(57)【要約】  材料（１０２）を形成するためのシステム（１００）は、内部空間（１２２）を画定する少なくとも１つの壁（１１６，１１８，１２０）を含むハウジング（１０６）を含む。ハウジング（１０６）は、内部空間に加圧流体（１１５）を収容するように構成される。システムはまた、材料を成形するように構成された少なくとも１つの工具（１０４）をも含む。少なくとも１つの工具は、ハウジングの外部の第１の位置から少なくとも部分的に内部空間内にある第２の位置までの経路に沿って移動可能である。システムは、少なくとも部分的に少なくとも１つの工具の経路内に伸展する膜（１０８）をさらに含む。【選択図】図１
2019516591.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を形成するためのシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）であって、
内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を画定する少なくとも１つの壁（１１６、１１８、１２０、２１２、２１４、２１６、３１２、３１４、３１６）を含むハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）であって、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内に加圧流体（１１５、４０４）を収容するように構成されている、ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）と、
前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を成形するように構成された少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）であって、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の外部の第１の位置から少なくとも部分的に前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内にある第２の位置までの経路（１３６）に沿って移動可能である、少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）と、
少なくとも部分的に前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の経路内に伸展する膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）と
を備える、システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項２】
前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）が伸張可能であり、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内に少なくとも部分的に伸展する、請求項１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項３】
前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、底壁（１１６、２１４、３１４）と、上壁（１１８、２１２、３１２）と、前記底壁（１１６、２１４、３１４）および前記上壁（１１８、２１２、３１２）に結合された側壁（１２０、２１６、３１６）とを備え、前記上壁（１１８、２１２、３１２）は開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定し、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の前記経路は、前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通じて延伸する、請求項１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項４】
前記上壁（１１８、２１２、３１２）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を少なくとも部分的に画定する内面（１２４、２１３、３１３）と、前記内面（１２４、２１３、３１３）とは反対側の外面（１２６、２１５、３１５）とを画定し、前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）は、前記外面（１２６、２１５、３１５）によって受け入れられ、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）は前記内面（１２４、２１３、３１３）によって受け入れられる、請求項３に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記第１の位置において前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の上方に位置決めされる、請求項４に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項６】
前記加圧流体（１１５、４０４）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の外部にありかつ近接している周囲環境の圧力よりも高い圧力を有する、請求項１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の動きを制御するように構成されたコントローラ（１１２）をさらに備える、請求項１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項８】
前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）に加圧流体（１１５、４０４）を供給するように構成された加圧流体源（１１４）をさらに備え、前記加圧流体（１１５、４０４）が前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）に向けて方向付ける、請求項１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項９】
材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を形成するためのシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）であって、
内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）、および、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）へのアクセスを容易にするように構成された開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定するハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）であって、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、底壁（１１６、２１４、３１４）と、前記底壁（１１６、２１４、３１４）に結合された側壁（１２０、２１６、３１６）とを含む、ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）と、
前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を成形するように構成された少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）であって、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に対して移動するように構成されており、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）が、少なくとも部分的に前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内へと延伸するように、少なくとも部分的に前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通って延伸する経路に沿って移動するように構成されている、少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）と、
前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）に隣接して伸展する膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）と、
加圧流体（１１５、４０４）を前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）に供給するように構成された加圧流体源（１１４）であって、前記加圧流体（１１５、４０４）は、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）に向けて方向付ける、加圧流体源（１１４）と
を備える、システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の上方に配置され、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に向かって、および前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通って下降するように構成されている、請求項９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の回転を誘発するための回転機構（５２２）をさらに備える、請求項９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１２】
前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記底壁（１１６、２１４、３１４）に対向して前記側壁（１２０、２１６、３１６）に結合された上壁（１１８、２１２、３１２）をさらに備え、前記上壁（１１８、２１２、３１２）は前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定する、請求項９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１３】
前記上壁（１１８、２１２、３１２）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を少なくとも部分的に画定する内面（１２４、２１３、３１３）と、前記内面（１２４、２１３、３１３）とは反対側の外面（１２６、２１５、３１５）とを画定し、前記外面（１２６、２１５、３１５）は、前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を受け入れるように構成されており、前記内面（１２４、２１３、３１３）は、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）は受け入れるように構成されている、請求項１２に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、第１の工具および第２の工具を含み、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記第１の工具を受け入れるための第１の開口と、前記第２の工具を受け入れるための第２の開口とを画定する、請求項９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を使用した前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）の成形を容易にするために、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）および前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）の少なくとも１つを加熱するための加熱源（４２４）をさらに備える、請求項９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の分野は、概して、材料を形成するための方法およびシステム、例えば、積層材料の形成を容易にするための加圧ハウジングを含む方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
積層材料などの材料を形成して複合積層板部品にするために、少なくともいくつかの公知のシステムが使用される。積層材料は、複合積層板部品に改善された工学的特性を提供する、複合材料の複数の層またはプライを含む。例えば、積層材料は、プリプレグ、乾燥生地、炭素繊維生地、粘着付与生地、剥離フィルム、裏紙、真空フィルム、ライナ、膜、炭素繊維、ガラス、ポリイミドおよびポリエチレンのようなポリマー繊維、セラミックマトリックス複合材、炭化ケイ素、およびアルミナのような材料のいずれかの層を含む。少なくともいくつかのシステムでは、積層材料は、工具に隣接して位置決めされ、工具に対して押し付けられて、積層材料を成形して部品の形状にする。いくつかのシステムでは、積層材料の成形を容易にするために膜が使用される。膜は、積層材料および／または工具上に伸展され、工具に積層材料を成形させるために、制御された方法で位置決めされる。
【０００３】
少なくともいくつかの既知のシステムでは、工具は、張り出し、アンダーカット、凹面および凸面などの複雑な形状を有する。しかしながら、膜はこれらの複雑な形状の上にまたがり、積層材料は適切に圧縮されない。その結果、積層材料は、これらの複雑な形状に隣接したところでは適切に形成されない。したがって、積層材料を適切に形成して所望の部品にするためには、かさを減らすなどの追加の処理が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第３０６７１８２号明細書
【発明の概要】
【０００５】
一態様では、材料を形成するためのシステムが提供される。このシステムは、内部空間を画定する少なくとも１つの壁を含むハウジングを含む。ハウジングは、内部空間に加圧流体を収容するように構成される。システムはまた、材料を成形するように構成された少なくとも１つの工具をも含む。少なくとも１つの工具は、ハウジングの外部の第１の位置から少なくとも部分的に内部空間内にある第２の位置までの経路に沿って移動可能である。システムは、少なくとも部分的に少なくとも１つの工具の経路内に伸展する膜をさらに含む。
【０００６】
別の態様では、積層材料を形成するためのシステムが提供される。このシステムは、内部空間、および、内部空間へのアクセスを容易にするように構成された開口を画定するハウジングを含む。ハウジングは、底壁と、底壁に結合された側壁とを含む。システムはまた、積層材料を成形するように構成された少なくとも１つの工具と、開口に隣接して伸展する膜とをも含む。少なくとも１つの工具は、少なくとも１つの工具が少なくとも部分的に内部空間内へと延伸するように、少なくとも部分的に開口を通って延伸する経路に沿って移動するように構成される。システムは、加圧流体を内部空間に供給するように構成された加圧流体源をさらに含む。加圧流体は、膜を少なくとも１つの工具に向けて方向付ける。
【０００７】
さらに別の態様では、ワークピースを形成する方法が提供される。この方法は、内部空間を画定するハウジングの近くに工具を位置決めするステップを含む。この方法はまた、ワークピースを工具と内部空間との間に少なくとも部分的に位置決めするステップと、膜をワークピースと内部空間との間に少なくとも部分的に位置決めするステップとを含む。この方法は、膜が積層材料および工具に向けて方向付けられるように内部空間を加圧するステップをさらに含む。この方法はまた、工具が少なくとも部分的に内部空間内へと移動されるように、工具をハウジングに向けて動かすステップをも含む。この方法は、工具を使用してワークピースを成形するステップをさらに含む。
【０００８】
本開示のこれらの、ならびに他の特徴、態様、および利点は、添付の図面を参照しつつ以下の詳細な説明を読めば、よりよく理解されよう。添付の図面では、図面の全体にわたって、類似する符号は類似する部分を表す。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の位置に工具を備えて構成されている、積層材料を形成するための例示的なシステムの概略側面図である。
【図２】第２の位置に工具を備えて構成されている、図１に示すシステムの概略側面図である。
【図３】増強装置を含む、積層材料を形成するための例示的なシステムの概略側面図である。
【図４】複数の工具を使用して積層材料を形成するための例示的なシステムの概略側面図である。
【図５】加圧流体を使用して積層材料を形成するための例示的なシステムの概略上面図である。
【図６】積層材料を形成するための例示的なシステムの等角図である。
【図７】積層材料を位置決めするための位置合わせ機構を含む、図６に示すシステムの上面図である。
【図８】積層材料が位置合わせ機構上に位置決めされている、図６に示すシステムの上面図である。
【図９】図６に示すシステムの一部分の等角図である。
【図１０】図６に示すシステムの工具の回転の概略側面図である。
【図１１】形成媒体を使用して積層材料を形成するための例示的なシステムの概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
特に明記しない限り、本明細書において提供される図面は、本開示の実施形態の特徴を図示するものである。これらの特徴は、本開示の１つまたは複数の実施形態を含む多種多様なシステムで適用できると考えられる。したがって、本図面は、本明細書で開示する実施形態を実施するために必要とされる、当業者には既知の、従来の特徴をすべて含むことを意味しない。
【００１１】
以下の明細書および特許請求の範囲において、いくつかの用語に言及するが、それらは以下の意味を有すると規定する。
【００１２】
単数形「１つの（ａ、ａｎ）」、および「この（ｔｈｅ）」は、文脈が特に明確に指示しない限り、複数の言及を含む。
【００１３】
「任意選択の」または「任意選択的に」は、後で述べられる事象または状況が、起こる場合も起こらない場合もあることを意味し、この記述は、その事象が起こる事例と、起こらない事例とを含むことを意味する。
【００１４】
本明細書および特許請求の範囲を通してここで使用される、近似する文言は、関連する基本的機能に変化をもたらすことなく、差し支えない程度に変動できる任意の量的表現を修飾するために適用することができる。したがって、「およそ（ａｂｏｕｔ）」、および「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」、「約（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」などの用語で修飾された値は、明記された厳密な値に限定されるものではない。少なくともいくつかの例では、近似を表す文言は、値を測定するための機器の精度に対応することができる。ここで、ならびに本明細書および特許請求の範囲を通して、範囲の限定は組み合わせおよび／または置き換えが可能であり、文脈および文言が特に指示しない限り、このような範囲は識別され、それに包含されるすべての部分範囲を含む。
【００１５】
本明細書で用いられる「プロセッサ」および「コンピュータ」という用語および関連する用語、例えば「処理装置」、「コンピューティングデバイス」、および「コントローラ」は、従来技術においてコンピュータと呼ばれているそれらの集積回路に限定されず、広く、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ（ＰＬＣ）、特定用途向け集積回路、およびその他のプログラム可能な回路を意味し、これらの用語は、本明細書において互換的に用いられる。本明細書で説明する実施形態では、メモリは、以下に限らないが、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのコンピュータ可読媒体、およびフラッシュメモリなどのコンピュータ可読不揮発性媒体を含むことができる。あるいは、フロッピーディスク、コンパクトディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、および／またはデジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）もまた、使用することができる。また、本明細書で説明する実施形態では、追加の入力チャネルは、以下に限定されないが、マウスおよびキーボードなどのオペレータインターフェースに関係するコンピュータ周辺機器であってもよい。あるいは、例えば、これに限定されないが、スキャナを含むことができる他のコンピュータ周辺機器も使用することができる。さらに、例示的な実施形態では、追加の出力チャネルは、これに限定されないが、オペレータインターフェースモニタを含むことができる。
【００１６】
さらに、本書で用いられる「ソフトウェア」および「ファームウェア」という用語は交換可能であり、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、クライアントおよびサーバによって実行するための、メモリ内の任意のコンピュータプログラム記憶を含む。
【００１７】
本明細書で用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュールおよびサブモジュール、あるいは任意の装置の他のデータなどの情報の短期的および長期的記憶のための任意の技術の方法で実施される、任意の有形のコンピュータに基づく装置を表すことを意図している。したがって、本明細書に記載する方法は、これらに限らないが、記憶装置および／またはメモリ装置を含む、有形の非一時的コンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化することができる。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。さらに、本明細書に用いられる「非一時的コンピュータ可読媒体」という用語は、すべての有形のコンピュータ可読媒体を含み、これらは非一時的コンピュータ記憶装置を含むが、これに限定されるものではなく、揮発性および不揮発性媒体、ならびにファームウェア、物理および仮想記憶装置、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなどの取り外し可能および取り外し不可能な媒体、ならびにネットワークもしくはインターネットなどの他の任意のデジタルソース、ならびにまだ開発されていないデジタル手段を含むが、これらに限定されるものではなく、一時的な伝播する信号がその唯一の例外である。
【００１８】
本明細書に記載のシステムは、材料を形成して部品にするのを容易にする膜を含む。システムは、内部空間を画定するハウジングと、内部空間の上に位置決めされる工具とをさらに含む。膜は、内部空間と工具との間に少なくとも部分的に位置決めされる。工具は、システムの動作中にハウジングの内部空間内へと移動可能である。工具が内部空間内に移動されるときに、膜を工具に向かって方向付けるために、ハウジングが加圧される。その結果、膜は、材料を成形して部品にするのを容易にするために、工具の複雑な幾何形状に隣接したところで、材料と工具との間の接触を誘発する。
【００１９】
図１は、第１の位置に工具１０４を備えて構成されている、ワークピースを形成するためのシステム１００の側面図である。図１には、以下の説明中の参照のためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が含まれている。図２は、工具１０４が第２の位置にあるシステム１００の側面図である。図２には、以下の説明中の参照のためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が含まれている。例示的な実施形態では、ワークピースは積層材料１０２を含む。代替的な実施形態では、ワークピースは、システム１００が本明細書で説明するよう動作することを可能にする任意の材料を含む。
【００２０】
システム１００は、工具１０４、ハウジング１０６、膜１０８、温度制御ユニット１１０、コントローラ１１２、および加圧流体源１１４を含む。ハウジング１０６は、底壁１１６と、上壁１１８と、底壁１１６と上壁１１８との間に延伸する側壁１２０とを含む。底壁１１６、上壁１１８、および側壁１２０は、内部空間１２２を画定し、内部空間１２２に加圧流体１１５を収容するように構成される。例示的な実施形態では、側壁１２０は、側壁１２０が底壁１１６および上壁１１８に実質的に直交するように、底壁１１６および上壁１１８に結合される。さらに、底壁１１６は実質的に矩形であり、側壁１２０は底壁１１６の周縁周りに延伸する。したがって、ハウジング１０６は実質的に箱形である。代替的な実施形態では、ハウジング１０６は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。例えば、いくつかの実施形態では、上壁１１８は省略されている。さらなる実施形態では、底壁１１６、上壁１１８、および側壁１２０のうちの少なくとも１つは、膜１０８の動きを制御しやすくするために傾斜している。
【００２１】
例示的な実施形態では、上壁１１８は、内部空間１２２に面する内面１２４と、内面１２４に対向する外面１２６とを含む。上壁１１８は、内部空間１２２へのアクセスを容易にする開口１２８を画定する。開口１２８は、工具１０４が開口１２８を通って移動するのを容易にし、膜１０８の開口１２８に隣接した伸張を低減するような大きさにされる。膜１０８は、上壁１１８に結合され、開口１２８に隣接して伸展する。具体的には、膜１０８は、ハウジング１０６の内部で開口１２８を横切って伸展する。積層材料１０２はまた、開口１２８に隣接して上壁１１８に結合される。膜１０８および積層材料１０２は、最初は互いに離間しており、上壁１１８の対向する両側に結合されている。具体的には、膜１０８は内面１２４に結合され、積層材料１０２は外面１２６に結合される。代替的な実施形態では、積層材料１０２および膜１０８は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の様式で位置決めされる。例えば、いくつかの実施形態では、積層材料は工具１０４に結合される。
【００２２】
また、例示的な実施形態では、底壁１１６は、多孔板１３０を含む。多孔板１３０は、内部空間１２２とハウジング１０６の外部との間の空気流１３２を促進する。特に、多孔板１３０は、多孔板１３０を通る空気流１３２のための複数の開口１３４を画定する。加圧流体源１１４は、多孔板１３０を通る空気流１３２を制御するために、開口１３４と流体連通状態で結合される。特に、加圧流体源１１４は、内部空間１２２を加圧するために、開口１３４を介して加圧流体１１５を供給する。加圧流体１１５は、ハウジング１０６を取り囲む周囲環境の圧力よりも高い圧力を有する。例えば、いくつかの実施形態では、加圧流体１１５は、約１キロパスカル（ｋＰａ）（０．１５ポンド／平方インチ（ｐｓｉ））〜約６９０ｋＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力を有する。代替的な実施形態では、システム１００は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の空気流１３２を利用する。例えば、いくつかの実施形態では、空気流１３２は周囲環境から引き込まれ、内部空間１２２内に正圧を生成するために、内部空間１２２内へと方向付けられる。例示的な実施形態では、加圧流体源１１４は、圧縮ガスなどの加圧流体を保持するタンクを含む。代替的な実施形態では、システム１００は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の加圧流体源１１４を含む。例えば、いくつかの実施形態では、加圧流体源１１４は圧縮器を含む。
【００２３】
さらに、例示的な実施形態では、開口１３４は、多孔板１３０を通る空気流１３２が実質的に均一になるように、多孔板１３０全体を通じて均等に離間されている。内部空間１２２の環境の制御を容易にするために、膜１０８は開口１２８を少なくとも部分的にシールし、結果、ハウジング１０６は開口１３４を除いて実質的に気密である。代替的な実施形態では、ハウジング１０６は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の開口１３４を有する。さらなる実施形態では、開口１３４は省略される。
【００２４】
さらに、例示的な実施形態では、工具１０４は、積層材料１０２を成形して、所望の形状を有する部品にするように構成されている。例えば、いくつかの実施形態では、工具１０４は、積層材料を成形して、限定ではなく、幾何学的形状の構造、アンダーカットを含む部品、翼形部、タービン部品、シェル、補強要素、外板、案内羽根、取り付けクリップ、Ｌフレーム、Ｚフレーム、オメガフレーム、Ｕフレーム、および成形フレームのうちのいずれかにする。代替的な実施形態では、工具１０４は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００２５】
積層材料１０２は、複合材料の複数の層またはプライを含む。代替的な実施形態では、積層材料１０２は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の層を含む。例えば、いくつかの実施形態において、積層材料１０２は、限定ではなく、プリプレグ、乾燥生地、炭素繊維生地、粘着付与生地、剥離フィルム、裏紙、真空フィルム、ライナ、膜、炭素繊維、ガラス、ポリイミドおよびポリエチレンのようなポリマー繊維、セラミックマトリックス複合材、炭化ケイ素、およびアルミナのような材料のいずれかの層を含む。
【００２６】
また、例示的な実施形態では、工具１０４は、経路１３６に沿って第１の位置と第２の位置との間でハウジング１０６に対して移動可能である。図１に示す第１の位置では、工具１０４はハウジング１０６の上に配置されている。図２に示す第２の位置では、工具１０４は、開口１２８を通って少なくとも部分的に内部空間１２２内へと延伸する。変位機構１３８が、工具１０４を第１の位置と第２の位置との間で移動させるように構成される。変位機構１３８は、工具１０４をハウジング１０６に対して移動させるために、Ｚ軸の方向に直線的に移動する。代替的な実施形態では、変位機構１３８は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。例えば、いくつかの実施形態では、変位機構１３８が工具１０４を第１の位置と第２の位置との間で移動させる速度は調整可能である。
【００２７】
さらに、例示的な実施形態では、膜１０８は、工具１０４とハウジング１０６との間の経路１３６内に伸展する。膜１０８は可撓性シート構造であり、少なくとも部分的に弾性である。工具１０４が第１の位置にあるとき、膜１０８は、工具１０４から最小距離１４０だけ離間される。膜１０８は、工具１０４が内部空間１２２内で第２の位置に移動するときに膜１０８が張力下に維持されるように、上壁１１８に結合される。加圧流体１１５は、膜１０８を工具１０４に向けて方向付け、膜１０８を張力下に維持することを容易にする。この張力は、膜１０８が制御された方法で移動し、物体に均一に接触することを容易にする。工具１０４が内部空間１２２内へと移動すると、膜１０８が伸長する。代替的な実施形態では、膜１０８は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。例えば、いくつかの実施形態では、膜１０８は、空気袋および／またはダイアフラム構造を含む。さらなる実施形態では、膜１０８は、膜１０８の部分に追加の強度を提供し、および／または、積層材料１０２が、複雑な形状に隣接するところで工具１０４と接触するのを容易にするために、変化する厚さを有する。いくつかの実施形態では、システム１００は、複数の膜１０８を含む。
【００２８】
膜１０８は、システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする任意の材料から形成される。例えば、いくつかの実施形態では、膜１０８は、限定するものではないが、シリコーン、ゴム、剥離フィルム、真空フィルム、およびそれらの組み合わせのうちのいずれかの伸縮性材料から形成される。例示的な実施形態では、膜１０８は、膜１０８が繰り返し伸張されるように弾性である。代替的な実施形態では、膜１０８は、１回のみの使用のために構成されている。
【００２９】
システム１００の動作中、加圧流体源１１４は、膜１０８を張力下に維持し、膜１０８を積層材料１０２および工具１０４に向けて方向付けるために、内部空間１２２に正圧を生成する。コントローラ１１２は、内部空間１２２の圧力を調節し、それによって膜１０８の動きを制御するために、加圧流体源１１４を制御する。さらに、積層材料１０２が形成された後、加圧流体源１１４は、膜１０８を積層材料１０２および工具１０４から外方に移動させるために、内部空間１２２内の圧力を低下させる。代替的な実施形態では、膜１０８は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の様式で動くように構成される。例えば、いくつかの実施形態では、膜１０８の制御された動きを容易にするために、付勢部材が膜１０８に結合される。
【００３０】
工具１０４が経路１３６に沿って内部空間１２２内へと移動すると、工具１０４は積層材料１０２に接触し、積層材料１０２は膜１０８に接触する。代替的な実施形態では、膜１０８は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする、システム１００の任意の構成要素に接触する。いくつかの実施形態では、積層材料１０２は、膜１０８が接触するためのフィルム（図示せず）を含む。フィルムは、膜１０８が積層材料１０２の部分に直接接触するのを阻害する。いくつかの実施形態では、フィルムは積層材料１０２の形成後に除去される。さらなる実施形態では、フィルムは、システム１００が本明細書に記載されるように動作することを可能にする、膜１０８を含むシステム１００の任意の構成要素に含まれる。
【００３１】
工具１０４が開口１２８を通って移動するとき、膜１０８は工具１０４の動きに抵抗する。膜１０８の伸張可能な特性により、膜１０８は、工具１０４の周りに伸張し、工具１０４の形状に実質的に適合することが可能になる。さらに、正圧が、膜１０８を張力下に維持し、膜１０８を工具１０４の複雑な形状に向けて方向付ける。その結果、膜１０８は、積層材料１０２と工具１０４との間の接触を誘発する。特に、膜１０８は、工具１０４が積層材料１０２を成形するのを容易にするために、工具１０４の複雑な形状に隣接するところで積層材料１０２と工具１０４との間の接触を誘発する。
【００３２】
例示的な実施形態では、温度制御ユニット１１０が、システム１００の動作中に内部空間１２２を所望の温度に維持する。いくつかの実施形態では、温度制御ユニット１１０は、内部空間１２２の温度を増大および／または低下させ、それによって積層材料１０２の可撓性を制御するための加熱および／または冷却源を含む。加熱および／または冷却源は、ハウジング１０６の内側に配置され、ハウジング１０６の外側に配置され、および／またはハウジング１０６に一体化される。代替的な実施形態では、工具１０４は、温度制御ユニット１１０ならびに加熱および／または冷却源によって所望の温度に維持される。さらなる実施形態では、温度制御ユニット１１０は、オーブンまたは冷却器などの温度制御筐体を含み、ハウジング１０６は、温度制御筐体内に少なくとも部分的に位置決めされる。代替的な実施形態では、温度制御ユニット１１０は、システム１００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００３３】
また、例示的な実施形態では、コントローラ１１２は、加圧流体源１１４および変位機構１３８を制御する。いくつかの実施形態では、コントローラ１１２は、形成プロセスの自動化を容易にするために、システム１００の任意の構成要素を制御する。例えば、いくつかの実施形態では、コントローラ１１２は、積層材料１０２を位置決めするために位置決め部材（図示せず）を制御する。さらなる実施形態では、コントローラ１１２は、増強装置２０４（図３に示され、以下でさらに説明される）の位置決めを制御する。代替的な実施形態では、コントローラ１１２は、システム１００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００３４】
図３は、増強装置２０４を含む、積層材料２０２を形成するためのシステム２００の概略側面図である。図３には、以下の説明中の参照のためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が含まれている。システム２００は、増強装置２０４、ハウジング２０６、工具２０８、および膜２１０を含む。工具２０８は、第１の位置と第２の位置との間でハウジング２０６に対して移動可能である。ハウジング２０６は、上壁２１２と、底壁２１４と、側壁２１６と、底壁２１４上に配置された多孔板２１８とを含む。ハウジング２０６は、内部空間２２０を画定し、内部空間２２０内に加圧流体を収容するように構成される。代替的な実施形態では、ハウジング２０６は、システム２００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００３５】
例示的な実施形態では、上壁２１２は、内面２１３と、内面２１３に対向する外面２１５とを含む。上壁２１２は、開口２１７を画定する。膜２１０は、上壁２１２に結合され、開口２１７に隣接して伸展する。積層材料２０２はまた、開口２１７に隣接して上壁２１２に結合される。具体的には、膜２１０は上壁２１２の内面２１３に結合され、積層材料２０２は上壁２１２の外面２１５に結合される。代替的な実施形態では、積層材料２０２および膜２１０は、システム２００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の様式で位置決めされる。例えば、いくつかの実施形態では、積層材料２０２は工具２０８に結合される。
【００３６】
また、例示的な実施形態では、増強装置２０４は、膜２１０と積層材料２０２との間に位置決めされ、結果、増強装置２０４が、工具２０８がハウジング２０６内に移動されるときに積層材料２０２内に力を誘発する。いくつかの実施形態では、ライナが、増強装置２０４と積層材料２０２との間に位置決めされる。例示的な実施形態では、増強装置２０４は、複数の本体２２２と、本体２２２を共に結合する支持体２２４とを含む。特に、増強装置２０４は、各々が工具２０８の一部分の形状に対応する２つの本体２２２を含む。支持体２２４は可撓性であり、工具２０８が移動するときに増強装置２０４を位置決めするのを容易にする。代替的な実施形態では、増強装置２０４は、システム２００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。例えば、いくつかの実施形態では、増強装置２０４は、１つの本体２２２を含む。さらなる実施形態では、増強装置２０４は、支持体２２４によって共に結合されていない複数の本体２２２を含む。
【００３７】
さらに、例示的な実施形態では、増強装置２０４は、複数の位置の間で位置決め可能である。特に、増強装置２０４は、工具２０８から離れた位置から、積層材料２０２を所望の圧力で工具２０８に対して押圧するために増強装置２０４が積層材料２０２に接触する位置に移動する。例えば、第１の位置において、増強装置２０４は、積層材料２０２に対して実質的な力を及ぼさない。第２の位置では、増強装置２０４は、積層材料２０２の圧縮を引き起こす。代替的な実施形態では、増強装置２０４は、システム２００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の位置に位置決め可能である。いくつかの実施形態では、増強装置２０４は、増強装置２０４の移動を容易にするために、バネなどの付勢機構を含む。
【００３８】
システム２００の動作中、膜２１０が積層材料２０２および工具２０８に向けて方向付けられるように、内部空間２２０内に正圧が生成される。工具２０８は、ハウジング２０６の上方の第１の位置から少なくとも部分的に内部空間２２０内にある第２の位置に移動される。工具２０８が内部空間２２０内に移動すると、膜２１０は、積層材料２０２、工具２０８、および増強装置２０４に接触する。膜２１０が増強装置２０４に接触すると、増強装置２０４は、工具２０８および積層材料２０２に向かって移動する。増強装置２０４は、積層材料２０２が圧縮されるように、積層材料２０２を工具２０８に対して押圧するように構成される。増強装置２０４は、Ｘ軸、Ｚ軸、およびＹ軸に沿った方向に移動するように構成され、その結果、増強装置２０４は、所定の位置で積層材料２０２に接触する。特に、増強装置２０４は、工具２０８が積層材料２０２を成形するのを容易にするために、工具２０８上の複雑な形状に隣接する積層材料２０２の部分に対して力を誘起する。
【００３９】
図１〜図３を参照すると、積層材料１０２を形成する方法は、内部空間１２２を画定するハウジング１０６の上に工具１０４を位置決めすることを含む。積層材料１０２は、少なくとも部分的に工具１０４と内部空間１２２との間に位置決めされ、膜１０８は、少なくとも部分的に積層材料１０２と内部空間１２２との間に位置決めされる。内部空間１２２は、膜１０８が積層材料１０２および工具１０４に向けて方向付けられるように加圧される。いくつかの実施形態では、内部空間１２２を加圧するために、加圧流体１１５が内部空間１２２に供給される。さらなる実施形態では、膜１０８が周囲環境から内部空間１２２を実質的にシールするように、膜１０８は、内面１２４に結合される。この方法はまた、工具１０４がハウジング１０６の内部空間１２２内へと少なくとも部分的に下がるように、工具１０４をハウジング１０６に向かって移動させることも含む。いくつかの実施形態では、工具１０４は、上壁１１８の開口１２８を通って移動される。この方法は、工具１０４を用いて積層材料１０２を成形することをさらに含む。いくつかの実施形態では、増強装置２０４は、積層材料１０２が所定の位置で圧縮されるように移動される。さらなる実施形態では、工具１０４を使用した積層材料１０２の成形を容易にするために、工具１０４および内部空間１２２の少なくとも１つが加熱される。
【００４０】
図４は、複数の工具３０４を使用して積層材料３０２を形成するためのシステム３００の概略側面図である。図４には、以下の説明中の参照のためにＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸が含まれている。システム３００は、工具３０４、ハウジング３０６、および膜３１０を含む。ハウジング３０６は、上壁３１２と、底壁３１４と、底壁３１４に結合されている側壁３１６と、底壁３１４上に配置された多孔板３１８とを含む。ハウジング３０６は、内部空間３２０を画定する。システム３００の動作中、膜３１０が積層材料３０２および工具３０４に向けて方向付けられるように、内部空間３２０内に正圧が生成される。工具３０４は、ハウジング３０６の上方外部の第１の位置と、内部空間３２０内の第２の位置との間を移動可能である。工具３０４が内部空間３２０内へと移動すると、膜３１０は、積層材料３０２および工具３０４に接触する。いくつかの実施形態では、工具３０４は別々に動かされる。
【００４１】
例示的な実施形態では、上壁３１２は、内面３１３と、内面３１３に対向する外面３１５とを含む。上壁３１２は、工具３０４を受け入れるための開口３１７を画定する。膜３１０は、上壁３１２に結合され、開口３１７に隣接して伸展する。積層材料３０２はまた、開口３１７に隣接して上壁３１２に結合される。積層材料３０２の形成に先立って、積層材料３０２および膜３１０は、互いから離間され、上壁３１２の対向する側面に結合される。具体的には、膜３１０は上壁３１２の内面３１３に結合され、積層材料３０２は上壁３１２の外面３１５に結合される。代替的な実施形態では、積層材料３０２および膜３１０は、システム３００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の様式で位置決めされる。例えば、いくつかの実施形態では、システム３００は、複数の膜３１０を含む。
【００４２】
システム３００の動作中、工具３０４は、第１の位置から第２の位置に移動される。工具３０４が移動されると、工具３０４はそれぞれの開口３１７に入り、積層材料３０２に接触する。また、工具３０４が移動すると、工具３０４が積層材料３０２を成形するのを容易にするために、膜３１０は積層材料３０２および工具３０４と接触する。ハウジング３０６内の加圧は、膜３１０が張力を維持し、積層材料３０２を工具３０４に対して押圧するのを容易にする。したがって、システム３００は、積層材料３０２から複数の部品を形成する。代替的な実施形態では、システム３００は任意の数の部品を形成する。
【００４３】
図５は、加圧流体４０４を使用して積層材料４０２を形成するためのシステム４００の概略上面図である。システム４００は、ハウジング４０６、工具４０８、膜４１０、および流体輸送システム４１２を含む。ハウジング４０６は、内部空間４１４、および、内部空間４１４へのアクセスを提供する開口４１６を画定する。膜４１０は、開口４１６に隣接して伸展する。流体輸送システム４１２は、膜４１０が積層材料４０２および工具４０８に向けて方向付けられるように、流体４０４を正圧において内部空間４１４に供給する。代替的な実施形態では、システム４００は、システム４００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００４４】
例示的な実施形態では、流体輸送システム４１２は、流体供給ライン４１８、入口調整器４２０、入口弁４２２、ヒータ４２４、逃がし弁４２６、圧力計４２８、出口調整器４３０、および流体出口ライン４３２を含む。流体輸送システム４１２は、加圧流体４０４を内部空間４１４に供給し、内部空間４１４内の加圧流体４０４を所望の圧力に維持する。特に、加圧流体４０４は、ハウジング４０６を取り囲む周囲環境の圧力よりも高い圧力を有する。例えば、いくつかの実施形態では、加圧流体４０４は、約１ｋＰａ（０．１５ｐｓｉ）〜約６９０ｋＰａ（１００ｐｓｉ）の圧力を有する。例示的な実施形態では、加圧流体４０４は、内部空間４１４が積層材料４０２の形成中に約１７２ｋＰａ（２５ｐｓｉ）の圧力に維持されるように、内部空間４１４に供給される。代替的な実施形態では、加圧流体４０４は、システム４００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の圧力において内部空間４１４に供給される。
【００４５】
システム４００の動作中、加圧流体４０４は、流体供給ライン４１８を通って流体源（図示せず）から内部空間４１４内へと流れる。加圧流体４０４は、流体出口ライン４３２を通って内部空間４１４から流出する。内部空間４１４に入る前に、加圧流体４０４は、ヒータ４２４によって所望の温度に加熱される。したがって、内部空間４１４内の加圧流体４０４は周囲環境と比較して温度が増大される。例えば、いくつかの実施形態では、内部空間４１４に供給される加圧流体４０４の温度は、摂氏約３８度（℃）（華氏１００度（°Ｆ））〜約１４９℃（３００°Ｆ）の範囲内である。さらなる実施形態では、加圧流体４０４の温度は、積層材料４０２が形成された後に低減される。さらに、ハウジング４０６は、内部空間４１４を所望の温度に維持するのを容易にするために断熱されている。代替的な実施形態では、加圧流体４０４は、システム４００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の温度を有する。
【００４６】
例示的な実施形態では、入口調整器４２０および入口弁４２２は、内部空間４１４に供給される加圧流体４０４を制御する。出口調整器４３０は、内部空間４１４から流体出口ライン４３２を通って放出される加圧流体４０４を制御する。逃がし弁４２６は、内部空間４１４内の圧力が所定の量を超える場合に、逃がし排出を可能にする。圧力計４２８は、作業者が加圧流体４０４の圧力を監視するための圧力読み値を提供する。代替的な実施形態では、流体輸送システム４１２は、システム４００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の弁、調整器、および計器を含む。
【００４７】
図６は、積層材料５０２を形成するためのシステム５００の等角図である。システム５００は、ハウジング５０６、工具５０８、および膜５１０（図７に示す）を含む。ハウジング５０６は、内部空間５１２、および、内部空間５１２へのアクセスを提供する開口５１４を画定する。システム５００の動作中、工具５０８は、開口５１４を通って内部空間５１２に下降する。膜５１０（図７に示されている）および積層材料５０２は、開口５１４に隣接して延伸する。したがって、工具５０８は積層材料５０２に接触し、積層材料５０２は、工具５０８が開口５１４を通って移動されるときに、膜５１０（図７に示す）に接触する。その結果、工具５０８は、積層材料５０２を成形する。その上、膜５１０（図７に示す）は、工具５０８が積層材料５０２を成形するのを容易にするために、工具５０８の複雑な形状に隣接するところで積層材料５０２と工具５０８との間の接触を誘発する。代替的な実施形態では、システム５００は、システム５００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００４８】
図７は、積層材料５０２を位置決めするための位置合わせ機構５０４を含むシステム５００の上面図である。図８は、積層材料５０２が位置合わせ機構５０４上に位置決めされているシステム５００の上面図である。図９は、システム５００の一部分の等角図である。例示的な実施形態では、位置合わせ機構５０４は、開口５１４に隣接して延伸し、積層材料５０２を成形するのを容易にするために、積層材料５０２を工具５０８に対して位置合わせする。特に、位置合わせ機構５０４は、工具５０８に面する形成面５１６を含む。形成面５１６は、積層材料５０２を受け入れるための溝を含む。さらに、形成面５１６の少なくとも一部分は、工具５０８が開口５１４を通って下降するときに、積層材料５０２が工具５０８に均一に接触するのを容易にするために、工具５０８の輪郭に一致する輪郭を有する。代替的な実施形態では、位置合わせ機構５０４は、システム５００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。さらなる実施形態では、位置合わせ機構５０４は省略されている。
【００４９】
図１０は、システム５００の工具５０８の回転の概略側面図である。工具５０８は、脚部５１８の間に延在し、上板５２０から離間している。回転機構５２２が、上板５２０に結合されており、工具５０８の回転を引き起こすために、脚部５１８の１つを通って延伸する。例示的な実施形態では、工具５０８は、少なくとも部分的にマンドレルを形成する。工具５０８が内部空間５１２内に移動すると、積層材料５０２が工具５０８の周りに形成される。工具５０８の回転は、工具５０８の異なる表面に対して積層材料５０２を形成することを容易にする。いくつかの実施形態では、工具５０８がハウジング５０６に向かって下降するにつれて工具５０８が回転する。さらなる実施形態では、工具５０８は、回転中に同じ垂直位置にとどまる。代替的な実施形態では、工具５０８は、工具５０８が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の構成を有する。例えば、いくつかの実施形態では、工具５０８は、工具５０８を上板５２０に対して移動させる深さ制御ユニットを含む。
【００５０】
図１１は、形成媒体６０４を使用して積層材料６０２を形成するためのシステム６００の概略側面図である。システム６００は、ハウジング６０６、工具６０８、および膜６１０を含む。ハウジング６０６は、内部空間６１２、および、内部空間６１２へのアクセスを提供する開口６１４を画定する。膜６１０は、開口６１４に隣接して伸展する。システム６００は、工具６０８の温度を調節する温度制御ユニット６１６をさらに含む。代替的な実施形態では、システム６００は、システム６００が本明細書で説明されるように動作することを可能にする任意の構成を有する。
【００５１】
例示的な実施形態では、形成媒体６０４は、実質的に内部空間６１２を充填し、膜６１０を支持する。いくつかの実施形態では、形成媒体６０４に負圧または正圧が加えられて、形成媒体６０４の状態が変化され、形成媒体６０４が、膜６１０を積層材料６０２および工具６０８に向けて方向付けるようにされる。代替的な実施形態では、システム６００は、システム６００が本明細書で説明するように動作することを可能にする任意の形成媒体６０４を含む。
【００５２】
システム６００の動作中、工具６０８は、開口６１４を通って内部空間６１２内に下降する。したがって、工具６０８は積層材料６０２に接触し、積層材料６０２は膜６１０に接触する。形成媒体６０４は、膜６１０の移動に抵抗し、積層材料６０２および工具６０８において力を誘起する。その結果、工具６０８は、積層材料６０２を成形する。その上、形成媒体６０４および膜６１０は、工具６０８が積層材料６０２を成形するのを容易にするために、工具６０８の複雑な形状に隣接するところで積層材料６０２と工具６０８との間の接触を誘発する。
【００５３】
上記のシステムは、積層材料を形成して部品にするのを容易にする膜を含む。システムは、内部空間を画定するハウジングと、内部空間の上に位置決めされる工具とをさらに含む。膜は、内部空間と工具との間に少なくとも部分的に位置決めされる。工具は、システムの動作中にハウジングの内部空間内へと移動可能である。工具が内部空間内に移動されるときに、膜を工具に向かって方向付けるために、ハウジングが加圧される。その結果、膜は、積層材料を成形して部品にするのを容易にするために、工具の複雑な幾何形状に隣接したところで、積層材料と工具との間の接触を誘発する。
【００５４】
本明細書に記載の方法、システム、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）積層材料を形成するためのシステムの動作効率が増大すること、（ｂ）積層材料から形成される部品が複雑な形状を有することが可能になること、（ｃ）積層材料を形成するコストが低減すること、（ｄ）積層材料を形成するためのシステムの信頼性が向上すること、（ｅ）形成中に積層材料のかさを減らすことが可能になること、（ｆ）積層材料を形成するのに必要なコストおよび時間が低減すること、および（ｇ）積層材料の形成プロセスが単純化することのうちの少なくとも１つを含む。
【００５５】
いくつかの実施形態は、１つまたは複数の電子装置またはコンピューティング装置の使用を含む。このような装置は、典型的には、汎用中央処理装置（ＣＰＵ）、グラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）、マイクロコントローラ、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）プロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理回路（ＰＬＣ）などのプロセッサまたはコントローラ、および／または本明細書に記載した機能を実行することができる他の任意の他の回路もしくはプロセッサを含む。いくつかの実施形態において、本明細書に記載した方法は、これらに限らないが、記憶デバイスおよび／またはメモリデバイスを含むコンピュータ可読媒体で具現化された実行可能命令として符号化される。このような命令は、プロセッサによって実行された場合に、本明細書に記載する方法の少なくとも一部をプロセッサに実行させる。上記の例は例示的なものにすぎず、したがって、プロセッサという用語の定義および／または意味を決して限定するものではない。
【００５６】
積層材料を形成するためのシステムの例示的な実施形態が、上に詳細に記載されている。システム、ならびにこのようなシステムを動作および製造する方法は、本明細書に記載した特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、システムの構成要素および／または方法のステップは、本明細書に記載した他の構成要素および／またはステップから独立してかつ別個に利用することができる。例えば、本方法は他の形成システムと組み合わせて使用することもでき、本明細書で説明されているようなシステムおよび方法のみによる実施に限定されない。むしろ、例示的な実施形態は、材料を形成するための他の多くの用途と関連して実現および利用することができる。
【００５７】
本開示の様々な実施形態の具体的な特徴を一部の図面には示してあって、他の図面には示していないが、これは単に便宜上のためである。本開示の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求することができる。
【００５８】
本明細書は、実施形態を開示するために実施例を用いており、最良の形態を含んでいる。また、いかなる当業者も実施形態を実施することができるように実施例を用いており、任意のデバイスまたはシステムを製作し使用し、任意の組み込まれた方法を実行することを含んでいる。本開示の特許可能な範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者が想到する他の実施例を含むことができる。そのような他の実施例は、特許請求の範囲の文言から相違しない構造要素を有しており、あるいは特許請求の範囲の文言から実質的に相違しない同等な構造要素を含むならば、特許請求の範囲の技術的範囲に包含される。
［実施態様１］
材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を形成するためのシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）であって、
内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を画定する少なくとも１つの壁（１１６、１１８、１２０、２１２、２１４、２１６、３１２、３１４、３１６）を含むハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）であって、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内に加圧流体（１１５、４０４）を収容するように構成されている、ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）と、
前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を成形するように構成された少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）であって、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の外部の第１の位置から少なくとも部分的に前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内にある第２の位置までの経路（１３６）に沿って移動可能である、少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）と、
少なくとも部分的に前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の経路内に伸展する膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）と
を備える、システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様２］
前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）が伸張可能であり、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内に少なくとも部分的に伸展する、実施態様１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様３］
前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、底壁（１１６、２１４、３１４）と、上壁（１１８、２１２、３１２）と、前記底壁（１１６、２１４、３１４）および前記上壁（１１８、２１２、３１２）に結合された側壁（１２０、２１６、３１６）とを備え、前記上壁（１１８、２１２、３１２）は開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定し、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の前記経路は、前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通じて延伸する、実施態様１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様４］
前記上壁（１１８、２１２、３１２）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を少なくとも部分的に画定する内面（１２４、２１３、３１３）と、前記内面（１２４、２１３、３１３）とは反対側の外面（１２６、２１５、３１５）とを画定し、前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）は、前記外面（１２６、２１５、３１５）によって受け入れられ、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）は前記内面（１２４、２１３、３１３）によって受け入れられる、実施態様３に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様５］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記第１の位置において前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の上方に位置決めされる、実施態様４に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様６］
前記加圧流体（１１５、４０４）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の外部にありかつ近接している周囲環境の圧力よりも高い圧力を有する、実施態様１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様７］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の動きを制御するように構成されたコントローラ（１１２）をさらに備える、実施態様１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様８］
前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）に加圧流体（１１５、４０４）を供給するように構成された加圧流体源（１１４）をさらに備え、前記加圧流体（１１５、４０４）が前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）に向けて方向付ける、実施態様１に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様９］
材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を形成するためのシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）であって、
内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）、および、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）へのアクセスを容易にするように構成された開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定するハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）であって、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、底壁（１１６、２１４、３１４）と、前記底壁（１１６、２１４、３１４）に結合された側壁（１２０、２１６、３１６）とを含む、ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）と、
前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を成形するように構成された少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）であって、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に対して移動するように構成されており、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）が、少なくとも部分的に前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内へと延伸するように、少なくとも部分的に前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通って延伸する経路に沿って移動するように構成されている、少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）と、
前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）に隣接して伸展する膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）と、
加圧流体（１１５、４０４）を前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）に供給するように構成された加圧流体源（１１４）であって、前記加圧流体（１１５、４０４）は、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）に向けて方向付ける、加圧流体源（１１４）と
を備える、システム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１０］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の上方に配置され、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に向かって、および前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通って下降するように構成されている、実施態様９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１１］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）の回転を誘発するための回転機構（５２２）をさらに備える、実施態様９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１２］
前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記底壁（１１６、２１４、３１４）に対向して前記側壁（１２０、２１６、３１６）に結合された上壁（１１８、２１２、３１２）をさらに備え、前記上壁（１１８、２１２、３１２）は前記開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を画定する、実施態様９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１３］
前記上壁（１１８、２１２、３１２）は、前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を少なくとも部分的に画定する内面（１２４、２１３、３１３）と、前記内面（１２４、２１３、３１３）とは反対側の外面（１２６、２１５、３１５）とを画定し、前記外面（１２６、２１５、３１５）は、前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を受け入れるように構成されており、前記内面（１２４、２１３、３１３）は、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）は受け入れるように構成されている、実施態様１２に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１４］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）は、第１の工具および第２の工具を含み、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）は、前記第１の工具を受け入れるための第１の開口と、前記第２の工具を受け入れるための第２の開口とを画定する、実施態様９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１５］
前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を使用した前記材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）の成形を容易にするために、前記少なくとも１つの工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）および前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）の少なくとも１つを加熱するための加熱源（４２４）をさらに備える、実施態様９に記載のシステム（１００、２００、３００、４００、５００、６００）。
［実施態様１６］
ワークピースを形成する方法であって、
内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を画定するハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の近くに工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を位置決めするステップと、
前記ワークピースを前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）と前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）との間に少なくとも部分的に位置決めするステップと、
膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記ワークピースと前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）との間に少なくとも部分的に位置決めするステップと、
前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）が前記ワークピースおよび前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）に向けて方向付けられるように前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を加圧するステップと、
前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）が少なくとも部分的に前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内へと移動されるように、前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に向けて動かすステップと、
前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を使用して前記ワークピースを成形するステップと
を含む、方法。
［実施態様１７］
前記ワークピースが積層材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）を含む、実施態様１６に記載の方法。
［実施態様１８］
前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を加圧するステップは、加圧流体源（１１４）から加圧流体（１１５、４０４）を前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）に供給することを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様１９］
前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）が前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）内へと下降するように、前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）に向けて動かすステップは、前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の上壁（１１８、２１２、３１２）によって画定される開口（１２８、２１７、３１７、４１６、５１４、６１４）を通して前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を動かすことを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２０］
膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記積層材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）と前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）との間に少なくとも部分的に位置決めするステップは、前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）が周囲環境から前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）を実質的にシールするように前記膜（１０８、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０）を前記ハウジング（１０６、２０６、３０６、４０６、５０６、６０６）の内面（１２４、２１３、３１３）に結合することを含む、実施態様１７に記載の方法。
［実施態様２１］
前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）を使用した前記積層材料（１０２、２０２、３０２、４０２、５０２、６０２）の成形を容易にするために、前記工具（１０４、２０８、３０４、４０８、５０８、６０８）および前記内部空間（１２２、２２０、３２０、４１４、５１２、６１２）の少なくとも１つを加熱するステップをさらに含む、実施態様１７に記載の方法。
【符号の説明】
【００５９】
１００  システム
１０２  積層材料
１０４  工具
１０６  ハウジング
１０８  膜
１１０  温度制御ユニット
１１２  コントローラ
１１４  加圧流体源
１１５  加圧流体
１１６  底壁
１１８  上壁
１２０  側壁
１２２  内部空間
１２４  内面
１２６  外面
１２８  開口
１３０  多孔板
１３２  空気流
１３４  開口
１３６  経路
１３８  変位機構
１４０  最小距離
２００  システム
２０２  積層材料
２０４  増強装置
２０６  ハウジング
２０８  工具
２１０  膜
２１２  上壁
２１３  内面
２１４  底壁
２１５  外面
２１６  側壁
２１７  開口
２１８  多孔板
２２０  内部空間
２２２  本体
２２４  支持体
３００  システム
３０２  積層材料
３０４  工具
３０６  ハウジング
３１０  膜
３１２  上壁
３１３  内面
３１４  底壁
３１５  外面
３１６  側壁
３１７  開口
３１８  多孔板
３２０  内部空間
４００  システム
４０２  積層材料
４０４  加圧流体
４０６  ハウジング
４０８  工具
４１０  膜
４１２  流体輸送システム
４１４  内部空間
４１６  開口
４１８  流体供給ライン
４２０  入口調整器
４２２  入口弁
４２４  ヒータ
４２６  逃がし弁
４２８  圧力計
４３０  出口調整器
４３２  流体出口ライン
５００  システム
５０２  積層材料
５０４  位置合わせ機構
５０６  ハウジング
５０８  工具
５１０  膜
５１２  内部空間
５１４  開口
５１６  形成面
５１８  脚部
５２０  上板
５２２  回転機構
６００  システム
６０２  積層材料
６０４  形成媒体
６０６  ハウジング
６０８  工具
６１０  膜
６１２  内部空間
６１４  開口
６１６  温度制御ユニット
【図１】
2019516591.tif 000003
【図２】
2019516591.tif 000004
【図３】
2019516591.tif 000005
【図４】
2019516591.tif 000006
【図５】
2019516591.tif 000007
【図６】
2019516591.tif 000008
【図７】
2019516591.tif 000009
【図８】
2019516591.tif 000010
【図９】
2019516591.tif 000011
【図１０】
2019516591.tif 000012
【図１１】
2019516591.tif 000013
【国際調査報告】
2019516591.tif 000014
2019516591.tif 000015
2019516591.tif 000016