(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材を含む部材の貫通孔を修理する方法を提供する。【解決手段】少なくとも１つの複合材を有する構造体（３０２）に形成された貫通孔（３００）を修理する方法は、貫通孔（３００）の少なくとも一部にポッティング剤（３２２）を充填することと、貫通孔（３００）にカートリッジ式ヒータ（１００）の一部を挿入することと、カートリッジ式ヒータ（１００）を用いてポッティング剤（３２２）を硬化させることと、を含む。【選択図】図９
2020023167.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの複合材を有する構造体に形成された貫通孔を修理する方法であって、
前記貫通孔の少なくとも一部にポッティング剤を充填することと、
前記貫通孔にカートリッジ式ヒータの一部を挿入することと、
前記カートリッジ式ヒータを用いて前記ポッティング剤を硬化させることと、を含む方法。
【請求項２】
前記貫通孔の第１端部を閉塞することをさらに含み、前記充填は、前記閉塞の後に行う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記硬化は、前記カートリッジ式ヒータのシャフトにおける近位端と遠位端の間にある中間部分に熱エネルギーを集中させることを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記集中は、前記近位端及び前記遠位端において、前記中間部分におけるよりも少ない熱エネルギーを生成することをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ポッティング剤に最初の加熱をして、前記貫通孔内で前記ポッティング剤を固化させることをさらに含む、請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項６】
前記貫通孔内で固化した前記ポッティング剤に穴を穿孔することをさらに含み、前記挿入は、前記ポッティング剤に穿孔した前記穴に前記カートリッジ式ヒータのシャフトを挿入することを含む、請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項７】
前記硬化後に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部を前記貫通孔から取り出すことをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項８】
前記硬化後に、前記構造体の前記貫通孔内の前記ポッティング剤にフルサイズの穴を穿孔することをさらに含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項９】
前記挿入の前に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部に離型剤を塗布することをさらに含む、請求項１〜８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１０】
前記充填は、前記挿入の前に行う、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１１】
前記充填は、前記挿入の後に行う、請求項１〜９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１２】
前記挿入は、前記ポッティング剤が固化する前に、前記貫通孔内の前記ポッティング剤に前記カートリッジ式ヒータの前記一部を挿入することを含む、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの複合材を有する構造体に形成された貫通孔を修理する方法であって、
前記貫通孔の少なくとも一部にポッティング剤を充填することと、
前記貫通孔にカートリッジ式ヒータの一部を挿入することと、
前記カートリッジ式ヒータを用いて前記ポッティング剤を硬化させることと、を含み、前記硬化は、前記カートリッジ式ヒータのシャフトにおける近位端と遠位端の間にある中間部分に、熱エネルギーを集中させることを含み、前記熱エネルギーを集中させることは、前記近位端及び前記遠位端において、前記中間部分におけるよりも少ない熱エネルギーを生成することを含み、前記方法は、さらに、
前記硬化後に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部を前記貫通孔から取り出すことと、
前記硬化後かつ前記取り出し後に、前記構造体の前記貫通孔内の前記ポッティング剤を貫通するフルサイズの穴を穿孔することと、を含む方法。
【請求項１４】
前記貫通孔の第１端部を閉塞することをさらに含む方法であって、前記充填は、前記閉塞の後に行う、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ポッティング剤に最初の加熱をして、前記貫通孔内で前記ポッティング剤を固化させることをさらに含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記貫通孔内で固化した前記ポッティング剤に穴を穿孔することをさらに含む方法であって、前記挿入は、前記ポッティング剤に穿孔した前記穴に前記カートリッジ式ヒータのシャフトを挿入することを含む、請求項１３〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記挿入の前に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部に離型剤を塗布することをさらに含む、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１８】
前記充填は、前記挿入の前に行う、請求項１３〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
前記充填は、前記挿入の後に行う、請求項１３〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
前記挿入は、前記ポッティング剤が固化する前に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部を前記貫通孔内の前記ポッティング剤に挿入することを含む、請求項１３〜１９のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の実施形態は、概して、複合材を含む構造体に形成された貫通孔の修理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ある種の航空機は、様々な部分が炭素繊維材料などの複合材で構成されている。例えば、翼の複数の部分が複合材を含む。このような複合材は、金属層に挟まれている場合もある。
【０００３】
部材の部分同士の固定には、ファスナを用いることができる。この場合は、部材に貫通孔が形成される。貫通孔は、ファスナの一部分、例えば、ボルトのシャフトなどを収容し、保持できるよう構成されている。貫通孔は、複合材部分を通って延びる。貫通孔に関連する不一致は、製造時及び製造後の修理や改修での不適合状態において高い割合（例えば、６０％超）を占める。
【０００４】
複合材を含む部材の貫通孔を修理する場合、貫通孔にポッティング剤を充填することが一般的である。貫通孔にポッティング剤を充填した後、部材を熱硬化させる。貫通孔の中のポッティング剤を硬化するためには、ヒートブランケットを貫通孔の両開口端の近傍の部材に配置する。例えば、部材の一方の側に第１のヒートブランケットを配置し、反対側に第２のヒートブランケットを配置する。その後、部材を所定時間かけて熱硬化して、ポッティング剤が所定の仕上がり温度まで加熱されるようにする。
【０００５】
実際に、厚みが０．２５インチを超えるレイアップ品（つまり、異なる材料のレイヤを含む構造体）を熱硬化するには、ヒートブランケットを修復領域の両面に配置する必要がある。修復領域の外表面に第１のヒートブランケットを配置することは、通常容易である。第１のヒートブランケットは、単に外表面に配置すれば足りるからである。しかしながら、部材内部には他の構造体が在り、また、アクセスできる領域が限られるため、反対側の修復領域の内表面に第２のヒートブランケットを配置することは、通常は複雑である。したがって、１つ以上の加熱部材を配置するために、特定の部材の分解が必要になる場合がある。一般的に、複数のヒートブランケットを用いる熱硬化処理は、複雑で、時間と労力を要する可能性がある。
【発明の概要】
【０００６】
航空機翼の一部分など、部材の部分を構成するレイアップ材に含まれる複合材を効率的に修理する方法が必要とされている。
【０００７】
この要請を念頭に、本開示のいくつかの実施形態は、少なくとも１つの複合材を有する構造体に形成された貫通孔を修理する方法を提供する。前記方法は、前記貫通孔の少なくとも一部にポッティング剤を充填することと、前記貫通孔にカートリッジ式ヒータの一部を挿入することと、前記カートリッジ式ヒータを用いて前記ポッティング剤を硬化させることと、を含む。
【０００８】
前記方法には、前記貫通孔の第１端部を閉塞することを含めてよい。前記充填は、前記閉塞の後に行う。
【０００９】
少なくとも一実施形態において、前記硬化は、前記カートリッジ式ヒータのシャフトの中間部分に熱エネルギーを集中させることを含む。前記中間部分は、前記シャフトの近位端と遠位端の間にある。前記集中は、前記近位端及び前記遠位端において、前記中間部分におけるよりも少ない熱エネルギーを生成することをさらに含むことができる。
【００１０】
少なくとも一実施形態において、前記方法は、前記ポッティング剤に最初の加熱をして、前記貫通孔内の前記ポッティング剤を固化させることを含む。前記方法は、前記貫通孔内で固化した前記ポッティング剤に穴を穿孔することをさらに含むことができる。前記挿入は、前記ポッティング剤に穿孔した前記穴に前記カートリッジ式ヒータのシャフトを挿入することを含むことができる。
【００１１】
前記方法は、前記硬化後に、前記カートリッジ式ヒータの前記一部を前記貫通孔から取り出すことをさらに含む。少なくとも一実施形態において、前記方法は、前記硬化後（及び／又は、前記取り出し後）に、前記構造体の前記貫通孔内の前記ポッティング剤にフルサイズの穴を穿孔することをさらに含む。
【００１２】
前記方法は、前記カートリッジ式ヒータの前記一部に離型剤を塗布することをさらに含むことができる。
【００１３】
少なくとも一実施形態において、前記充填は、前記挿入の前に行う。少なくとも一つの他の実施形態において、前記充填は、前記挿入の後に行う。少なくとも一実施形態において、前記挿入は、前記ポッティング剤が固化する前に、前記貫通孔内の前記ポッティング剤に前記カートリッジ式ヒータの前記一部を挿入することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の実施形態における輸送体の正面斜視図である。
【図２】本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータの側面斜視図である。
【図３】本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータの内部斜視図である。
【図４】本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータが挿入された状態の構造体の貫通孔の正面斜視図である。
【図５】本開示の実施形態における構造体に形成された貫通孔の軸断面図である。
【図６】本開示の実施形態におけるドリルビットが挿入された状態の貫通孔の軸断面図である。
【図７】本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータのシャフトが挿入された状態の貫通孔の軸断面図である。
【図８】本開示の実施形態における構造体に形成された貫通孔を修理する方法のフローチャートである。
【図９】本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータのシャフトが挿入された状態の貫通孔の軸断面図である。
【図１０】本開示の実施形態における構造体に形成された貫通孔を修理する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
上述した概要、及び、後述する特定の実施形態の詳細な説明は、添付の図面を参照することによって、より明確に理解されよう。本明細書において、単数形で記載されている要素やステップは、当該要素やステップが複数存在することを必ずしも排除するものではない。さらに、「一実施形態」に言及することは、記載の特徴を包含する他の実施形態の存在を排除するよう解釈されることを意図したものではない。さらに、特段明記されない限り、特定の特性を備える１つ以上の要素を「含む」あるいは「有する」実施形態は、その性質を備えない他の要素を追加的に含んでいてもよい。
【００１６】
本開示の特定の実施形態は、複合材を含む部材の貫通孔を修理する方法を一連のステップを通じて提供する。加熱あるいは硬化は、時間制御、及び／又は、温度制御されたカートリッジ式ヒータを貫通孔に挿入することで実現される。カートリッジ式ヒータの直径、長さ、及び、縦方向の配置を、熱硬化させる材料積層体の対象領域とアライメントすることで、修理の質を向上させ、物理的なプロセスを簡素化し、かつ／又は、修理に要する時間及び労力を低減することができる。
【００１７】
少なくとも１つの実施形態において、本方法は、貫通孔にポッティング剤を充填することを含む。プラグ（例えば、テフロン（登録商標）製）を用いることで、ポッティング剤が硬化する際に、ポッティング剤を一定の位置に保持することができる。加えて、本方法は、ポッティング剤に穴を穿孔することと、カートリッジ式ヒータを挿入してポッティング剤を硬化させることと、所定の硬化時間の経過後にカートリッジ式ヒータを取り出すことと、を含むことができる。少なくとも１つの他の実施形態において、本方法は、貫通孔にポッティング剤を充填し、ポッティング剤がまだ柔らかい間に、小さめのカートリッジ式ヒータ（例えば、フレコート（ＦＲＥＫＯＴＥ）（登録商標）などの離型材を塗布したもの）を挿入し、ポッティング剤を硬化させることを含む。硬化温度及び硬化時間は、構造体の積層材料、ポッティング剤、及び、修理部位の深さと直径によって決定される。また、工学的解析や物理実験によって決定されるその他の要因も加味される。
【００１８】
複合材は、例えば炭素繊維で形成される。少なくとも１つの実施形態では、複合材は、両側を第１外皮と第２外皮に挟まれた芯材で構成される。芯材としては、相互に連結された複数のハニカムセルを有するものがある。少なくとも１つの他の実施形態では、芯材は、中実のレイヤ、又は、多孔質の発泡材レイヤである。芯材は、例えば、アラミド繊維及び／又はポリアミドで構成される。第１外皮及び第２外皮は、ガラス繊維、グラファイト、ケブラー、及び／又は、これに類する繊維にエポキシ樹脂を事前含浸させたレイヤを１つ以上含むか、あるいは、これにより構成される。
【００１９】
少なくとも１つの実施形態において、ポッティング剤は、Ｈｕｎｔｓｍａｎ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製のＥｐｏｃａｓｔ１６３５Ａ／Ｂなど、複合構造部（composite structure）の穴の修復に用いられる材料である。任意の選択肢として、他のポッティング剤を使用することも可能である。カートリッジ式ヒータは、加熱用及び絶縁用にそれぞれ固有のワット密度を有する。直径が異なる穴には、異なるカートリッジ式ヒータを使用することができる。本開示の実施形態は、複合構造部の貫通孔を修理する方法であって、部材（複合構造部を含む積層体）を分解することを避け、あるいは減らすことができ、穴修理のプロセスを効率化できる方法を提供する。カートリッジ式ヒータは、ポッティング剤をその場で加熱し、硬化させるよう構成されており、複合構造部の分解を必要とすることなく、複合構造部の貫通孔を修理することができる。このようにして、本開示の実施形態は、分解処理の頻度を低減することができる。
【００２０】
本開示の特定の実施形態は、複合構造部の貫通孔を修理する方法を提供する。本方法では、貫通孔の一端をプラグ（例えば、テフロン（登録商標）製のもの）で閉塞させ、貫通孔にポッティング剤を充填し、ポッティング剤が固くなるまで放置し、ポッティング剤に小さめの穴を穿孔し、貫通孔の修理用に構成されたカートリッジ式ヒータに離型剤（例えば、フレコート）を塗布し、穿孔した穴にカートリッジ式ヒータを挿入し、貫通孔の空間を（カートリッジ式ヒータを介して）、所定の硬化温度に達するのに十分な時間加熱し、カートリッジ式ヒータを取り出し、硬化した複合材に、フルサイズの直径の穴を穿孔する。
【００２１】
図１は、本開示の実施形態における、航空機１０などの輸送体の正面斜視図である。航空機１０は、推進系１２を含み、これは、例えば、２つのターボファンエンジン１４を含む。任意の構成として、推進系１２は、図示したよりも多くのエンジン１４を含むことができる。エンジン１４は、航空機１０の翼１６に搭載される。他の実施形態では、エンジン１４は、胴体１８及び／又は尾部２０に搭載される構成でもよい。尾部２０は、水平安定板２２及び垂直安定板２４も支持する。
【００２２】
航空機１０の胴体１８には、内部機室が画成されており、この内部機室には、例えば、コックピット、１つ以上の作業区画（例えば、ギャレー、機内持ち込み手荷物領域、などを含む）、１つ以上の乗客区画（例えば、ファーストクラス、ビジネスクラス、及びエコノミークラスの客室）、及び、後方区画が含まれる。
【００２３】
航空機１０の様々な部分が、複合材で構成される。例えば、翼１６の複数の部分が複合材で構成される。場合によっては、複合材は、金属などの他の材料と結合される。本開示の実施形態は、複合材に形成された貫通孔を修理する方法を提供する。
【００２４】
本開示の実施形態は、航空機の代わりに、自動車、バス、機関車、電車、船舶、宇宙船など、その他の種々の輸送体にも適用可能である。また、必要に応じて、本開示の実施形態は、輸送体以外の様々な構造体や部材などにおいて、貫通孔を有する複合材の修理に適用可能である。
【００２５】
図２は、本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータ１００の側面斜視図である。カートリッジ式ヒータ１００は、キャップ１０４に繋がる管状シャフト１０２を含む。カートリッジ式ヒータ１００は、熱生成のための電力をカートリッジ式ヒータ１００に供給する電源１０６に（例えば、１つ以上の配線を介して）接続するよう構成されている。このように、カートリッジ式ヒータ１００は、構造体の貫通孔の中のポッティング剤に硬化熱を供給するよう構成されている。
【００２６】
シャフト１０２は、キャップ１０４に近い近位端１０８と、この近位端１０８と遠位端１１２の間にある中間部分１１０と、を有する。近位端１０８、中間部分１１０、及び遠位端１１２は、ワット密度が異なる構成でもよい。例えば、中間部分１１０のワット密度は、近位端１０８及び遠位端１１２のワット密度より高くてもよい。この場合、中間部分１１０で生成される熱エネルギーは、近位端１０８及び遠位端１１２で生成される熱エネルギーを上回る。中間部分１１０は、修理対象の貫通孔において複合材を通る部分に配置されるよう構成されているので、中間部分１１０のワット密度は高く、よってより多くの熱を生成する。これに対し、近位端１０８及び遠位端１１２は、硬化プロセスの際に、複合材を通って延伸しない可能性がある。近位端１０８及び遠位端１１２のワット密度は低いので、両者で生成される熱エネルギーは、中間部分１１０で生成されるよりも少なくなる。また、これと同時に、中間部分１１０において生成される熱エネルギーが中間部分１１０に集中することを確実にすることができ、近位端１０８や遠位端１１２からは、カートリッジ式ヒータ１００がほとんど放熱しないようにできる。
【００２７】
少なくとも１つの実施形態において、近位端１０８及び遠位端１１２のワット密度は、例えば１０〜１５ワット毎平方インチであり、中間部分１１０のワット密度は、例えば４０ワット毎平方インチである。任意の構成として、近位端１０８、中間部分１１０、及び遠位端１１２のワット密度を、上述の密度よりもそれぞれ高くしたり、低くしたりすることができる。いくつかの実施形態において、近位端１０８、中間部分１１０、及び遠位端１１２のワット密度は、互いにほぼ同じであってもよい。
【００２８】
カートリッジ式ヒータ１００の複数の領域それぞれのワット密度は、構造体の貫通孔に所望の硬化熱を与えるように構成されている。また、それぞれのワット密度は、大きさの異なる貫通孔に対して特定の硬化熱を与える構成とすることもできる。カートリッジ式ヒータ１００は、熱電対を一体的に含み、カートリッジ式ヒータ１００における複数個所の温度を測定する構成でもよい。
【００２９】
シャフト１０２は、所与の直径１１４を有する。少なくとも１つの実施形態において、直径１１４が異なる複数のカートリッジ式ヒータ１００を使用することができる。一例では、第１のカートリッジ式ヒータ１００の直径１１４は、０．７５インチであり、第２のカートリッジ式ヒータ１００の直径１１４は、０．５０インチであり、第３のカートリッジ式ヒータ１００の直径１１４は、０．２５インチである。直径が異なる複数のカートリッジ式ヒータ１００は、例えば、直径が異なる貫通孔内のポッティング剤の硬化に用いることができる。少なくとも１つの実施形態では、１つのカートリッジ式ヒータが、直径が異なる複数のセクションを有する構成である。したがって、同一のカートリッジ式ヒータを、直径が異なる複数の孔に対して使用することができる。
【００３０】
図３は、本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータ１００の内部斜視図である。カートリッジ式ヒータ１００はシース１１６を有しており、このシースは、遠位端１１２にある抵抗線１１８を覆い、近位端１０８にある抵抗線１２０を覆い、中間部分１１０にある導体ピン１２２を覆っている。終端部材（end piece）１２４は、近位端１０８を覆っている。リード線１２６は、終端部材１２４から外部に延びている。
【００３１】
抵抗線１１８及び１２０は、例えばニッケルクロムから成り、均一且つ効率的な熱分散をシース１１６に与えることができる。導体ピン１２２は、抵抗線１１８及び１２０と冶金的接合をすることで、良好な電気接続を確立することができる。カートリッジ式ヒータ１００は、例えば、酸化マグネシウム絶縁材などの絶縁材１３０も備えることができ、これにより絶縁耐力を高め、効率的な加熱を促進することができる。
【００３２】
なお、図２及び図３に示し、説明したカートリッジ式ヒータ１００は、図示したよりも多くの部材を含む構成でも、より少ない部材を含む構成でもよい。カートリッジ式ヒータ１００の図示及び説明は例示的なものに過ぎず、図示したものと形状やサイズが異なっていてもよい。
【００３３】
図４は、本開示の実施形態における構造体２０４の貫通孔２０２の正面斜視図であり、カートリッジ式ヒータ１００が挿入された状態を示している。構造体２０４は、１つ以上の複合材レイヤであるか、あるいは、これを含む。一例では、構造体２０４の全体が複合材で構成される。少なくとも１つの他の実施形態では、構造体２０４は、１つ以上の複合材レイヤと、１つ以上の金属構造体を含む。
【００３４】
図５は、本開示の実施形態における構造体３０２に形成された貫通孔３００の軸断面図である。構造体３０２は、部材及び／又は材料を積層して構成されており、これら部材及び／又は材料には、複合構造部３０４（例えば、航空機の一部分における後桁を構成する）と、複合構造部３０４の近傍（例えば、下側、上側、隣り）に配置されたフィッティング３０６（例えば、ドラッグブレース金具（metal drag brace fitting））と、複合構造部３０４の近傍に配置された端部金具（terminal fitting）３０８と、端部金具３０８の上側に配置された金具３１０（例えば、フーバー金具（Hoover fitting））と、が含まれる。構造体３０２の各部材の間には、シム３１２、３１４及び３１６が配置されている。貫通孔３００は、構造体３０２における各部材を貫通している。
【００３５】
構造体３０２は、図示したよりも多くのレイヤ、あるいは、よりも少ないレイヤを含んでもよい。少なくとも１つの実施形態では、構造体３０２は、複合構造部３０４のみを１つ以上のレイヤとして含む。他の例では、構造体３０２は、金属（例えばアルミニウム）製の第１レイヤと第２レイヤに挟まれた炭素繊維複合構造部３０４を含む。
【００３６】
貫通孔３００の一部分を画成する、複合構造部３０４の内縁３１８には修理が必要なことがある。内縁３１８を修理するためには、先ず、貫通孔３００に、具体的には、フィッティング３０６内に、プラグ３２０（例えば、テフロン（登録商標）製）を配置する。具体的には、貫通孔３００の第１端部３２１にプラグ３２０を挿入する。次いで、貫通孔３００にポッティング剤３２２（例えば、Ｅｐｏｃａｓｔ１６３５Ａ／Ｂポッティング剤）を、プラグ３２０とは反対側から、例えば、貫通孔３００の第２端部３２３から充填する。
【００３７】
貫通孔３００にポッティング剤３２２を充填した後、熱風機３２４を用いて、ポッティング剤３２２に最初の硬化をする。任意の選択肢として、熱風機３２４の代わりに（あるいは、に加えて）、硬化炉や硬化ヒータなどを用いてもよい。例えば、熱風機３２４は、約１５０°Ｆの高温空気を構造体３０２上方に吹き付ける。熱風機３２４を用いた最初の硬化により、貫通孔３００のポッティング剤３２２が固化する。
【００３８】
図６は、本開示の実施形態におけるドリルビット３５０が挿入された状態の貫通孔３００の軸断面図である。熱風機３２４を用いた最初の硬化でポッティング剤３２２を固化させた後、ドリルビット３５０を用いてポッティング剤３２２に穴３５２を穿孔する。穴３５２は、わずかに小さいサイズであるとともに、カートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２（図２及び図３に示す）を挿入可能に構成される。穴３５２のサイズは、貫通孔３００のうち複合構造部３０４を通る部分を画成する複合構造部３０４の内縁３１８にポッティング剤３２２が付着したまま残留するような大きさとする。
【００３９】
図７は、本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２が挿入された状態の貫通孔３００の軸断面図である。カートリッジ式ヒータ１００の中間部分１１０が、貫通孔３００のうち複合構造部３０４を通る部分に位置している。カートリッジ式ヒータ１００のワット密度は、近位端１０８及び遠位端１１２よりも中間部分１１０において高くなっているので、カートリッジ式ヒータ１００により生成される熱エネルギーは、複合構造部３０４に集中し、これに対し、近位端１０８及び遠位端１１２において生成される熱エネルギーは低いので、近位端１０８及び遠位端１１２における熱エネルギーが低い。さらに、近位端１０８及び遠位端１１２における熱エネルギーが低いので、構造体３０２の他の部分における過熱を防ぐことができる。むしろ、熱エネルギーは、貫通孔３００のうち複合構造部３０４を通る部分に概ね集中されるので、複合構造部３０４の中のポッティング剤３２２を最終硬化させることができる。これにより、ヒートブランケットや、構造体３０２の分解を要することなく、効率的且つ簡便に修理を行うことができる。ただし、ヒートブランケットを用いてもよいし、かつ／又は、構造体３０２を分解してもよい。
【００４０】
最終硬化の後、カートリッジ式ヒータ１００を貫通孔３００から取り出す。次いで、複合構造部３０４内に位置する完全に硬化したポッティング剤３２２に、フルサイズの穴を穿孔する。少なくとも１つの実施形態では、カートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２を貫通孔３００に挿入する前に、ＦＲＥＫＯＴＥなどの離型剤でコーティングしておいてもよい。これにより、最終硬化後にカートリッジ式ヒータ１００を貫通孔から容易に取り出すことができる。
【００４１】
図８は、本開示の実施形態における構造体に形成された貫通孔を修理する方法のフローチャートである。図５〜図８を参照すると、本方法では、先ず、４００で、構造体３０２に形成された貫通孔３００の第１端部３２１にプラグ３２０を挿入する。次に、４０２で、閉塞させた第１端部３２１の反対側の第２端部３２３から、貫通孔３００にポッティング剤３２２を充填する。
【００４２】
４０４で、例えば熱風機３２４を用いてポッティング剤３２２に最初の加熱、即ち、最初の硬化を行って、貫通孔３００内のポッティング剤３２２を固化させる。ポッティング剤３２２の硬化後、プラグ３２０を取り除く。
【００４３】
４０６で、ポッティング剤の固化後、ポッティング剤３２２に穴３５２を穿孔する。次いで、４０８で、ポッティング剤３２２に穿孔した穴３５２に、カートリッジ式ヒータ１００を挿入する。４１０で、所望の領域（例えば、複合構造部３０４内の領域）に熱エネルギーを集中させ、あるいは、誘導して、ポッティング剤３２２を完全に硬化させて、貫通孔３００を修理する。例えば、熱エネルギーは、シャフト１０２における近位端１０８と遠位端１１２の間の中間部分１１０に集中させる。４１２で、所定の硬化時間の経過後（かつ／又は、例えば、十分な硬化温度をセンサが検出した後）、カートリッジ式ヒータ１００を貫通孔３００から取り出す。
【００４４】
図９は、本開示の実施形態におけるカートリッジ式ヒータ１００のシャフトが挿入された状態の貫通孔３００の軸断面図である。本実施形態では、絶縁材３７０が貫通孔３００の端部３２１を覆うように配置されている。次いで、貫通孔３００にポッティング剤３２２を充填する。必要に応じて、端部３２１を、図５に図示し、説明したように閉塞させてもよい。
【００４５】
ポッティング剤３２２が固化する前に、貫通孔３００内のポッティング剤３２２にカートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２を挿入する。図示のように、シャフト１０２を、構造体３０２のすべてのレイヤに貫通させてもよい。少なくとも他の１つの実施形態では、シャフト１０２を、ポッティング剤３２２よりも先に貫通孔３００に挿入する。その後、ポッティング剤３２２を貫通孔３００に注入して、シャフト１０２の周りに充填する。例えば、ポッティング剤は、シャフト１０２と構造体３０２の間の隙間を充填することができる。
【００４６】
次いで、カートリッジ式ヒータ１００を作動させて、上述のようにポッティング剤３２２に硬化熱を加える。カートリッジ式ヒータ１００をＦＲＥＫＯＴＥなどの離型剤でコーティングしておいてもよく、これにより、完全に硬化したポッティング剤３２２からカートリッジ式ヒータ１００を容易に取り出すことができる。硬化ステップ後、及び、カートリッジ式ヒータ１００の取り出し後、ポッティング剤３２２にフルサイズの穴を穿孔する（ただし、必須ではない）。
【００４７】
図１０は、本開示の実施形態における構造体に形成された貫通孔を修理する方法のフローチャートである。図９及び図１０を参照すると、本方法は、先ず５００で、カートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２に離型剤を塗布する任意のステップを行う。
【００４８】
５０２で、構造体３０２の貫通孔３００にポッティング剤３２２を充填する。５０４で、ポッティング剤３２２が固化する前に、貫通孔３００内のポッティング剤３２２にカートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２を挿入する。必要に応じて、先にカートリッジ式ヒータ１００のシャフト１０２を貫通孔３００に配置し、次に、ポッティング剤３２２を貫通孔３００に注入してシャフト１０２の周りに充填してもよい。
【００４９】
５０６で、カートリッジ式ヒータ１００を作動させて、ポッティング剤３２２を硬化させる。５０８で、所定時間の経過後、かつ／又は、硬化状態の検知後、カートリッジ式ヒータ１００をポッティング剤から取り出す。離型剤の作用により、硬化したポッティング剤３２２からカートリッジ式ヒータ１００を容易に取り出すことができる。５１０で、ポッティング剤３２２が硬化し、また、カートリッジ式ヒータ１００を取り出した後、硬化したポッティング剤３２２にフルサイズの穴を穿孔する（ただし、必須ではない）。
【００５０】
図２〜図１０を参照すると、貫通孔３００のサイズに応じて、様々な形状及びサイズのカートリッジ式ヒータ１００を使用することができる。シャフトの径が大きいカートリッジの方が効率的である。例えば、直径１１４が０．７５インチのシャフト１０２の温度を２１７°Ｆに設定すると、穴の端縁の温度は１９６〜２０５°Ｆになる。直径１１４が０．５０インチのシャフト１０２の温度を２６９〜２７４°Ｆに設定すると、穴の端縁の温度は１９９〜２０５°Ｆになる。直径１１４が０．２５インチのシャフト１０２の温度を４５０〜５００°Ｆに設定すると、穴の端縁の温度は２００〜２２０°Ｆになる。
【００５１】
本開示の実施形態は、少なくとも１つの複合材を含む構造体に形成された貫通孔の修理方法を提供する。本方法では、貫通孔の少なくとも一部にポッティング剤を充填し、カートリッジ式ヒータの一部を貫通孔に挿入し、カートリッジ式ヒータを用いてポッティング剤を硬化させる。
【００５２】
本明細書に記載したように、本開示の実施形態は、例えば、部材の一部を構成するレイアップに含まれる複合材を効率的に修理する方法を提供する。
【００５３】
本開示の実施形態を説明するために、例えば、上、下、下側、中央、横、水平、垂直、前方など、空間や方向に関する様々な用語を用いているが、これらの用語は、図内で示した配向について相対的に用いられているに過ぎない。このような配向は、逆向きにしたり、回転させたり、あるいは、他の何らかの変更が可能であり、この結果、上側部分が下側部分になったり、その逆も起こり得、また、水平方向が垂直方向になったりもする。
【００５４】
本明細書において、何らかの処理又は動作を実行するように「構成された」構造体、限定、又は、要素は、当該処理や動作に特に対応するよう、構造的に形成され、構成され、適合されたものである。明瞭化のため、また疑義を避けるために付言すると、単に当該処理や動作を実行するように改変されうるに過ぎないものは、上述のような、当該処理や動作を実行するように「構成された」ものには該当しない。
【００５５】
本開示は、下記の付記による実施形態も包含する。
【００５６】
付記１．少なくとも１つの複合材を有する構造体（２０４、３０２）に形成された貫通孔（３５２）を修理する方法であって、
前記貫通孔（３５２）の少なくとも一部にポッティング剤（３２２、５０８）を充填することと、
前記貫通孔（３５２）にカートリッジ式ヒータ（１００）の一部を挿入することと、
前記カートリッジ式ヒータ（１００）を用いて前記ポッティング剤（３２２、５０８）を硬化させることと、を含む方法。
【００５７】
付記２．前記貫通孔（３５２）の第１端部（３２１）を閉塞することをさらに含み、前記充填は、前記閉塞の後に行う、付記１に記載の方法。
【００５８】
付記３．前記硬化は、前記カートリッジ式ヒータ（１００）のシャフト（１０２）の中間部分（１１０）に熱エネルギーを集中させることを含み、前記中間部（１１０）は、前記シャフト（１０２）における近位端（１０８）（３２１）と遠位端（１１２）の間にある、付記１又は２に記載の方法。
【００５９】
付記４．前記集中は、前記近位端（１０８、３２１）及び前記遠位端（１１２）において、前記中間部分（１１０）におけるよりも少ない熱エネルギーを生成することをさらに含む、付記１〜３のいずれかに記載の方法。
【００６０】
付記５．前記ポッティング剤（３２２、５０８）に最初の加熱をして、前記貫通孔（３５２）内で前記ポッティング剤（３２２、５０８）を固化させることをさらに含む、付記１〜４のいずれかに記載の方法。
【００６１】
付記６．前記貫通孔（３５２）内で固化した前記ポッティング剤（３２２、５０８）に穴（３５２）を穿孔することをさらに含み、前記挿入は、前記ポッティング剤（３２２、５０８）に穿孔した前記穴（３５２）に前記カートリッジ式ヒータ（１００）のシャフト（１０２）を挿入することを含む、付記１〜５のいずれかに記載の方法。
【００６２】
付記７．前記硬化後に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部を前記貫通孔（３５２）から取り出すことをさらに含む、付記１〜６のいずれかに記載の方法。
【００６３】
付記８．前記硬化後に、前記構造体（２０４、３０２）の前記貫通孔（３５２）内の前記ポッティング剤（３２２、５０８）にフルサイズの穴（３５２）を穿孔することをさらに含む、付記１〜７のいずれかに記載の方法。
【００６４】
付記９．前記挿入の前に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部に離型剤を塗布することをさらに含む、付記１〜８のいずれかに記載の方法。
【００６５】
付記１０．前記充填は、前記挿入の前に行う、付記１〜９のいずれかに記載の方法。
【００６６】
付記１１．前記充填は、前記挿入の後に行う、付記１〜９のいずれかに記載の方法。
【００６７】
付記１２．前記挿入は、前記ポッティング剤（３２２、５０８）が固化する前に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部を前記貫通孔（３５２）内の前記ポッティング剤（３２２、５０８）に挿入することを含む、付記１〜１１のいずれかに記載の方法。
【００６８】
付記１３．少なくとも１つの複合材を有する構造体（２０４、３０２）に形成された貫通孔（３５２）を修理する方法であって、
前記貫通孔（３５２）の少なくとも一部にポッティング剤（３２２、５０８）を充填することと、
前記貫通孔（３５２）にカートリッジ式ヒータ（１００）の一部を挿入することと、
前記カートリッジ式ヒータ（１００）を用いて前記ポッティング剤（３２２、５０８）を硬化させることと、を含み、
前記硬化は、前記カートリッジ式ヒータ（１００）のシャフト（１０２）の中間部分（１１０）に熱エネルギーを集中させることを含み、前記中間部（１１０）は、前記シャフト（１０２）における近位端（１０８）（３２１）と遠位端（３２１、１１２）の間にあり、前記熱エネルギーを集中させることは、前記近位端（１０８、３２１）及び前記遠位端（３２１、１１２）において、前記中間部分（１１０）におけるよりも少ない熱エネルギーを生成することを含み、
前記方法は、さらに、
前記硬化後に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部を前記貫通孔（３５２）から取り出すことと、
前記硬化後かつ前記取り出し後に、前記構造体（２０４、３０２）の前記貫通孔（３５２）内の前記ポッティング剤（３２２、５０８）にフルサイズの穴（３５２）を穿孔することをさらに含む、方法。
【００６９】
付記１４．前記貫通孔（３５２）の第１端部（３２１）を閉塞することをさらに含む方法であって、前記充填は、前記閉塞の後に行う、付記１３に記載の方法。
【００７０】
付記１５．前記ポッティング剤（３２２、５０８）に最初の加熱をして、前記貫通孔（３５２）内で前記ポッティング剤（３２２、５０８）を固化させることをさらに含む、付記１３又は１４に記載の方法。
【００７１】
付記１６．貫通孔（３５２）内で固化した前記ポッティング剤（３２２、５０８）に穴（３５２）を穿孔することをさらに含む方法であって、前記挿入は、前記ポッティング剤（３２２、５０８）に穿孔した前記穴（３５２）に前記カートリッジ式ヒータ（１００）のシャフト（１０２）を挿入することを含む、付記１３〜１５のいずれかに記載の方法。
【００７２】
付記１７．前記挿入の前に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部に離型剤を塗布することをさらに含む、付記１３〜１６のいずれかに記載の方法。
【００７３】
付記１８．前記充填は、前記挿入の前に行う、付記１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【００７４】
付記１９．前記充填は、前記挿入の後に行う、付記１３〜１７のいずれかに記載の方法。
【００７５】
付記２０．前記挿入は、前記ポッティング剤（３２２、５０８）が固化する前に、前記カートリッジ式ヒータ（１００）の前記一部を前記貫通孔（３５２）内の前記ポッティング剤（３２２、５０８）に挿入することを含む、付記１３〜１９のいずれかに記載の方法。
【００７６】
上述の説明は、すべて例示的であり、限定的に解釈されるべきではない。例えば、上述した実施形態（及び／又は、その態様）は、互いに組み合わせて使用することが可能である。加えて、本開示の様々な実施形態の範囲を逸脱することなく、これらの教示に特定の状況や材料を適合させる多くの変更が可能である。本明細書で説明した材料のサイズや種類は、本開示の様々な実施形態におけるパラメータを明確にするためのものであり、これら実施形態は、限定を課すものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。本開示の記載から、当業者には多くの他の実施形態が明らかであろう。したがって、本開示の様々な実施形態の範囲は、添付の請求の範囲を、これら請求の範囲に認められる均等物の範囲と併せて参照して決定されるべきである。添付の請求の範囲において用いられる「有する／備える（including）」及び「であって（in which）」等の用語は、それぞれ、「含む（comprising）」及び「において（wherein）」等と均等な表現として用いられている。加えて、「第１」、「第２」、「第３」などの用語は、単なる標識として用いられており、これらの用語が言及する対象に数的な要件を課すものではない。
【００７７】
本明細書の記載は、例を用いてベストモードを含む様々な実施形態を開示するものであり、また、任意の装置又はシステムの作製及び使用、並びに、これらを組み入れた方法の実行を含む本開示の様々な実施形態を当業者が実施することを可能にするものである。本開示の各種実施形態についての特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものであり、当業者が想到しうる他の実施例を含みうる。そのような他の実施例は、それらが、特許請求の範囲の文言と相違のない構成要素を有する場合、又は、特許請求の範囲の文言に対して非本質的な相違を有するだけの均等の構成要素を含む場合、特許請求の範囲に包含されると考えられるべきである。
【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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【外国語明細書】
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