(57)【要約】【課題】ドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法、複合部品を形成する方法、及び、ドライプリフォームを提供する。【解決手段】１つ以上の強化プライ層（２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ）有するドライプリフォーム（１０）を通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法であって、ドライプリフォームの強化プライ層のうちの少なくとも１つに対して選択的浸透性ベール２０５を塗布するステップであって、選択的浸透性ベールが、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂注入時及びドライプリフォームの硬化時にプリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ステップと、ドライプリフォーム中へ樹脂を注入するステップと、樹脂がドライプリフォームを通じて含浸するように選択的浸透性ベール（２０５）を通じて樹脂を方向付けるステップとを備える方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ以上の強化プライを有するドライプリフォームの樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法であって、
前記ドライプリフォームの前記強化プライのうちの少なくとも１つに対して選択的浸透性ベールを塗布するステップであって、前記選択的浸透性ベールが、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂注入時及び前記ドライプリフォームの硬化時に前記プリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ステップと、
前記ドライプリフォーム中へ樹脂を注入するステップと、
樹脂が前記ドライプリフォームに含浸するように前記選択的浸透性ベールを通じて樹脂を方向付けるステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記選択的浸透性ベールが選択的に不均一に浸透させることができる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
局所的に変化する空間密度を有するベールパターンを伴って前記選択的浸透性ベールを形成するステップを更に備える請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記選択的浸透性ベールの厚さを局所的に変化させて樹脂経路を通じて樹脂を方向付けることによって前記ドライプリフォームへと流れる前記樹脂の体積流量を制御するステップを更に備える請求項１又は２又は３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記選択的浸透性ベールを塗布して、前記ドライプリフォームを通じた樹脂経路の長さを増大させるステップと、前記樹脂経路を通じて樹脂を方向付けるステップとを更に備える請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記選択的浸透性ベールを塗布するステップは、前記ドライプリフォームの強化プライ上に前記ベールを３Ｄ印刷するステップを備える請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記選択的浸透性ベールを塗布するステップは、前記ベールを前記ドライプリフォームの強化プライ上にインクジェット印刷するステップを備える請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記選択的浸透性ベールを塗布するステップは、前記ドライプリフォームの強化プライ上に前記ベールをレイアップするステップを備える請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記選択的浸透性ベールを塗布するステップは、少なくとも１つのノズルを通じた前記ドライプリフォームの強化プライ上への前記ベールの加圧堆積を含む請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
局所的に選択的な樹脂浸透率を有するドライプリフォームであって、少なくとも１つの強化プライと、該強化プライに塗布される選択的浸透性ベールとを備え、前記選択的浸透性ベールが、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂注入時及び前記ドライプリフォームの硬化時に前記プリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ドライプリフォーム。
【請求項１１】
前記選択的浸透性ベールの層が不均一に浸透させることができる請求項１０に記載のドライプリフォーム。
【請求項１２】
前記選択的浸透性ベールが局所的に変化する空間密度を伴うベールパターンを有する請求項１０又は１１に記載のドライプリフォーム。
【請求項１３】
前記選択的浸透性ベールが局所的に変化する厚さを伴うベールパターンを有する請求項１０から１２のいずれか一項に記載のドライプリフォーム。
【請求項１４】
前記選択的浸透性ベールは、樹脂注入プロセス中に樹脂中へ溶解するようになっている樹脂可溶性材料から形成される請求項１０から１２のいずれか一項に記載のドライプリフォーム。
【請求項１５】
樹脂中へ溶解する前記選択的浸透性ベールにより形成されるベール樹脂混合物が含浸することによって前記プリフォームを強化する請求項１４に記載のドライプリフォーム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に、複合構造の製造に関し、特に、ドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法に関する。また、本開示は、複合部品を製造する方法、ドライプリフォーム、及び、複合部品に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合構造を製造するための現在の方法は、樹脂注入プロセスを利用して、複合繊維から形成される複数のプライを成すドライプリフォームに樹脂を該樹脂の硬化前に注入し、複合構造を形成する。現行の方法によれば、複合ドライプリフォーム及び剥離プライ層が工具面上に位置されるとともに、真空バギング膜が、ドライプリフォーム及び剥離プライを覆うように工具面上にわたって配置されて、工具面と真空バギング膜との間に密閉室を形成するようにシールされる。樹脂は、密閉室の下流側端部に真空圧を印加して上流側の樹脂供給源から複合ドライプリフォームを通じて樹脂を引き出すことにより、複合ドライプリフォームを通じて注入される。樹脂がプリフォーム全体にわたって注入された時点で、アセンブリ全体が一般的には炉内で加熱されて、樹脂が硬化され、プリフォームに含浸させることにより、複合構造が形成される。
【０００３】
樹脂は、プリフォームの横方向の範囲にわたって均等に進行してもよい又は進行しなくてもよいフローフロントによりドライプリフォームを通じて注ぎ込む。プリフォーム全体に許容範囲内で含浸させるようにすることが重要である。高度に統合された複合ドライ繊維プリフォームは、プリフォームの幾何的形態又は繊維の構成に起因してプリフォームの他の領域よりも浸透性が低い領域を有し得る。樹脂が常にこれらの部分に完全に含浸するとは限らない。その結果、樹脂が硬化する際、結果として得られる複合部品のこれらの部分での樹脂含浸は、決して望ましいとは言えない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
比較的簡単な幾何学的形態を有するドライプリフォームでは、ドライプリフォームの全ての部分を通じた樹脂の流れを促進させるのに役立つようにメッシュ又は布などの消費可能な流動媒体が剥離プライ上に配置される。しかしながら、この手法は、特に複雑なプリフォーム形状に関して、所望の含浸をもたらさない場合がある。
【０００５】
本開示は、以上の問題を念頭に置いて成される。
【０００６】
本開示は、一般に、ドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法、複合部品を形成する方法、及び、ドライプリフォームに関する。実施形態によれば、選択的浸透性ベールは、ドライプリフォームの少なくとも１つの強化層に塗布される。その後、樹脂が選択的浸透性ベールを通過するようにドライプリフォームに樹脂が注入される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様によれば、本開示は、ドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法を提供する。ドライプリフォームは１つ以上の強化プライを有する。この方法は、ドライプリフォームの強化プライのうちの少なくとも１つに対して選択的浸透性ベールを塗布するステップと、ドライプリフォーム中へ樹脂を注入するステップとを含む。選択的浸透性ベールは、所定の空間密度のベールパターンを有する。樹脂は、該樹脂がドライプリフォームを通じて含浸するように選択的浸透性ベールを通じて方向付けられる。選択的浸透性ベールは樹脂に溶解又は溶融される。樹脂注入時及びドライプリフォームの硬化時にプリフォームに対して少なくとも局所的に靭性が与えられる。
【０００８】
好ましい実施形態によれば、選択的浸透性ベールが選択的に不均一に浸透させることができる。
【０００９】
選択的浸透性ベールは、局所的に変化する空間密度を有するベールパターンを伴って形成されてもよい。
【００１０】
選択的浸透性ベールを通じて流れる樹脂の体積流量は、選択的浸透性ベールの厚さを局所的に変化させて樹脂経路を通じて樹脂を方向付けることによって制御され得る。
【００１１】
選択的浸透性ベールは、ドライプリフォームを通じた樹脂経路の長さを増大させるように塗布されてもよい。その後、樹脂は、その終点に達するように樹脂経路を通じて方向付けられる。
【００１２】
選択的浸透性ベールは、ベールをドライプリフォームの強化プライ上にインクジェット印刷することによってドライプリフォームに塗布されてもよい。
【００１３】
選択的浸透性ベールは、ベールをドライプリフォームの強化プライ上に３Ｄ印刷することによってドライプリフォームに塗布されてもよい。
【００１４】
他の実施形態において、ベールは、少なくとも１つのノズルを通じたドライプリフォームの強化プライ上へのベール材料の加圧堆積によって塗布されてもよい。
【００１５】
或いは、ベールは、ドライプリフォームの強化プライ上にレイアップされてもよい。
【００１６】
幾つかの実施形態では、ドライプリフォームが複数の強化プライを備え、また、この方法は、複数の強化プライの少なくとも一部又は各強化プライに対して選択的浸透性ベールを塗布するステップを更に備える。
【００１７】
実施形態では、第１のベールパターンを有する選択的浸透性ベールが複数の強化プライの少なくとも第１の強化プライに対して塗布されてもよく、また、第２のベールパターンを有する更なる選択的浸透性ベールが複数の強化プライの少なくとも第２の強化プライに対して塗布される。第２のベールパターンは、第１のベールパターンとは異なる空間密度及び／又は厚さを有してもよい。
【００１８】
第２の態様によれば、本開示は、複合部品を製造する方法であって、第１の態様にしたがってドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼして、樹脂注入されたドライプリフォームを形成するステップと、樹脂注入されたドライプリフォームを硬化させて複合部品を形成するステップとを備える、方法を提供する。
【００１９】
好ましい実施形態では、樹脂注入中に選択的浸透性ベールを樹脂中へ溶解させることによって複合部品が強化される。
【００２０】
他の実施形態では、樹脂注入中に選択的浸透性ベールを溶融させて樹脂中へ分散させることによって複合部品が強化される。
【００２１】
第３の態様によれば、本開示は、局所的に選択的な樹脂浸透率を有するドライプリフォームであって、少なくとも１つの強化プライと、該強化プライに塗布される選択的浸透性ベール層とを備え、選択的浸透性ベールが、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ドライプリフォームを提供する。
【００２２】
選択的浸透性ベール層が不均一に浸透させることができてもよい。
【００２３】
好ましい実施形態によれば、選択的浸透性ベール層は、局所的に変化する空間密度及び／又は厚さ伴うベールパターンを有する。
【００２４】
幾つかの実施形態では、ドライプリフォームが複数の強化プライを備え、また、選択的浸透性ベールは、複数の強化プライの少なくとも一部又は各強化プライに対して塗布される。
【００２５】
幾つかの実施形態では、選択的浸透性ベールが樹脂可溶性材料から形成される。他の実施形態において、選択的浸透性ベールは、樹脂硬化プロセス中に溶融して樹脂中に分散するようになっている材料から形成される。好ましくは、溶解した選択的浸透性ベールは、樹脂注入時及びドライプリフォームの硬化時にプリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与える。
【００２６】
更なる態様によれば、樹脂が注入されて硬化される第３の態様に係るドライプリフォームを備える複合部品が提供される。
【００２７】
更なる他の態様によれば、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、ドライプリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっており、樹脂注入時及びドライプリフォームの硬化時にドライプリフォームに対して塗布される選択的浸透性ベールが提供される。
【００２８】
更なる他の態様によれば、樹脂が注入されたプリフォームを強化する方法であって、更なる他の態様の選択的浸透性ベールをドライプリフォームの少なくとも１つの強化プライ上に配置するステップと、ドライプリフォームに注入される樹脂中へ選択的浸透性ベールを溶解又は溶融させることによってドライプリフォームを強化するステップとを備える、方法が提供される。
【００２９】
論じられてきた特徴は、様々な実施形態では独立に達成することができ、或いは、更なる他の実施形態では組み合わされてもよく、それらの実施形態の更なる詳細は、以下の説明及び図面に関連して分かる。
【００３０】
ここで、添付図面を参照して、本開示の好ましい実施形態を単なる一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】ドライプリフォームの樹脂注入のためのシステムの概略断面図である。
【図２】選択的浸透性ベールの層と交互に配置される図１のドライプリフォームの概略断面図である。
【図２ａ】図２の選択的浸透性ベールの層の概略平面図である。
【図２ｂ】図２の選択的浸透性ベールの層の概略平面図である。
【図２ｃ】図２の選択的浸透性ベールの層の概略平面図である。
【図３】強化層上にベールを印刷するのに用いるインクジェットプリンタの概略図である。
【図４】平面図で示される第１の例のベールパターンの概略図である。
【図５】平面図で示される第２の例のベールパターンの概略図である。
【図６】強化層上にベールを堆積させるのに用いる噴圧堆積の概略図である。
【図７】大型のドライプリフォームの強化プライに対する選択的浸透性ベールの塗布例の概略平面図である。
【図８】円筒状の乾燥した強化材に対する選択的浸透性ベールの塗布例の概略斜視図である。
【図９】円筒状の乾燥した強化材に対する選択的浸透性ベールの他の塗布例の概略斜視図である。
【図１０】ドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼすための典型的な方法のフローチャートである。
【図１１】航空機の製造及び保守点検方法のフロー図である。
【図１２】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで、本開示の典型的な実施形態に係る方法及び装置について詳しく説明する。一般に、本開示に係るドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法は、ドライプリフォームの少なくとも１つの繊維強化プライに選択的浸透性ベールを塗布することを含む。その後、樹脂が選択的浸透性ベールを通過するようにドライプリフォームに樹脂が注入される。選択的浸透性ベールは、選択的に不均一に浸透させることができてもよく、また、強化プライの幾つかの領域を通じた樹脂の流れを加速させ及び／又は強化プライを通じた樹脂の流れを他の領域で減速させてプリフォームを通じた樹脂の含浸を制御するように形成され得る。ベールは、該ベールをドライプリフォームの強化プライ層上に３Ｄインクジェット印刷することによって強化プライに塗布され得る。また、選択的３Ｄ印刷方法によって又は噴圧ノズル堆積によって又は手動レイアップによってベールを強化プライ層に塗布できることも想定される。その後、複合部品を製造するために、樹脂が注入されたドライプリフォームが一般に加熱炉内で硬化されてもよい。
【００３３】
ここで、添付図面の図１を参照して、ドライプリフォームの樹脂注入のためのシステム１００について説明する。システム１００は、上面１４と反対側の下面１５とを有するドライ複合プリフォーム１０を有する。上面１４及び下面１５はそれぞれプリフォーム主面を画定する。ドライプリフォーム１０には、樹脂供給源１４１に設けられる発熱硬化樹脂が注入されるようになっている。
【００３４】
図１に示されるシステムは、単一真空バッグ複合レイアップ構成を成す。この構成において、システム１００は、上側工具面１１１を有する工具１１０を有し、この場合、ドライプリフォーム１０の下面１５が工具面１１１上に位置される。真空バギング膜１３０が、ドライプリフォーム１０上にわたって延伸するとともに、真空バギング膜１３０と工具面１１１との間に第１の密閉空隙部１４０を画定するように工具面１１１に対してシールされる。ドライプリフォーム１０は第１の空隙部１４０内に位置される。また、第１の真空バギング膜を覆う第２の真空バギング膜を使用して、硬化プロセス中に真空圧が印加される際に単一真空バギング膜を通じた想定し得る空気浸透を最小限に抑えることができることも想定される。
【００３５】
工具１１０は、樹脂硬化プロセスにもかかわらず幾何学的に安定な工具面１１１をもたらすために、硬化と関連する高温でその形状を維持する軟鋼、ステンレス鋼、インバー、又は、カーボン複合材料を含む任意の様々な構造材料から形成されてもよい。工具面１１１は、翼又は胴体のスキンパネルなどのほぼ平坦な下面を有する複合構造の製造のためにほぼ平坦であってもよく、又は、さもなければ、非平坦な複合構造の成形面をもたらすように望み通りに形成されてもよく、例えば、工具は成形体又はマンドレルであってもよい。
【００３６】
ドライプリフォーム１０は、製造されるべき積層複合構造の幾何学的及び構造的な要件によって決定付けられるような樹脂注入に適した任意の形態を成してもよい。図２の実施形態において、ドライプリフォーム１０は、それぞれが織り繊維又は編組繊維及び／又はチョップドストランドマットから形成される強化材料の複数のプライ２０２のレイアップを備える。プリフォームプライ２０２は、カーボン、グラファイト、ガラス、芳香族ポリアミド、又は、樹脂強化積層複合構造を製造するのに適した任意の他の材料などの任意の様々な強化繊維から形成されてもよい。プライ２０２は、樹脂を何ら伴わずにドライプリフォーム１０を形成する。プライは、選択的浸透性ベール２０５の層と交互に配置される。ドライプリフォーム１０は、結果として得られる硬化複合構造の下面が工具面１１１の形状と一致するようにプリフォーム１０の下面１５が工具面１１１上で方向付けられた状態で工具面１１１上に位置される。工具面１１１上に位置されるドライプリフォーム１０は、横方向に延伸する下流側縁部１１と、反対側の横方向に延伸する上流側縁部１２と、両側の縦方向に延伸する側縁部とを有する。本明細書の文脈において、ドライプリフォーム１０の上流側及び下流側は、更に説明されるように、樹脂の流れ方向に関して特定される。プリフォーム１０は、形成されるべき積層複合構造の形状に対応する任意の所望の形状を成すことができる。
【００３７】
ドライプリフォームは、一様な厚さを有してもよく、或いは代わりに、図１及び図２の第１の実施形態に描かれるように、ドライプリフォーム１０は、上面１４と下面１５との間で測定される局所的に一様でない厚さを有してもよい。特に、図示の構成では、ドライプリフォーム１０の一部分１６は、ドライプリフォーム１０の平均厚さよりもかなり大きい厚さを有する。この第１の実施形態において、ドライプリフォーム１０の厚肉部１６は、製造されるべき特定部品の局部的な構造的特徴を与えるために強化材料の付加的なプライを備えている結果として厚さが増す。例えば、付加的なプライは、結果として得られる複合部品内に締結具が受け入れられるプリフォーム１０の位置で「パッドアップ」領域を形成することができる。局所的に増大された厚さを有するドライプリフォームのそのような部分は、プリフォーム、したがって樹脂の厚さの増大を考えると、一般に、樹脂が注入された時点でプリフォームの単位表面積当たりの樹脂の量が多い。しかしながら、以下で更に論じられるように、そのような厚肉部は、樹脂が厚肉部１６に含浸しなければ、樹脂の枯渇をより起こし易い。以下、強化プライ２０２と交互に配置される選択的浸透性ベール２０５の複数の層について更に詳しく説明する。
【００３８】
樹脂供給源１４１は、１つ以上の樹脂供給パイプ１４６を介して、ドライプリフォーム１０の上流側で工具１１０を貫通して延伸する１つ以上の樹脂注入口１１２を通じて第１の空隙部１４０と連通する。樹脂供給パイプ１４６は一般に銅から形成される。第１の真空源１５１が、１つ以上の真空出口パイプ１５４を介して、ドライプリフォーム１０の下流側で工具１１０を貫通して延伸する１つ以上の真空出口１１３を通じて第１の空隙部１４０と連通し、真空出口パイプ１５４も一般に銅から形成される。工具１１０を貫通して延伸する樹脂注入口１１２及び真空出口１１３を介して樹脂供給源１４１及び第１の真空源１５１を第１の空隙部１４０と連通させるのではなく、樹脂供給源１４１及び第１の真空源１５１が真空バギング膜１３０を介して第１の空隙部１４０と連通してもよいことも想定される。そのような構成では、開口部が、真空バギング膜１３０に形成されるとともに、開口部の周囲で密閉して樹脂供給源１４１及び第１の真空源１５１と連通されてもよい。図示の実施形態では、樹脂供給源１４１が第２の真空パイプ１５７を介して第２の真空源１５５とも連通する。
【００３９】
流路１４２が、樹脂供給源１４１から、第１の空隙部１４０、ドライプリフォーム１０を通じて、第１の真空源１５１まで延伸する。流路１４２の上流側部分は、樹脂供給パイプ１４６と、工具１１０を貫通して延伸する樹脂注入口１１２とを備える。第１の空隙部１４０によって画定される流路１４２の中間部分は、ドライプリフォーム１０と、真空バギング膜１３０の真下に位置される様々なレイアップ材料層とによって形成される。レイアップ材料は、ドライプリフォーム１０の上流側縁部１２及び下流側縁部１１のそれぞれを越えて、ドライプリフォーム１０全体上に直接に位置されてドライプリフォーム１０全体上にわたって延伸する浸透性剥離プライ１４５を含み、この場合、剥離プライ１４５の下流側部分１４４は、ドライプリフォーム１０の下流側縁部１１の下流側で延伸する。浸透性流れ媒体の層１４７が、剥離プライ１４５上にわたって配置されるとともに、剥離プライ１４５の上流側縁部を越えて樹脂注入口１１２を越えるまで延伸する。浸透性流れ媒体の層１４７は、ドライプリフォーム１０の下流側縁部１１を越えて延伸するが、剥離プライ１４５の下流側部分１４４の全体を覆わない。剥離プライ１４５は、浸透性流れ媒体の層１４７がドライプリフォーム１０に固着するのを防止する役目を果たすとともに、ドライプリフォーム１０の上流側縁部１２に沿う及びドライプリフォーム１０の上面１４を通過する、選択的浸透性ベール２０５を通り抜けることを含む剥離プライ１４５を通じたドライプリフォーム１０中への樹脂の注入経路も与える。また、剥離プライ１４５は、樹脂の硬化中に放出される揮発性物質をドライプリフォーム１０から引き離すことができるようにする。また、剥離プライ１４５は、浸透性流れ媒体も構成するとともに、ＡｉｒＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃから入手できるＲｅｌｅａｓｅ  Ｅａｓｅ  ２３４（登録商標）などのＰＴＦＥ被覆ガラス繊維布又は任意の他の浸透性剥離プライ材料の形態を適切に成してもよい。浸透性流れ媒体の層１４７は、第１の空隙部１４０からの揮発性物質の逃げ道と共に、ドライプリフォーム１０の上端に沿って第１の空隙部１４０を通過する樹脂のための通路を与える。浸透性流れ媒体の層１４７は、ＡｉｒＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃからも入手できるＰｌａｓｔｉｎｅｔ  １５２３１（登録商標）などのナイロンメッシュ材料又は浸透性流れ媒体の層１４７を通じた樹脂の通過を可能にする任意の他の非常に浸透性がある媒体の形態を適切に成してもよい。これに関しては、注入の質が最も重要である。浸透率が低い流れ媒体１４７によりプリフォーム１０上にわたって制御された樹脂フローフロントを維持することによって、より清浄な注入が得られる。浸透性流れ媒体１４７は、プリフォームが許容範囲内で含浸されるまで樹脂がプリフォームを浸すべく楔形状の流れプロファイルを伴ってプリフォームを通じて一様に流下できるように樹脂が十分にゆっくりと側方に流れることができるようにすべきである。制御されたフローフロントにおいて、浸透性流れ媒体１４７がプリフォーム１０の真空バギング膜１３０側にのみ配置されるとともに注入がプリフォームに許容範囲内で含浸させるべ���媒体１４７を貫く側方流とその後の下方流とを含むと仮定すると、プリフォーム１０の真空バギング膜１３０側の樹脂フロントは、プリフォーム１０の工具１１０側の樹脂フローフロントよりも２インチ又は３インチだけ前方にあるにすぎない。流れ媒体１４７の相対浸透率は、制御された注入を達成するためにプリフォームの相対浸透率に合わされる。
【００４０】
流路１４２の下流側部分は、浸透性流れ媒体の更なるストリップ１４３、真空出口１１３、及び、真空出口パイプ１５４を備える。浸透性流れ媒体のストリップ１４３は、剥離プライ１４５の下流側部分１４４の下流側縁部を横切って延伸するとともに、真空出口１１３を横切って更に下流側に延伸する。浸透性流れ媒体のストリップ１４３は、一般に、浸透性流れ媒体の層１４７と同じ材料から形成される。隙間が浸透性流れ媒体の層１４７とストリップ１４３との間に位置される。したがって、樹脂は、第１の空隙部１４０に入って、上流側から下流側へと浸透性流れ媒体の層１４７を通じて移動し、この場合、樹脂の一部は、樹脂が浸透性流れ媒体の層１４７を通過する際に、プリフォームに樹脂が含浸されるまで剥離プライ１４５を通過してプリフォーム１０に注ぎ込む。
【００４１】
真空バギング膜１３０は、ドライプリフォーム１０と、剥離プライ１４５と、浸透性流れ媒体の層１４７及びストリップ１４３とによって形成されるレイアップ全体上にわたって延伸する。Ａｉｒｔｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃから入手できるＡｉｒｔｅｃｈ  ＷＬ７４００又はＳＬ８００真空バギング膜を含むがこれらに限定されない任意の様々な真空バギング膜材料が利用されてもよい。真空バギング膜１３０は、該真空バギング膜１３０の外周付近でシールテープのストリップ１３１により工具面１１１に対してシールされ、シールテープのストリップ１３１は、ＡｉｒＴｅｃｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｃ．から入手できるＧＳ−２１３−３シーラントテープなどのマスチックシーラントテープの形態を成すことができるのが都合良い。
【００４２】
真空バギング膜１３０は、樹脂流路１４２の上側境界を画定する。浸透性流れ媒体の層１４７とストリップ１４３との間に位置される隙間では、真空バギング膜１３０が、工具面１１１と真空バギング膜１３０との間の流路１４２の厚さを剥離プライ１４５の下流側部分１４４に制限し、剥離プライ１４５の下流側部分１４４は、一般に、浸透性流れ媒体の層１４７と比べて低い浸透率を有する。したがって、樹脂の全ての下流側の流れが剥離プライ１４５の下流側部分１４４を通じて制限され、それにより、樹脂の流速を真空出口１１３まで減速させる浸透樹脂流制御チョーク１８０が形成される。
【００４３】
ここで図２を参照すると、プリフォーム１０を構成する複数の強化プライ２０２は、互いに上下に積層されるとともに、選択的浸透性ベール２０５の層と交互に配置される。プリフォーム１０は、ベール層２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄ間で交互に配置される３つの強化プライ２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃを備える。ベール層２０５は、強化プライ２０２と交互に配置されることにより、それらが樹脂に溶け込んで又は溶融して樹脂と局所的に混合するとともに隣接する強化プライ２０２に含浸させた時点で、結果として得られる複合部品に対して高い強度及び靭性を与える。選択的浸透性ベール層２０５は、カーボンフィラメント、ガラスフィラメント、及び、熱可塑性ポリマー、例えばビニルエステル、ポリエステル、フェノール、エポキシ、ビスマレイミド、シアネートエステルを含むがこれらに限定されない、結果として得られる複合部品の所望の特性を与えるのに適した任意の材料から形成されてもよい。ベール材料は、その溶融温度よりも低い温度で硬化性樹脂マトリックスに少なくとも一部が化学的及び物理的に溶けることができる可撓性の熱可塑性ポリマー要素を含んでもよい。或いは、ベール材料は、高い硬化温度で樹脂に溶け込んで樹脂中に拡散してもよい。
【００４４】
図２の例において、ベール層２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄのそれぞれは、プリフォーム１０を通過する樹脂流量を増大又は減少させて特定の目的を達成するために、特定の選択的な浸透率を伴って形成されてしまっている。浸透率は、層を構成するベール材料のパターンによって決定される。幾つかのベール層（例えば、図２、図２ｂ、及び、図２ｃに示されるベール層２０５ｃ，２０５ｄ）は、層全体にわたってほぼ均質な空間密度を伴うベールパターンを有し、したがって、ベール層全体にわたってほぼ一様な又は均一な浸透率を有する。他のベール層（例えば、図２及び図２ａに示されるベール層２０５ａ，２０５ｂ）は、特定の樹脂注入量を達成するように形成される局所的に異なる空間密度の領域を伴うベールパターンを有して、不均一に浸透させることができる。ベール層２０５ａは、最も上側の強化プライ２０２ａよりも上側に位置するとともに、制御されたペースでプリフォーム１０を通じて注入されるべき樹脂の樹脂フローフロント２７０を維持しつつプリフォーム１０の大きな領域の全体にわたって樹脂を均一に着実に分配するようになっている所定の空間密度を有する中間浸透率パターン２４５から主に成る。パターンは、「高」又は「低」浸透率を有するように定められるプリフォーム１０内の他のベール層又は同じベール層の他の部分の浸透率に対して「中間」浸透率を有するように定められる。したがって、ベール層又はベールの一部分の異なる定められた浸透率は、ベール又はベールの一部分を通じて樹脂を異なる流量で分配する目的で、ベール又はベールの一部分の相対気孔率を与えるようになっている。例えば、強化プライ２０２ａの厚肉部１６の真下で、ベールパターンは、樹脂がプリフォーム１０の高密度の厚肉部１６に容易に流れ込むことができるようにするために、中間浸透率パターン２４５よりも密度が小さく、したがって中間浸透率パターン２４５よりも多孔性が高い空間密度を有する（中間浸透率パターンに対して）高い浸透率のパターン２５０を有する。樹脂は、ベール２０５ａの中間浸透率パターン２４５の領域を通じて水平に移動し、それが高浸透率パターン２５０の領域に到達すると、より素早く流れる。また、樹脂の一部は、ベール２０５ａを通じてベール２０５ａのプリフォーム側に垂直に流れ込む。この組み合わせにより、樹脂は、厚肉部１６に流れ込んで、そうでない場合よりも素早く厚肉部１６に含浸できる。このように、選択的浸透性ベール２０５ａの中間浸透率領域及び高浸透率領域の位置の選択は、樹脂フローフロント２７０の制御を維持しつつ、プリフォーム１０の不完全な樹脂含浸を防止するべく浸透率が低い厚肉部１６へ向けて垂直に樹脂流を加速させるように設計される。
【００４５】
ベール層２０５ｂは、強化プライ２０２ａ，２０２ｂ間に位置するとともに、プリフォームの厚肉部１６の真下に高浸透率パターン２５０の領域を伴う中間浸透率パターン２４５の同様の不均一な形態を有し、それにより、樹脂は、より素早くベールに水平に流れ込んで厚肉部１６の領域でベールを垂直方向に通過して流れ、そうでない場合に想定し得るよりも素早く厚肉部を充填できる。ベール層２０５ｃは強化プライ２０２ｂ，２０２ｃ間に位置する。このベール層は、樹脂フローフロント２７０がプリフォーム１０を通じて水平にかなり遠くまで進行する前に厚肉部１６を充填できるようにする流量で樹脂をプリフォーム１０の全体にわたって均一に着実に分配できるようにするべく意図される所定の空間密度を伴って全体にわたり均一な中間浸透率パターン２４５を有する。ベール層２０５ｄは、工具１１０に最も近い強化プライ２０２ｃの真下に位置する。このベール層は、樹脂フローフロント２７０が真空出口１１３に達する前にプリフォーム１０に樹脂が許容範囲内で含浸されるようにするために、層全体にわたって均一であるとともにベール２０５ｄを通じて真空出口１１３へと水平に向かう樹脂の流れを遅らせる又は抑制するようになっている（中間浸透率パターン２４５に対して）空間的に密度が高く浸透率が低いパターン２５５を有する。したがって、樹脂が真空出口１１３へと流れる前に、通常は不完全な注入を起こし易い場所を含む全ての場所でプリフォーム１０中への樹脂の完全な含浸を達成するために、ベールパターンは、それらが適用されるプリフォームの幾何学的形態の特定の要件にしたがって層ごとに選択される。
【００４６】
図２及び図２ａ〜図２ｃに示されるベールパターンは、ベールの浸透率又は多孔率の変化を得るために使用できる想定し得るベールパターンの例である。このとき、選択された浸透率を有するベール層は、プリフォーム１０を通じた樹脂の流れを制御するように位置され得る。想定し得るベールパターンの他の例が図４及び図５に示される。図４は、様々な空間密度のベールパターンをもたらすためにサイズが増大され又は減少され得る円４３０のベールパターンの平面図を示す。図４において、樹脂流の方向は、矢印４３１によって示されるように、図４の下端から上端へ向かってもよい。図の下端では、図４の下端にある個々の円４３０が大きいとともにそれらの円間の隙間が小さいため、樹脂がベールの平面内及びベールに対して垂直な方向の両方でベールを通じてゆっくりと流れる。樹脂がベールに沿って流れるにつれて、個々の円４３０のサイズが減少し、それらの円間の隙間が次第に大きくなる。パターンの空間密度が減少するにつれて、ベールの平面内（樹脂がベールに沿って進む水平方向）及びベールに対して垂直な方向（樹脂がベールを貫いて進む垂直方向）の両方で樹脂流量が徐々に増大する。図５は、正方形が交互に入れ替わるチェッカーボードベールパターンの例の平面図を示す。暗い正方形５３０はベール材料の領域を表わしてもよく、一方、明るい正方形５３５はベールの隙間を表わしてもよい。図示のパターン例は、異なるサイズ及び空間密度を有しており、図２ｂ及び図２ｃに示される前述したベール層２０５ｂ又は２０５ｃと同様の選択された均一な空間密度のベール層をもたらすべく個別に使用され得る。或いは、それらのパターン例は、図２ａに示される前述したベール２０５ａと同様の態様で様々な空間密度のベールパターンを得るために組み合わせて使用され得る。図４及び図５のそれぞれにおいて、ベールパターンの多孔率は、図４の円４３０のサイズとそれらの円間の隙間のサイズとによって、及び、図５のパターンにおける暗い正方形５３５のサイズとそれらの正方形間の隙間のサイズとによって決定される。任意の所定のパターンにおいては、円４３０又は正方形５３０などの要素間の開放空間又は隙間の大きさが大きくなるほど、プリフォームを通じて水平方向及び垂直方向の両方向で流れる樹脂に対するベールの多孔率が増大し、それにより、ベールに沿う及びベールを貫く樹脂の流量が増大する。逆に、ベールパターンの密度が高くなるほど、ベールに沿って及びベールを貫いて移動する樹脂の流速が遅くなる。多孔質パターン、例えば図２、図２ａ〜図２ｃ、図４、及び、図５に示される多孔質パターンを有するベール２０５の位置は、図２の例に及び後述する図７−９に示されるように、ベールがプリフォーム１０を通じた樹脂分配にどのような影響を及ぼすのかを決定する。
【００４７】
ベール２０５は、プリフォーム１０とは独立に製造されて、ベール２０５をプリフォーム１０の強化プライ２０２に溶融結合することによってプリフォーム１０に塗布されてもよい。或いは、ロボットインクジェット印刷を使用してベール２０５を強化プライ２０２に塗布することができる。ロボット印刷では、特別に設計された熱可塑性ベールパターンを各強化プライ２０２に選択的に塗布して、複合一体型構造、例えば図２に関連して前述した複合一体型構造の樹脂含浸を可能にするプリフォーム１０の浸透率を局所定に変えるベール網をプリフォーム１０内に構築することができる。ドライプリフォーム内に選択的浸透性ベール２０５を形成する１つの方法は、図３に示されるような３Ｄデジタルインクジェットプリンタ４００を用いてベール２０５を強化プライ２０２に塗布することである。デジタルインクジェットプリンタ４００は、圧電性結晶４０３の振動時にノズル４０１から僅かな量のベール材料を押し出して、密度が変えられるベールパターンを得る複雑な特注設計のベール形態を強化層２０２上に塗布してベール２０５を形成できるようにする圧電インクジェットプリンタである。インクジェットプリンタ４００は３Ｄプリンタであり、また、所望のベール塗布に必要なベール厚が得られるまで所定のパターンの複数の層を互いの上に印刷することによってベール２０５の層を形成することができる。ベールを強化プライ上に３Ｄ印刷する他の手段も想定される。ベール２０５の浸透率は、強化プライ２０２上に印刷されるべきベールパターンの選択的な事前決定によって正確に制御できる。ベール２０５の浸透率は、ベールパターンの空間密度及び／又は三次元厚さを変化させることによって変えることができる。空間密度を変化させると、ベールに沿う水平な樹脂流れ方向及びベールを貫く垂直な流れ方向の両方向でベール浸透率が増大又は減少する。厚肉のベールは、樹脂が厚肉のベール層を通じてプリフォームへと流れるために長い時間を要するため、ベールを垂直に貫く浸透率に影響を及ぼす。
【００４８】
前述の印刷技術の１つの実施形態では、ベールが製造される際に印字ヘッドをブレーディングライン上に位置させてベール材料をブレード上に直接に印刷することができる。
【００４９】
強化プライ２０２上にベール２０５を印刷するための更なる代替案は、噴圧堆積装置及び技術を使用してベール材料を強化プライ２０２上に堆積させることである。この実施形態では、ベール材料が最初に加圧供給源２０３内に収容される。ベール材料は、図６に概略的に示される一群の堆積ノズル２０７にベール材料を流入させるソレノイド弁２０４の制御された開閉により、予め決定された量で、所定の空間密度のベールパターンにしたがって強化プライ２０２上に堆積される。この装置は、一般に、７〜１８個のノズルを有してもよい。ベール２０５は、浸透率が層全体にわたって均一であろうと或いは特定の領域で局所的に不均一であろうと、ベール層の浸透率の正確な制御を可能にする所定のパターンにしたがって強化プライ２０２をベール材料で覆うことにより形成される。この装置を使用して形成されるベールは、所望の空間密度のベールパターンを選択することにより、主に水平方向でベールを通過する樹脂の流れを制御するように再び調整されてもよい。また、一部の樹脂がベール２０５を貫いて垂直に流れ、また、この場合も先と同様に、複数の層の塗布によるベールの厚さの増大がベールの垂直方向の浸透率に影響を及ぼす。
【００５０】
選択的な浸透率を有するベール層を異なるタイプのドライプリフォームに塗布する更なる実施形態が図７〜図９に示される。図７の実施形態では、航空機の翼のための大きなドライプリフォーム３１０の強化プライ３０２が平面図で示される。図７に示される強化プライ３０２がプリフォーム３１０を形成するようにレイアップされる多数の強化プライのうちの１つであり、また、プリフォームがその上側に及び／又はその下側に強化プライ３０２を有してもよいことに留意すべきである。プリフォーム３１０は上方から見たときにそのような大きな領域を有するため、樹脂がプリフォームの全領域及び末端に達する前に樹脂が固化する可能性がある。この問題に対処するために、選択的浸透性ベール３０５を強化プライ３０２に塗布して、樹脂が強化層３０２を通じて水平に移動するのを助ける。図７に示される外周３６５は翼縁部外周に相当し、また、選択的浸透性ベール３０５が上側翼表面上又は下側翼表面上で使用されてもよい。選択的浸透性ベール３０５は主に中間浸透率パターン２４５を成す。中間浸透率パターンは、樹脂が安定した速度でベール３０５を通じて水平に流れることができるようにするべく意図される所定の空間密度を有する。また、一部の樹脂は、ベール３０５を垂直に貫いてベールの真下の強化プライ３０２へと流れ込む。しかしながら、ベール３０５は、翼の根元３５５から翼の先端３６０へ向けて延伸する縦方向部分３６３と、縦方向部分から翼の前縁３６１及び後縁３６２へ向けて延伸する複数の分岐部３６４とを有する高浸透率パターンの領域も含む。高浸透率パターン領域３６３，３６４は、ベール３０５を水平に通過する樹脂の流れを加速させて樹脂がプリフォームの全領域及び末端に注ぎ込む前に樹脂が固化することを防止するようになっている空間密度を有する。樹脂はベール３０５を水平に通過して移動するが、一部の樹脂は、ベールを垂直に貫いてプリフォームへも流れ込む。水平方向の樹脂分配から垂直方向の樹脂分配への移行は、ベール３０５の位置決め及び配向によって対応される。これは、樹脂が常にプリフォームを水平方向及び垂直方向の両方向で通過して流れるからである。これらの高浸透率パターン部分３６３，３６４の位置を選択して、樹脂がベール３０５の高浸透率パターン領域を通じてより速く移動できるようにすることにより、そうでない場合よりも速く樹脂が大きいプリフォーム３１０の遠隔領域に到達し、それにより、不完全な樹脂含浸が防止される。
【００５１】
図８の実施形態では、円筒状のドライプリフォーム４１０の強化プライ４０２上に螺旋状に配置されるベール４０５が塗布される。円筒状のプリフォームは、胴体のような構成要素又はスキンのための補強要素のような構成要素の基礎を形成してもよい。プリフォームは、樹脂で均一に含浸させることが困難となり得る複雑な幾何学的形態を有する。螺旋状に配置されるベール４０５は、強化プライ４０２の浸透率に対して高い浸透率のパターンを有するベールのストリップであり、このストリップは、円筒状の強化プライ４０２の周囲に配置されて、浸透率が低い強化プライ４０２へ樹脂を素早く供給する。ベール４０５の高い浸透率は、樹脂がベールを通じて素早く移動できるようにする。プリフォーム４１０の周囲でのベール４０５の螺旋状の配置は、強化プライ４０２の完全な樹脂含浸を確保するとともに、樹脂のトラップオフを防止する、すなわち、許容範囲内でプリフォームに含浸させるのに不十分な量の樹脂が存在する領域をプリフォーム内に形成することを防止するようになっている。この実施形態において、樹脂は、主に、矢印４２０によって概略的に示されるように円筒状のプリフォーム４１０上のベール４０５の表面をたどるが、樹脂は、ベール４０５を垂直に通過して、すなわち、矢印４３０により概略的に示されるようにプリフォーム表面に対してほぼ垂直にベール４０５を通過してその真下の強化プライ４０２へも流れ込む。したがって、この例では、ベールが強化プライ４０２よりも高い浸透率を有するため、ベールが塗布される強化プライ４０２の領域へと樹脂を方向付けるようにベール４０５の位置決め及び螺旋状の配向が使用される。ベール４０５の低い空間密度、したがって高い浸透率により、樹脂は、ベール４０５を素早く充填した後、強化プライ４０２の残りの部分に含浸させるべく流出できる。
【００５２】
これらの実施形態において、ベールの厚さは、プリフォームの特定領域への樹脂の流量に局所的に影響を及ぼすように変えることができる。図９の実施形態は、他の円筒状のドライプリフォーム５１０の強化プライ５０２に塗布されるベール５０５を概略的に示す。この実施形態では、ベール５０５が強化プライ５０２の円筒状の表面全体を覆う。ベール５０５は、強化プライ５０２の周囲に配置される高浸透率パターン領域を有する螺旋状に配置される二重厚部分５０７と組み合わされる中間浸透率ベールパターンを有するベールの単一厚部分５０６を主に備える。中間浸透率パターン部分５０６は、先に言及されたベール層２０５ｃと同様の態様で樹脂をプリフォーム全体にわたって均一に着実に分配できるようにするべく意図される所定の空間密度を有する。樹脂は、ベール５０５を「水平に」通過して流れる。すなわち、樹脂は、矢印５２０によって概略的に示されるように円筒状のプリフォーム表面に塗布されるようにベールの曲面をたどり、この場合、樹脂の一部は、ベール５０５を「垂直に」通過して、すなわち、矢印５３０によって概略的に示されるようにプリフォーム表面に対してほぼ垂直に通過して強化プライ５０２にも流れ込む。高浸透率パターン部分５０７は中間浸透率パターン部分５０６よりも低い空間密度を有し、この空間密度は、ベール５０５の高浸透率領域５０７で樹脂の流量を増大させるようになっており、それにより、樹脂は、その後、さもなければ樹脂のトラップオフを起こし易い強化プライ５０２の領域に達するように流出できる。高浸透率部分５０７の二重厚は、樹脂が中間浸透率パターン部分５０６におけるよりも大きな流量でベール５０５の高浸透率領域を垂直に通過できるようにして、プリフォーム固化を加速させ、樹脂のトラップオフを防止する。
【００５３】
逆に、選択的浸透性ベールを使用して、プリフォームの特定の領域を通じた樹脂注入を減速又は制限することもできる。これが望ましいかもしれない例が前述の図２に示されており、この例では、樹脂フローフロント２７０が真空出口１１３に達する前にプリフォーム１０の厚肉部１６を充填する必要がある。したがって、プリフォーム１０の下端で、ベール層２０５ｄは、厚肉部１６に樹脂が許容範囲内で含浸される前に樹脂が真空出口１１３に達することを防止するべく、空間的に密度が高くベール２０５ｄを水平に通過する樹脂の流れを遅くするようになっている低浸透率パターン２５５を成す。
【００５４】
そのため、選択的浸透性ベールの正確な幾何学的塗布により、プリフォームの浸透率に局所的に影響を及ぼす方法は、異なるタイプの複雑な幾何学的形態のプリフォームの特定領域を通じた樹脂の流れを促進させることができ、それにより、以前は確実に注入され得なかった複合一体型プリフォームの幾何学的形態が潜在的に可能になる。
【００５５】
使用時、図２のプリフォーム１０を含むシステム１００が前述のように組み立てられた時点で、樹脂を適切な樹脂注入温度に至らせるために樹脂供給源１４１が加熱される。一般に、システム全体は、その後の硬化のためにも使用される炉１７０内で加熱される。樹脂注入のための温度は、利用される樹脂システムに依存し、一般的には、樹脂が樹脂流路１４２を通じて流れることができるようにする適切な粘度を与えるように選択される。エポキシ樹脂の場合、適切な注入温度は１００〜１１０℃の範囲内であってもよい。
【００５６】
少なくとも部分的な真空圧が、第１の真空源１５１及び真空出口１１３を介して、第１の空隙部１４０の下流側端部に印加される。図１に示されるように、第２の真空パイプ１５７に接続される第２の真空源１５５を用いて、より小さい部分的真空（すなわち、より高い絶対圧）が樹脂供給源１４１に印加されてもよい。第１の空隙部１４０の真空バギング膜１３０下の真空は、樹脂溜り及びそれに関連する樹脂注入プロセスの制御の損失をもたらす可能性がある真空バギング膜１３０の弛緩を防止するのに役立つ。第２の真空源１５５によって部分的な真空が樹脂供給源１４１に印加される場合には、第１の真空源１５１により印加される真空出口１１３における絶対圧が樹脂供給源１４１における絶対圧よりも低いように第１の真空源１５１と第２の真空源１５５との間で圧力差が維持されてもよい。１つの例では、第１の真空源１５１によって完全真空（０ｍｂａｒ／０ｋＰａ絶対圧）が印加されてもよく、また、５００〜８００ｍｂａｒ絶対圧（５０〜８０ｋＰａ）のより高い圧力／より低い真空が第２の真空源１５５に印加され、それにより、樹脂供給源１４１から樹脂流路１４２を通じて樹脂を推し進める同じ大きさの圧力差を与えてもよい。樹脂を脱気するために樹脂注入前に完全真空圧が第２真空源１５５によって樹脂供給源１４１に印加されてもよい。
【００５７】
樹脂供給源での少なくとも部分的な真空の維持は、第１の空隙部１４０の全体にわたって少なくとも部分的な真空が維持されるようにする。真空バギング膜１３０、浸透性流れ媒体の層１４７、及び、剥離プライ１４５を通じてドライプリフォーム１０に作用する大気圧は、ドライプリフォーム１０を固化させるように作用する。樹脂は、一般に剥離プライ１４５及びドライプリフォーム１０の両方よりも大きい浸透率を有する、したがって最小抵抗の経路を形成する浸透性流れ媒体の層１４７を介して、波面を形成するべく第１の空隙部１４０を通じて移動する。浸透性流れ媒体の層１４７を水平に通過する樹脂も、浸透性が低い剥離プライ１４５を通じて流下し、プリフォーム１０に塗布されるベール２０５の位置及び／又はベール２０５の方向の選択とそれに伴うプリフォームを通じた流路の浸透率又は多孔率の変化とに応じて、ベール形態にしたがって異なる流量で浸透率が変わる経路を通じて樹脂を水平及び垂直の両方で流す選択的浸透性ベール２０５の層を介して、プリフォーム１０内に注ぎ込む。また、一部の樹脂は、ドライプリフォーム１０の上流側縁部１２を通過して横方向にも流れるとともに、より少ない度合いで、ドライプリフォーム１０の反対側の縁部も通過して流れる。浸透性流れ媒体の層１４７の下流側縁部１１の終わりが浸透性流れ媒体のストリップ１４３及び剥離プライ１４５の下流側部分１４４の両方の手前にあると、樹脂がプリフォーム１０を迂回して単に浸透性流れ媒体の層１４７を通じて真空出口１１３へと直接に引き出されることが防止される。樹脂フローフロントが真空出口１１３に達する前に許容範囲内で樹脂が含浸されなければならない厚肉部１６をプリフォーム１０が含むこの実施形態の例では、樹脂がドライプリフォーム１０の下流側縁部１１及び浸透性流れ媒体の層１４７の下流側縁部を通り過ぎる時点で剥離プライ１４５の下流側部分１４４によって画定される浸透性樹脂流れ制御チョーク１８０を通じて樹脂を下流側へ縦方向で通過するように押し進めることによって樹脂フローフロント２７０の進行速度が抑制される。しかしながら、流れ制御チョーク１８０は、全ての樹脂注入用途において必ずしも必要でない場合がある。
【００５８】
樹脂可溶性材料から形成されるベール２０５，３０５，４０５，５０５の層は、樹脂注入中に樹脂中へ溶解して、プリフォームに含浸させる樹脂と混合し、それにより、複合部品を製造するべく硬化時に注入されたプリフォームが強化される。プリフォームを強化するとは、プリフォーム及び結果として得られる複合部品の性能が衝撃に対して向上されることを意味する。一実施形態において、ベールのこの特性は、ベールを熱可塑性材料から製造することによって得られる。
【００５９】
ドライプリフォーム１０が完全に樹脂注入された時点で、樹脂の硬化に適した温度まで炉１７０の温度を徐々に上昇させることによって、樹脂が注入されたドライプリフォーム１０がその後に硬化されてもよい。典型的なエポキシ樹脂の場合、１８０℃〜２００℃程度の硬化温度が典型的である。樹脂が注入されたドライプリフォーム１０が固化されたままとなるようにするとともに、樹脂の硬化を助けるために、一般に硬化プロセス中に第１の真空源１５１で完全な真空が維持される。
【００６０】
樹脂可溶性ではないベール２０５，３０５，４０５，５０５の層は、硬化プロセス中に樹脂中へ溶融して、樹脂を通じて分散し、結果として得られる複合部品を強化する。
【００６１】
１つ以上の強化プライを有するドライプリフォームを通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす一般的な方法が図１０に示される。ブロック６０１では、所定の空間密度のベールパターンを有する選択的浸透性ベールが、ドライプリフォームの強化プライのうちの少なくとも１つに対して塗布される。その後、ブロック６０２において、樹脂がドライプリフォームに注入される。ブロック６０３では、樹脂がドライプリフォームに含浸するように樹脂が選択的浸透性ベールを通じて導かれる。ブロック６０４では、選択的浸透性ベールが樹脂中へ溶解される。ブロック６０５では、樹脂注入時及びドライプリフォームの硬化時に、プリフォームに対して少なくとも局所的に靱性が与えられる。
【００６２】
本開示の実施形態は、図１１に示される航空機の製造及び保守点検方法７００及び図１２に示される航空機７０２との関連で説明されてもよい。生産前の間にわたって、典型的な方法７００は、航空機７０２の仕様及び設計７０４と、材料調達７０６とを含んでもよい。生産中、構成要素及び部分組立品の製造７０８と航空機７０２のシステム統合７１０とが行なわれる。その後、航空機７０２は、就航７１４するために認証及び搬送７１２を経由してもよい。取引先による就航中、航空機７０２は、定期的な整備及び保守点検７１６（改装、再構成、改修等を含んでもよい）の予定が組まれる。本発明の方法、ベール、及び、構成要素が、構成要素及び部分組立品の製造７０８中、システム統合７１０中、又は、整備及び保守点検７１６中に利用されてもよいことが想定される。また、本発明の方法、ベール、及び、構成要素が、機体７１８及び内部７２２を製造するために利用されてもよいことが想定される。
【００６３】
方法７００のプロセスのそれぞれは、システム統合者、第三者、及び／又は、オペレータ（例えば、取引先）によって実行され或いは行なわれてもよい。この説明の目的のため、システム統合者は、制限なく、任意の数の航空機製造業者及び主要システム下請業者を含んでもよく、第三者は、制限なく、任意の数のベンダー、下請業者、及び、サプライヤーを含んでもよく、また、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事企業、保守点検機関等であってもよい。
【００６４】
図１２に示されるように、典型的な方法７００により生産される航空機７０２は、複数のシステム７２０及び内部７２２を有する機体７１８を含んでもよい。本発明は、機体７１８の製造で使用されてもよい。高レベルシステム７２０の例は、推進システム７２４、電気システム７２６、油圧システム７２８、及び、環境システム７３０のうちの１つ以上を含む。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙の例が示されるが、本発明の原理は、例えば自動車産業等の他の産業に適用されてもよい。
【００６５】
本明細書中で具現化される装置及び方法は、製造及び保守点検方法７００の任意の１つ以上の段階中に使用されてもよい。例えば、製造段階７０８に対応する構成要素又は部分組立品は、航空機７０２が就航中の間に生産される構成要素又は部分組立品と同様の態様で組み立てられ又は製造されてもよい。また、１つ以上の装置実施形態、方法実施形態、又は、これらの組み合わせは、例えば航空機７０２の組み立てを実質的に促進させる或いは航空機７０２のコストを低減することによって製造段階７０８，７１０中に利用されてもよい。同様に、装置実施形態、方法実施形態、又は、これらの組み合わせのうちの１つ以上は、例えば航空機７０２が就航中の間に、また、制限なく整備及び保守点検７１６に対して利用されてもよい。
【００６６】
また、本発明は、特許請求の範囲と混同されるべきではない以下の節でも言及される。
【００６７】
Ａ１．  １つ以上の強化プライ（２０２）を有するドライプリフォーム（１０）の樹脂浸透に局所的に影響を及ぼす方法であって、
ドライプリフォーム（１０）の強化プライ（２０２）のうちの少なくとも１つに対して選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップであって、選択的浸透性ベール（２０５）が、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂注入時及びドライプリフォーム（１０）の硬化時にプリフォーム（１０）に対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ステップと、
ドライプリフォーム（１０）中へ樹脂を注入するステップと、
樹脂がドライプリフォーム（１０）に含浸するように選択的浸透性ベール（２０５）を通じて樹脂を方向付けるステップと、
を備える方法。
【００６８】
Ａ２．  選択的浸透性ベール（２０５）が選択的に不均一に浸透させることができる項Ａ１の方法も提供される。
【００６９】
Ａ３．  局所的に変化する空間密度を有するベールパターンを伴って選択的浸透性ベール（２０５）を形成するステップを更に備える項Ａ１又は項Ａ２の方法も提供される。
【００７０】
Ａ４．  選択的浸透性ベール（２０５）の厚さを局所的に変化させて樹脂経路を通じて樹脂を方向付けることによってドライプリフォーム（１０）へと流れる樹脂の体積流量を制御するステップを更に備える項Ａ１又はＡ２又はＡ３のいずれか一項の方法も提供される。
【００７１】
Ａ５．  選択的浸透性ベール（２０５）を塗布して、ドライプリフォーム（１０）を通じた樹脂経路の長さを増大させるステップと、樹脂経路を通じて樹脂を方向付けるステップとを更に備える項Ａ１からＡ４のいずれか一項の方法も提供される。
【００７２】
Ａ６．  選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップが、ドライプリフォーム（１０）の強化プライ（２０２）上にベールを３Ｄ印刷するステップを備える項Ａ１からＡ５のいずれか一項の方法も提供される。
【００７３】
Ａ７．  選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップが、ベールをドライプリフォーム（１０）の強化プライ（２０２）上にインクジェット印刷するステップを備える項Ａ６の方法も提供される。
【００７４】
Ａ８．  選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップが、ドライプリフォーム（１０）の強化プライ（２０２）上にベールをレイアップするステップを備える項Ａ１からＡ５のいずれか一項の方法も提供される。
【００７５】
Ａ９．  選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップが、少なくとも１つのノズルを通じたドライプリフォーム（１０）の強化プライ（２０２）上へのベールの加圧堆積を含む項Ａ１からＡ５のいずれか一項の方法も提供される。
【００７６】
Ａ１０．  ドライプリフォーム（１０）が複数の強化プライ（２０２）を備え、ドライプリフォーム（１０）の浸透率に局所的に影響を及ぼすことが、複数の強化プライ（２０２）のうちの少なくとも一部に対して前記選択的浸透性ベール（２０５）を塗布するステップを備える項Ａ１からＡ９のいずれか一項の方法も提供される。
【００７７】
Ａ１１．  第１のベールパターンを有する前記選択的浸透性ベール（２０５）を複数の強化プライの少なくとも第１の強化プライ（２０２）に対して塗布するとともに、第２のベールパターンを有する更なる選択的浸透性ベール（２０５）を複数の強化プライの少なくとも第２の強化プライ（２０２）に対して塗布するステップを備える項Ａ１０の方法も提供される。
【００７８】
Ａ１２．  第２のベールパターンが第１のベールパターンとは異なる空間密度及び／又は厚さを有する項Ａ１１の方法も提供される。
【００７９】
本発明の更なる態様によれば、
Ｂ１．  複合部品を製造する方法であって、項Ａ１からＡ１２のいずれか一項の方法にしたがってドライプリフォーム（１０）を通じた樹脂浸透に局所的に影響を及ぼして、樹脂注入されたドライプリフォームを形成するステップと、樹脂注入されたドライプリフォームを硬化させて複合部品を形成するステップとを備える、方法が提供される。
【００８０】
Ｂ２．  樹脂注入中に選択的浸透性ベール（２０５）を樹脂中へ溶解させることによって複合部品を強化するステップを更に備える項Ｂ１の方法も提供される。
【００８１】
Ｂ３．  樹脂注入中に選択的浸透性ベール（２０５）を溶融して樹脂中へ分散させることによって複合部品を強化するステップを更に備える項Ｂ１の方法も提供される。
【００８２】
本発明の更なる態様によれば、
Ｃ１．  局所的に選択的な樹脂浸透率を有するドライプリフォーム（１０）であって、少なくとも１つの強化プライ（２０２）と、該強化プライに塗布される選択的浸透性ベール（２０５）とを備え、選択的浸透性ベール（２０５）が、所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、樹脂注入時及びドライプリフォーム（１０）の硬化時にプリフォームに対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっている、ドライプリフォーム（１０）が提供される。
【００８３】
Ｃ２．  選択的浸透性ベール（２０５）の層が不均一に浸透させることができる項Ｃ１のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８４】
Ｃ３．  選択的浸透性ベール（２０５）が局所的に変化する空間密度を伴うベールパターンを有する項Ｃ１又は項Ｃ２のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８５】
Ｃ４．  選択的浸透性ベール（２０５）が局所的に変化する厚さを伴うベールパターンを有する項Ｃ１からＣ３のいずれか一項のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８６】
Ｃ５．  選択的浸透性ベール（２０５）が、樹脂注入プロセス中に樹脂中へ溶解するようになっている樹脂可溶性材料から形成される項Ｃ１からＣ３のいずれか一項のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８７】
Ｃ６．  樹脂中へ溶解する選択的浸透性ベール（２０５）により形成されるベール樹脂混合物が含浸することによってプリフォーム（１０）を強化する項Ｃ５のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８８】
Ｃ７．  選択的浸透性ベール（２０５）が、樹脂硬化プロセス中に溶融して樹脂中へ拡散するようになっている材料から形成される項Ｃ２からＣ５のいずれか一項のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００８９】
Ｃ８．  溶融して樹脂中へ拡散する選択的浸透性ベール（２０５）により形成されるベール樹脂混合物が含浸することによってプリフォーム（１０）を強化する項Ｃ７のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００９０】
Ｃ９．  複数の強化プライ（２０２）を備え、選択的浸透性ベール（２０５）が複数の強化プライ（２０２）の少なくとも一部に対して塗布される項Ｃ１からＣ８のいずれか一項のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００９１】
Ｃ１０．  複数の強化プライの少なくとも第１の強化プライ（２０２）に対して塗布される前記選択的浸透性ベール（２０５）が第１のベールパターンを有し、複数の強化プライの少なくとも第２の強化プライ（２０２）に対して塗布される更なる選択的浸透性ベール（２０５）が第２のベールパターンを有する項Ｃ９  のドライプリフォーム（１０）も提供される。
【００９２】
Ｃ１１．  第２のベールパターンが第１のベールパターンとは異なる空間密度及び／又は厚さを有する項Ｃ１０のドライプリフォームも提供される。
【００９３】
本発明の更なる態様によれば、
Ｄ１．  樹脂が注入されて硬化される項Ｃ１からＣ１１のいずれか一項のドライプリフォーム（１０）を備える複合部品が提供される。
【００９４】
本発明の更なる態様によれば、
Ｅ１．  所定の空間密度のベールパターンを有するとともに、ドライプリフォーム（１０）に対して少なくとも局所的に靭性を与えるように樹脂中へ溶解又は溶融するようになっており、樹脂注入時及びドライプリフォーム（１０）の硬化時にドライプリフォーム（１０）に対して塗布される選択的浸透性ベール（２０５）が提供される。
【００９５】
Ｅ２．  不均一に浸透させることができる項Ｅ１の選択的浸透性ベール（２０５）も提供される。
【００９６】
Ｅ３．  局所的に変化する空間密度のベールパターンを有する項Ｅ１又は項Ｅ２の選択的浸透性ベール（２０５）も提供される。
【００９７】
Ｅ４．  局所的に変化する厚さのベールパターンを有する項Ｅ１からＥ３のいずれか一項の選択的浸透性ベール（２０５）も提供される。
【００９８】
本発明の更なる態様によれば、
Ｆ１．  樹脂が注入されたプリフォームを強化する方法であって、項Ｅ１からＥ４のいずれか一項の選択的浸透性ベール（２０５）をドライプリフォーム（１０）の少なくとも１つの強化プライ（２０２）上に配置するステップと、ドライプリフォーム（１０）に注入される樹脂中へ選択的浸透性ベール（２０５）を溶解又は溶融させることによってドライプリフォーム（１０）を強化するステップとを備える、方法が提供される。
【００９９】
当業者であれば分かるように、前述の先の特定の実施形態は本開示の単なる例にすぎない。当業者であれば分かるように、異なる実施形態に関連して記載された様々な特徴は、組み合わせて又は代案として使用されてもよい。また、当業者は、前述の実施形態に対する様々な他の変更及び代案も認識できる。
【符号の説明】
【０１００】
１０  ドライプリフォーム
１２  上流側縁部
１４  上面
１５  下面
１６  厚肉部
１００  システム
１１０  工具
１１１  工具面
１１２  樹脂注入口
１１３  真空出口
１３０  真空バギング膜
１４０  第１の空隙部
１４１  樹脂供給源
１４２  流路
１４３  浸透性流れ媒体のストリップ
１４４  下流側部分
１４５  浸透性剥離プライ
１４６  樹脂供給パイプ
１４７  浸透性流れ媒体の層
１５１  第１の真空源
１５４  真空出口パイプ
１５５  第２の真空源
１５７  第２の真空パイプ
１７０  炉
１８０  浸透樹脂流制御チョーク
２０２  強化プライ
２０２ａ，２０２ｂ，２０２ｃ  強化プライ
２０４  ソレノイド弁
２０５  選択的浸透性ベール
２０５ａ，２０５ｂ，２０５ｃ，２０５ｄ  ベール層
２０７  樹脂フローフロント
２４５  中間浸透率パターン
２５０  高浸透率パターン
３０２  強化プライ
３０５  選択的浸透性ベール
３１０  ドライプリフォーム
３５５  翼の根元
３６０  翼の先端
３６１  前縁
３６２  後縁
３６３  縦方向部分
３６４  分岐部
４００  ３Ｄデジタルインクジェットプリンタ
４０１  ノズル
４０２  強化プライ
４０３  圧電性結晶
４０５  ベール
４１０  ドライプリフォーム
４３０  円
５０２  強化プライ
５０５  ベール
５０６  単一厚部分（中間浸透率パターン部分）
５０７  二重厚部分（高浸透率領域）
５１０  ドライプリフォーム
７０２  航空機
７０４  仕様及び設計
７０６  材料調達
７０８  構成要素及び部分組立品の製造
７１０  システム統合
７１２  認証及び搬送
７１４  就航中
７１６  整備及び保守点検
７１８  機体
７２０  システム
７２２  内部
７２４  推進システム
７２６  電気システム
７２８  油圧システム
７３０  環境システム
【図１】
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【図２】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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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】
2018034498.tif 000015
【図１１】
2018034498.tif 000016
【図１２】
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【外国語明細書】
2018034498000001.pdf