンブリ２００内に配置され得る。例えば、図１０〜図１２に示されるように、輪郭が付けられた底部加熱面２３１のキャビティ２３６内に各支持挿入体４００が配置される。
【０１２８】
次いで、工程９３１において第一熱可塑性部品５０１が加熱アセンブリ２００に配置（又は形成）され得る。例えば、図１０〜図１２に示されるように、底部加熱面２３１と、支持挿入体４００と、オープンハット型ストリンガー５０２の頂面５０４とが、加熱アセンブリ２００内に第一熱可塑性部品５０１を配置することを支持する支持面７００を生じさせるように構成され得る。第一熱可塑性部品５０１は、上述のように、支持面７００に配置されている際に完全にコンソリデーションされ得るか、支持面７００上に直接形成され得る。第一熱可塑性部品５０１はハーフバレルの機体パネル５０１として具現化され得る。
【０１２９】
工程９４１では、圧力ブラダー３００を加熱アセンブリ２００内に配置する。例えば、図１０〜図１２に示されるように、圧力ブラダー３００をハーフバレルの機体パネル５０１の上方に配置し得る。一部実施形態では、頂部加熱アセンブリ２０２及び／又は頂部加熱面２３２は、所定の位置に圧力ブラダー３００を保持するような形状にされ得る。例えば、図１０〜図１１に示されるように、頂部加熱アセンブリ２０２及び／又は頂部加熱面２３２は、加熱アセンブリ２００内の所定の位置に圧力ブラダー３００を保持するように構成された凹領域２５５を含み得る。
【０１３０】
工程９５１では、ココンソリデーションツール１００を閉じて、加熱アセンブリ２００が熱可塑性部品５００を加熱することができるようにする。例えば、図１１〜図１２に示されるように、ココンソリデーションツール１００を閉位置にして、圧力ブラダー３００に接触させて（又は接触される位置に）頂部加熱面２３２を配置し得る。一部実施形態では、頂部加熱面２３２を圧力ブラダー３００の接触させるために、圧力ブラダー３００を加圧しなければならない。他の実施形態では、ココンソリデーションツール１００を閉じることで、頂部加熱面２３２を圧力ブラダー３００に接触させる。例えば、ココンソリデーションツール１００を閉じる前に圧力ブラダー３００を加圧して、頂部加熱面２３２との接触を確実にし得る。圧力ブラダー３００は熱伝導性であり得て、頂部加熱面２３２が発生させる熱をハーフバレルの機体パネル５０１に伝え得る。同様に、支持挿入体４００も熱伝導性であり得て、底部加熱面２３１が発生させる熱をオープンハット型ストリンガー５０２に伝え得る。
【０１３１】
工程９６１では、上述と同様に、熱可塑性部品５００に対して、コンソリデーション圧力を圧力ブラダー３００によって印加し、コンソリデーション温度を加熱アセンブリ２００によって印加する。一部実施形態では、加熱アセンブリ２００によって印加されるコンソリデーション温度は、図３に示されるように時間の関数として変化し得る。コンソリデーション温度とコンソリデーション圧力に従って熱可塑性部品５００が加熱及び圧縮されると、熱可塑性部品５００が熱可塑性構造体６００にコンソリデーションされ得る。例えば、熱可塑性構造体６００は、図９に示されるようにオープンハット型ストリンガーと一体成形された熱可塑性ハーフバレル機体パネルとして具現化され得る。
【０１３２】
工程９７１では、コンソリデーションされた熱可塑性構造体６００をココンソリデーションツール１００から取り出す。例えば、上述のように、熱可塑性構造体６００が所望の冷却温度に達した後にココンソリデーションツール１００を開き得て、熱可塑性構造体６００を取り出し得る。
【０１３３】
図１４〜図１６は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用のツール（金具）を示す。図１４はココンソリデーションツール１０１を部分的な開位置で示す。図１５は、図１４のココンソリデーションツール１０１を閉位置で示す。図１６は、図１４〜図１５のココンソリデーションツール１０１の拡大図を示す。
【０１３４】
図１４〜図１６のココンソリデーションツール１０１は上述の実施形態のココンソリデーションツール１０１と同様であり、同じ又は同様の構成要素や構造については同じ参照番号が使用されているが、ココンソリデーションツール１０１は、フルバレル型熱可塑性ボディを収容するように変更されている。特に、図１４〜図１６に示されるように、加熱アセンブリ２００は、中心加熱アセンブリ２０３と、頂部加熱アセンブリ２０４と、底部加熱アセンブリ２０５とを含み得る。中心加熱アセンブリ２０３はマンドレル１０の上方に配置され得る。以下でより詳細に説明するように、一部実施形態では、マンドレル１０は、一つ以上の熱可塑性部品５００の配置を促進にするように長手軸周りに回転するように構成される。
【０１３５】
図１７は、本開示の実施形態に係る熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法を示す。図１７に示されるように、熱可塑性部品のココンソリデーション用の方法９０２は、図１４〜図１６のココンソリデーションツール１０１に関して説明され得る。
【０１３６】
工程９１２において圧力ブラダー３００が加熱アセンブリ２００内に配置され得る。例えば、図１４〜図１６に示されるように、中心加熱アセンブリ２０３の中心加熱面２３３の上方に圧力ブラダー３００を配置し得る。一部実施形態では、圧力ブラダー３００は、中心加熱面２３３及び中心加熱アセンブリ２０３の上方に収まるスリーブとして構成され得る。
【０１３７】
圧力ブラダー３００の少なくとも一表面は、支持挿入体４００を受けるようにそれぞれ構成された一つ以上のキャビティ３３６を画定するような輪郭にされ得る。
【０１３８】
工程９２２において、上述のように第二熱可塑性部品５０２を支持挿入体４００内に配置し及び／又は支持挿入体４００によって支持し得る。図１４〜図１６に示されるように、各支持挿入体４００は、各オープンハット型ストリンガー５０２の底面５０３を圧力ブラダー３００の頂面３０２に接触しないままにし得る。同様に、各支持挿入体４００は、各オープンハット型ストリンガー５０２の頂面５０４を第一熱可塑性部品５０１の接触面５１１に接触しないままにし得る。オープンハット型ストリンガー５０２を支持して取り囲んでいる各支持挿入体４００は、輪郭が付けられた圧力ブラダー３００のキャビティ３３６内に配置され得て、ココンソリデーションツール１０１が閉位置にある及び／又は圧力ブラダー３００が加圧される際に、各支持挿入体４００が各オープンハット型ストリンガー５０２に圧密圧力を印加するようにし得る。
【０１３９】
工程９３２において圧力ブラダー３００と支持挿入体４００の上方に第一熱可塑性部品５０１を配置し得る。例えば、図１４〜図１６に示されるように、圧力ブラダー３００と、支持挿入体４００と、オープンハット型ストリンガー５０２の頂面５０４とが、第一熱可塑性部品５０１の配置を支持する支持面７０１を生じさせるように構成され得る。
【０１４０】
第一熱可塑性部品５０１は機体バレル５０１として具現化され得る。機体バレル５０１は、支持面７０１に配置されている際に完全にコンソリデーションされ得る。代わりに、機体バレル５０１は、支持面７０１に配置されている際に部分的にコンソリデーションされ得る。一部実施形態では、機体バレル５０１は支持面７０１上に直接形成され得る。例えば、機体バレル５０１は、ＡＦＰ、ＡＴＬ、又は上述の他の熱可塑性形成方法で支持面７０１上に形成され得る。
【０１４１】
一部実施形態では、支持面７０１は、支持面７０１上での機体バレル５０１の形成を促進するように回転する。例えば、上述のように、中心加熱アセンブリ２０３が圧力ブラダー３００と支持挿入体４００を支持する。マンドレル１０が回転することで中心加熱アセンブリ２０３が回転すると、支持面７０１も回転して、例えば、ＡＦＰ、ＡＴＬ、又は上述の他の熱可塑性形成方法による機体バレル５０１の形成を促進する。
【０１４２】
工程９４２では、ココンソリデーションツール１０１を閉じて、加熱アセンブリ２００が熱可塑性部品５００を加熱することができるようにする。例えば、図１４〜図１６に示されるように、中心加熱アセンブリ２０３の周りに頂部加熱アセンブリ２０４と底部加熱アセンブリ２０５を配置して、頂部加熱面２３４及び底部加熱面２３５を機体バレル５０１に接触させる（又は接触する位置にする）ことによって、ココンソリデーションツール１０１を閉位置にし得る。一部実施形態では、頂部加熱面２３４と底部加熱面２３５を機体バレル５０１に接触させるために、圧力ブラダー３００を加圧しなければならない。他の実施形態では、ココンソリデーションツール１０１を閉じる前に圧力ブラダー３００を加圧して又は少なくとも部分的に加圧して、頂部加熱面２３４と底部加熱面２３５とでの接触を確実にし得る。
【０１４３】
加熱アセンブリ２００は、ココンソリデーションツール１０１を閉位置に固定する固定ロック２５０を含み得る。例えば、図１５に示されるように、固定ロック２５０は、ココンソリデーション工程中において又はコンソリデーション圧力とコンソリデーション温度を熱可塑性部品５００に印加している際に頂部加熱アセンブリ２０４と底部加熱アセンブリ２０５を中心加熱アセンブリ２０３の周りに閉位置で固定する。
【０１４４】
工程９５２において、上述と同様に、熱可塑性部品５００に対して、コンソリデーション圧力を圧力ブラダー３００によって印加し、コンソリデーション温度を加熱アセンブリ２００によって印加する。一部実施形態では、加熱アセンブリ２００によって印加されるコンソリデーション温度は、図３に示されるように時間の関数として変化し得る。コンソリデーション温度とコンソリデーション圧力に従って熱可塑性部品５００が加熱及び圧縮されると、熱可塑性部品５００が熱可塑性構造体６０１にコンソリデーションされ得る。例えば、熱可塑性構造体６０１は、図１８に示されるようにオープンハット型ストリンガーと一体成形された熱可塑性機体バレルとして具現化され得る。
【０１４５】
工程９６２では、コンソリデーションされた熱可塑性構造体６０１をココンソリデーションツール１０１から取り出す。例えば、熱可塑性構造体６０１が所望の冷却温度に達した後に、頂部加熱アセンブリ２０４と底部加熱アセンブリ２０５を取り外して、中心加熱アセンブリ２０３の上方に形成された熱可塑性構造体６０１を露出させ得る。
【０１４６】
一部実施形態では、圧力ブラダー３００を真空に引いて又は部分的に減圧して、熱可塑性構造体６０１の取り出しを促進し得る。
【０１４７】
一部実施形態では、取り外し可能なプラグ６０５（図示せず）がオープンハット型ストリンガー５０２の端部に配置されていて、コンソリデーション後の熱可塑性構造体６０１の取り出しを促進し得る。
【０１４８】
更に、本開示は以下に列挙されている項の記載されている例を含む。
【０１４９】
項Ａ１
一つ以上の熱可塑性部品（５００）を受け、一つ以上の熱可塑性部品（５００）にコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面（２３０）を備える加熱アセンブリ（２００）と、加熱アセンブリ（２００）内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品（５００）にコンソリデーション圧力を印加する熱伝導性の圧力ブラダー（３００）と、加熱アセンブリ（２００）内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品（５００）のうちの少なくとも一つを支持する熱伝導性の支持挿入体（４００）とを備え、支持挿入体（４００）が一つ以上の熱可塑性部品（５００）のうちの少なくとも一つを支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成されていて、一つ以上の加熱面（２３０）と圧力ブラダー（３００）とのうちの少なくとも一つが支持挿入体（４００）を受けて支持するような形状にされている、ココンソリデーションツール。
【０１５０】
項Ａ２
圧力ブラダー（３００）が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に一つ以上の熱可塑性部品（５００）を共に圧着するように構成され、圧力ブラダー（３００）が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つと接触している一つ以上の熱可塑性部品（５００）を圧着ように構成されている、項Ａ１に記載のココンソリデーションツール。
【０１５１】
項Ａ３
支持挿入体（４００）が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に支持挿入体（４００）内の熱可塑性部品（５００）に圧密圧力を印加する、項Ａ１又は項Ａ２に記載のココンソリデーションツール。
【０１５２】
項Ｂ１
熱可塑性補強用素子（５０２）と一体成形された熱可塑性機体スキン（５０１）を形成するココンソリデーションツールであって、熱可塑性機体スキン（５０１）と一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）を受けてコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面（２３０）を備える加熱アセンブリ（２００）と、加熱アセンブリ（２００）内に配置され、熱可塑性機体スキン（５０１）と一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）にコンソリデーション圧力を印加する熱伝導性の圧力ブラダー（３００）と、加熱アセンブリ（２００）内に配置され、一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）を支持して少なくとも部分的に取り囲む複数の熱伝導性の支持挿入体（４００）とを備えるココンソリデーションツール。
【０１５３】
項Ｂ２
圧力ブラダー（３００）が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に熱可塑性機体スキン（５０１）と一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）を共に圧着するように構成され、圧力ブラダー（３００）が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つに接触している一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）と熱可塑塑性機体スキン（５０１）を圧着するように構成されている、項Ｂ１に記載のココンソリデーションツール。
【０１５４】
項Ｂ３
複数の支持挿入体（４００）の各々が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に各支持挿入体（４００）内の各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｂ２に記載のココンソリデーションツール。
【０１５５】
項Ｂ４
圧力ブラダー（３００）が複数の支持挿入体（４００）を受けて支持すような形状にされた複数のキャビティ（３３６）を備え、複数の支持挿入体（４００）の各々が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に、加圧された圧力ブラダー（３００）によって印加されるコンソリデーション圧力と各キャビティ（３３６）の物理的制約に応じてその中に含まれている各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｂ３に記載のココンソリデーションツール。
【０１５６】
項Ｂ５
加熱アセンブリ（２００）内に配置された際に、圧力ブラダー（３００）と複数の熱伝導性の支持挿入体（４００）と一つ以上の熱可塑性補強用素子（５０２）が、加熱アセンブリ（２００）内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面（７００、７０１）を画定する、項Ｂ４に記載のココンソリデーションツール。
【０１５７】
項Ｂ６
一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つが、複数の支持挿入体（４００）を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティ（２３６）を備え、複数の支持挿入体（４００）の各々が、圧力ブラダー（３００）が加圧された際に、加圧された圧力ブラダー（３００）によって印加されるコンソリデーション圧力と各キャビティ（２３６）の物理的制約に応じてその中に含まれる各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｂ３から項Ｂ５のいずれか一項に記載のコンソリデーションツール。
【０１５８】
項Ｂ７
加熱アセンブリ（２００）内に配置された際に、複数の熱伝導性の支持挿入体（４００）と一つ以上の熱可塑性補強用素子が、複数のキャビティ（２３６）を備える一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つと共に、加熱アセンブリ（２００）内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面（７００、７０１）を画定する、項Ｂ６に記載のココンソリデーションツール。
【０１５９】
項Ｂ８
回転マンドレル（１０）を更に備え、一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つが回転マンドレル（１０）によって支持される、項Ｂ３から項Ｂ７のいずれか一項に記載のココンソリデーションツール。
【０１６０】
項Ｃ１
熱可塑性部品（５００）をコンソリデーションするための方法であって、加熱アセンブリ（２００）内に熱伝導性圧力ブラダー（３００）を配置することと、圧力ブラダー（３００）の上方に第一熱可塑性部品（５０１）を配置することと、支持挿入体（４００）内に第二熱可塑性部品（５０２）を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することとを備え、支持挿入体（４００）が第二熱可塑性部品（５０２）を支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成される、方法。
【０１６１】
項Ｃ２
加熱アセンブリ（２００）が一つ以上の加熱面（２３０）を備え、圧力ブラダー（３００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つと接触している第二熱可塑性部品（５０２）と第一熱可塑性部品（５０１）を圧着するように構成される、項Ｃ１に記載の方法。
【０１６２】
項Ｃ３
圧力ブラダー（３００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に第一熱可塑性部品（５０１）と第二熱可塑性部品（５０２）を共に圧着するように構成され、支持挿入体（４００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に第二熱可塑性部品（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｃ１又は項Ｃ２に記載の方法。
【０１６３】
項Ｃ４
圧力ブラダー（３００）と一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つが、支持挿入体（４００）を支持して受けるキャビティ（２３６、３３６）を備える、項Ｃ１から項Ｃ３のいずれか一項に記載の方法。
【０１６４】
項Ｃ５
支持挿入体（４００）が、コンソリデーション圧力とキャビティ（２３６、３３６）の物理的制約に応じてその中に含まれている第二熱可塑性部品（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｃ４に記載の方法。
【０１６５】
項Ｃ６
圧力ブラダー（３００）の上方に第一熱可塑性部品（５０１）を配置することが、圧力ブラダー（３００）の上方に第一熱可塑性部品（５０１）を形成することを備える、項Ｃ１から項Ｃ５のいずれか一項に記載の方法。
【０１６６】
項Ｃ７
第一熱可塑性部品（５０１）が、自動テープ敷設（ＡＴＬ）プロセスと自動繊維配置（ＡＦＰ）プロセスのうちの少なくとも一方によって形成される、項Ｃ６に記載の方法。
【０１６７】
項Ｃ８
加熱アセンブリ（２００）が、第一熱可塑性部品（５０１）の形成を促進する回転マンドレル（１０）を更に含む、項Ｃ６又は項Ｃ７に記載の方法。
【０１６８】
項Ｄ１
熱可塑性補強用素子（５０２）と一体成形された熱可塑性機体スキン（５０１）を形成するための方法であって、一つ以上の加熱面（２３０）を備える加熱アセンブリ（２００）内に熱伝導性の圧力ブラダー（３００）を配置することと、圧力ブラダー（３００）の上方に熱可塑性機体スキン（５０１）を配置することと、複数の支持挿入体（４００）内に複数の熱可塑性補強用素子（５０２）を配置することと、加熱アセンブリ（２００）内に複数の支持挿入体（４００）を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することとを備え、各支持挿入体（４００）が各熱可塑性補強用素子（５０２）を支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成され、圧力ブラダー（３００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性機体スキン（５０１）と複数の熱可塑性補強用素子（５０２）を共に圧着するように構成され、圧力ブラダー（３００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に一つ以上の加熱面（２３０）のうちの少なくとも一つと接触している複数の熱可塑性補強用素子（５０２）と熱可塑性機体スキン（５０１）を圧着するように構成され、各支持挿入体（４００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加する、方法。
【０１６９】
項Ｄ２
圧力ブラダー（３００）と一つ以上の加熱面（２３０）の少なくとも一つが複数の支持挿入体（４００）の各々を支持して受ける複数のキャビティ（２３６、３３６）を備え、各支持挿入体（４００）が、コンソリデーション圧力とキャビティ（２３６、３３６）の物理的制約に応じてその中に含まれている各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加する、項Ｄ１に記載の方法。
【０１７０】
項Ｄ３
複数の熱可塑性補強用素子（５０２）が、複数の支持挿入体（４００）内に配置された際に部分的にコンソリデーションされた（タッキングされた）プリフォーム状態であり、各支持挿入体（４００）が、コンソリデーション圧力が印加された際に各熱可塑性補強用素子（５０２）に圧密圧力を印加して、熱可塑性補強用素子（５０２）を完全にコンソリデーションする、項Ｄ１又は項Ｄ２に記載の方法。
【０１７１】
項Ｄ４
複数の熱可塑性補強用素子（５０２）が、揃えられたスカーフ継ぎ接合界面を有する個別セグメントであり、個別セグメントが、コンソリデーション圧力が印加された際にスカーフ継ぎ接合界面に沿って互いに溶融する、項Ｄ３に記載の方法。
【０１７２】
項Ｅ１
一つ以上の熱可塑性部品を受けて、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性部品のうちの少なくとも一つを支持する支持挿入体とを備え、圧力ブラダーと支持挿入体とのうちの少なくとも一つが熱伝導性であり、支持挿入体が、一つ以上の熱可塑性部品のうちの少なくとも一つを支持して少なくとも部分的に取り囲むような形状に構成され、一つ以上の加熱面と圧力ブラダーのうちの少なくとも一つが支持挿入体を受けて支持するような形状にされている、ココンソリデーションツール。
【０１７３】
項Ｅ２
圧力ブラダーが、圧力ブラダーが加圧された際に一つ以上の熱可塑性部品を共に圧着するように構成され、圧力ブラダーが、圧力ブラダーが加圧された際に一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つに接触している一つ以上の熱可塑性部品を圧着するように構成されている、項Ｅ１に記載のココンソリデーションツール。
【０１７４】
項Ｅ３
支持挿入体が、圧力ブラダーが加圧された際に支持挿入体内の熱可塑性部品に圧密圧力を印加する、項Ｅ１又は項Ｅ２に記載のココンソリデーションツール。
【０１７５】
項Ｆ１
熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するためのココンソリデーションツールであって、熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子とを受けて、コンソリデーション温度を印加する一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリと、加熱アセンブリ内に配置され、熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子にコンソリデーション圧力を印加する圧力ブラダーと、加熱アセンブリ内に配置され、一つ以上の熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲む複数の支持挿入体とを備え、圧力ブラダーと複数の支持挿入体が熱伝導性である、ココンソリデーションツール。
【０１７６】
項Ｆ２
圧力ブラダーが、圧力ブラダーが加圧された際に熱可塑性機体スキンと一つ以上の熱可塑性補強用素子を共に圧着するように構成され、圧力ブラダーが、圧力ブラダーが加圧された際に一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つに接触している一つ以上の熱可塑性補強用素子と熱可塑性機体スキンを圧着するように構成されている、項Ｆ１に記載のココンソリデーションツール。
【０１７７】
項Ｆ３
複数の支持挿入体が、圧力ブラダーが加圧された際に支持挿入体内の各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、項Ｆ２に記載のココンソリデーションツール。
【０１７８】
項Ｆ４
圧力ブラダーが、複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを備え、前記複数の支持挿入体が、圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と複数のキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれている各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、項Ｆ２又は項Ｆ３に記載のココンソリデーションツール。
【０１７９】
項Ｆ５
加熱アセンブリ内に配置された際に、圧力ブラダーと複数の熱伝導性の支持挿入体と一つ以上の熱可塑性補強用素子が、加熱アセンブリ内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定する、項Ｆ４に記載のココンソリデーションツール。
【０１８０】
項Ｆ６
一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが、複数の支持挿入体を受けて支持するような形状にされた複数のキャビティを備え、複数の支持挿入体が、圧力ブラダーが加圧された際に、加圧された圧力ブラダーによって印加されるコンソリデーション圧力と複数のキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれている各熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、項Ｆ３から項Ｆ５のいずれか一項に記載のココンソリデーションツール。
【０１８１】
項Ｆ７
加熱アセンブリ内に配置された際に、複数の熱伝導性の支持挿入体と一つ以上の熱可塑性補強用素子が、複数のキャビティを備える一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つの頂面と共に、加熱アセンブリ内に熱可塑性機体スキンを支持するように構成された支持面を画定する、項Ｆ６に記載のココンソリデーションツール。
【０１８２】
項Ｆ８
回転マンドレルを更に備え、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが回転マンドレルによって支持される、項Ｆ３から項Ｆ７のいずれか一項に記載のココンソリデーションツール。
【０１８３】
項Ｇ１
熱可塑性部品をコンソリデーションするための方法であって、加熱アセンブリ内に圧力ブラダーを配置することと、圧力ブラダーの上方に第一熱可塑性部品を配置することと、支持挿入体内に第二熱可塑性部品を配置することと、加熱アセンブリ内に支持挿入体を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することとを備え、支持挿入体が第二熱可塑性部品を支持して少なくとも部分的に取り囲む形状に構成される、方法。
【０１８４】
項Ｇ２
加熱アセンブリが一つ以上の加熱面を備え、圧力ブラダーが、コンソリデーション圧力が印加された際に一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している第二熱可塑性部品と第一熱可塑性部品を圧着するように構成される、項Ｇ１に記載の方法。
【０１８５】
項Ｇ３
圧力ブラダーが、コンソリデーション圧力が印加された際に第一熱可塑性部品と第二熱可塑性部品を共に圧着するように構成され、支持挿入体が、コンソリデーション圧力が印加された際に第二熱可塑性部品に圧密圧力を印加する、項Ｇ１又は項Ｇ２に記載の方法。
【０１８６】
項Ｇ４
圧力ブラダーと一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが、支持挿入体を支持して受けるキャビティを備える、項Ｇ２に記載の方法。
【０１８７】
項Ｇ５
支持挿入体が、コンソリデーション圧力とキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれている第二熱可塑性部品に圧密圧力を印加する、項Ｇ４に記載の方法。
【０１８８】
項Ｇ６
圧力ブラダーの上方に第一熱可塑性部品を配置することが、圧力ブラダーの上方に第一熱可塑性部品を形成することを備える、項Ｇ１から項Ｇ５のいずれか一項に記載の方法。
【０１８９】
項Ｈ１
熱可塑性補強用素子と一体成形された熱可塑性機体スキンを形成するための方法であって、一つ以上の加熱面を備える加熱アセンブリ内に圧力ブラダーを配置することと、圧力ブラダーの上方に熱可塑性機体スキンを配置することと、複数の支持挿入体内に複数の熱可塑性補強用素子を配置することと、加熱アセンブリ内に複数の支持挿入体を配置することと、コンソリデーション圧力と温度を印加することとを備え、各支持挿入体が、各熱可塑性補強用素子を支持して少なくとも部分的に取り囲む形状に構成され、圧力ブラダーが、コンソリデーション圧力が印加された際に、熱可塑性機体スキンと複数の熱可塑性補強用素子を共に圧着するように構成され、圧力ブラダーが、コンソリデーション圧力が印加された際に、一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つと接触している複数の熱可塑性補強用素子と熱可塑性機体スキンを圧着するように構成され、支持挿入体が、コンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、方法。
【０１９０】
項Ｈ２
圧力ブラダーと一つ以上の加熱面のうちの少なくとも一つが、複数の支持挿入体を支持して受ける複数のキャビティを備え、支持挿入体が、コンソリデーション圧力とキャビティの物理的制約に応じてその中に含まれている熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加する、項Ｈ１に記載の方法。
【０１９１】
項Ｈ３
複数の熱可塑性補強用素子が、複数の支持挿入体内に配置された際に部分的にコンソリデーションされたプリフォーム状態であり、支持挿入体が、コンソリデーション圧力が印加された際に熱可塑性補強用素子に圧密圧力を印加して、熱可塑性補強用素子を完全にコンソリデーションし、任意で部分的にコンソリデーションされたプリフォーム状態が部分的にコンソリデーションされタッキングされたプリフォーム状態である、項Ｈ１又は項Ｈ２に記載の方法。
【０１９２】
本開示の実施形態には、多種多様な応用、特に輸送産業、例えば、航空宇宙、海洋、自動車の応用や、熱可塑性部品及び構造体の形成とコンソリデーションが行われる他の応用において使用が見出され得る。そこで、以下図１９及び図２０を参照すると、本開示の実施形態が、図１９に示されるような航空機の製造と整備方法１０００と図２０に示されるような航空機２０００に関して説明され得る。製造準備段階において、例示的な方法１０００は、航空機２０００の仕様と設計１１０２と材料調達１１０４を含む。製造段階では、航空機２０００の部品とサブアセンブリの製造１１０６及びシステム統合１１０８が行われる。その後、航空機２０００が認証と搬送１１１０を得て就航１１１２し得る。顧客による就航中に、航空機２０００には、定期的な整備１１１４（変更、再構成、改造等も含み得る）がスケジュールされる。
【０１９３】
方法１０００の各工程は、システムインテグレータ、サードパーティ及び／又はオペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施され得る。この説明のために、システムインテグレータとして、あらゆる数の航空機製造業者と主要システム下請け業者が挙げられるがこれらに限定されず、サードパーティとして、あらゆる数のベンダ、下請け業者及びサプライヤが挙げられるがこれらに限定されず、オペレータは、航空会社、リース会社、軍隊、整備業者等であり得る。
【０１９４】
図２０に示されるように、例示的な方法１０００によって製造される航空機２０００は、機体２１１６を複数のシステム２１１８と内装２１２０と共に含み得る。高レベルシステム２１１８の例として、推進システム２１２２と電気システム２１２４と油圧システム２１２６と環境システム２１２８のうちの一つ以上が挙げられる。あらゆる数の他のシステムが含まれ得る。航空宇宙の例が示されているが、本開示の原理は海洋産業や自動車産業等の他の産業にも適用可能である。
【０１９５】
本開示のシステムと方法は、製造と整備方法１０００の一つ以上の段階において採用可能である。例えば、製造工程１１０６に対応する部品やサブアセンブリは、航空機２０００の就航中に製造される部品やサブアセンブリと同様に製造され得る。また、一つ以上の装置の例、方法の例、又はこれらの組み合わせが、製造段階１１０６及び１１０８において利用され得て、例えば、航空機２０００の組み立てを促進したり航空機２０００のコストを削減したりし得る。同様に、一つ以上の装置の例、方法の例、又はこれらの組み合わせが、航空機２０００の就航中に、例えば整備１１１４中に利用され得るがこれに限定されない。
【０１９６】
本教示の広範な範囲を与えている数値範囲のパラメータは近似的なものであるが、具体的な例において与えられている数値は可能な限り正確に報告されているものである。しかしながら、あらゆる数値は、各試験測定において見出される標準偏差に起因する必須の誤差を固有に含むものである。更に、本開示の全ての範囲は、それに包含されるあらゆるサブ範囲を含むものとして理解される。例えば、「１０以下」との範囲は、最小値ゼロと最大値１０との間（これらを含む）のあらゆるサブ範囲を含み得るものであり、つまりゼロ以上の最小値と１０以下の最大値を有する全てのサブ範囲を含み得て、例えば、１から５である。特定の場合では、パラメータについて記載されている数値は負の値を取り得る。この場合、「１０以下」と記載されている範囲の値の例は、負の値、例えば、−１、−２、−３、−１０、−２０、−３０等を想定し得るものである。
【０１９７】
本教示は一つ以上の実施形態に関して例示されているが、添付の特許請求の範囲から逸脱せずに、例示されている例に変更及び／又は修正が為され得るものである。例えば、工程が一連の行為や事象として説明されているが、本教示はそのような行為や事象の順序によって限定されるものではない。一部の行為は、本願で説明されているのとは別に他の行為や事象と共に異なる順序で及び／又は同時に行われ得る。また、必ずしも全ての工程段階が本教示の一つ以上の例や実施形態に係る方法を実施するのに必要とされる訳ではない。構造的構成要素及び／又は工程段階が追加可能であり、又は存在している構造的構成要素及び／又は工程段階が除去又は変更可能であることを理解されたい。更に、本願に記載されている行為のうちの一つ以上が一つ以上の別の行為及び／又は段階中に行われ得る。更に、「含む」、「有する」との用語はその変形例が詳細な説明及び特許請求の範囲において使用されている場合、そうした用語は「備える」との用語と同様に包含的なものである。「少なくとも一つ」との用語は、列挙されている事項のうちの一つ以上が選択可能であることを意味するものである。本願において、「一つ以上」との用語が列挙されている事項、例えばＡとＢに関して使用されている場合、これは、Ａのみを意味し、Ｂのみを意味し、又は、ＡとＢを意味する。更に、本願の明細書及び特許請求の範囲において、「上」との用語が二つの物質について使用されて、或る物体の「上」の他の物体と記載されている場合、これは両物質の間に少なくとも一部の接触があることを意味する一方で、「上方」との用語は、両物質が近接しているが、一つ以上の追加の介在物質を備え得て、接触が可能ではあるが必須ではないことを意味する。本願においては、「上」と「上方」のどちらも何らかの方向を示唆するものではない。「コンフォーマル」との用語は、コーティング物質について、その下方に存在する物質の角度がそのコンフォーマルな物質によって保たれることを意味する。「略」との用語は、記載されている値が、例示的な実施形態の工程や構造の不適合をもたらさない限りにおいてある程度変更可能であることを示す。最後に、「例示的」との用語は、理想的であることを示唆するものではなくて、その説明が一例として用いられることを示すものである。本教示の他の実施形態は、本開示の仕様と実践を考慮することで当業者に明らかとなるものである。
【０１９８】
本願において使用されている相対的な位置に関する用語は、ワークピースの向きにかかわらず、そのワークピークの慣用的な平面又は作用面に平行な平面に基づいて定められるものである。本願において使用されている「水平」、「横方向」、「側方」との用語は、ワークピースの向きにかかわらず、そのワークピースの慣用的な平面又は作用面に平行な平面として定められるものである。「垂直」との用語は、その水平に垂直な方向のことを称する。「上」、「側」（「側壁」等）、「高い」、「低い」、「上方」、「頂部」、「底部」、「下」等の用語は、ワークピースの向きにかかわらず、そのワークピースの頂面である慣用的な平面又は作用面に関して定められるものである。
【０１９９】
明細書及び例は例示的なものとしてのみ考慮されるものであって、本教示の真の範囲と要旨は特許請求の範囲によって示されるものである。
【符号の説明】
【０２００】
１０  回転マンドレル
１００  ココンソリデーションツール
１０１  ココンソリデーションツール
２００  加熱アセンブリ
２０１  底部加熱アセンブリ
２０２  頂部加熱アセンブリ
２０３  中心加熱アセンブリ
２０４  頂部加熱アセンブリ
２０５  底部加熱アセンブリ
２１１  底部構造素子
２１２  頂部構造素子
２２１  底部加熱体
２２２  頂部加熱体
２３１  底部加熱面
２３２  頂部加熱面
２３３  中心加熱面
２３４  頂部加熱面
２３５  底部加熱面
２３６  キャビティ
２５０  固定ロック
２７１  誘導コイル
２７２  冷却剤チャネル
２７３  コントローラ
２７４  電源
２７５  冷却剤供給器
２７６  センサ
３００  圧力ブラダー
３３３  圧力源
４００  支持挿入体
４０１  支持挿入体
４０２  支持挿入体
４０３  支持挿入体
５００  熱可塑性部品
５０１  第一熱可塑性部品（機体パネル）
５０２  第二熱可塑性部品（補強用素子）
６００  熱可塑性構造体
６０１  熱可塑性構造体
７００  支持面
７０１  支持面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【外国語明細書】
2020152110000001.pdf