(57)【要約】【課題】複合部品を付加製造するためのシステムおよび方法が開示される。【解決手段】システムは、少なくとも供給原料供給源および送り機構を備える。供給原料供給源は複数の予め強化されたトウを備え、各予め強化されたトウは非液体結合マトリックス内に繊維トウを含む。いくつかのシステムでは、トウコンバイナが、供給原料供給源から複数の予め強化されたトウの少なくともサブセットを受容し、複数の予め強化されたトウのサブセットを組み合わせてマクロトウを画定する。送り機構は、供給原料供給源から複数の予め強化されたトウのサブセットをトウコンバイナの中に移動させるとともに、トウコンバイナからマクロトウを移動させる。本開示による方法は、複数の予め強化されたトウを組み合わせてマクロトウを画定するステップとマクロトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップとを含む。【選択図】図１
2018075824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合部品（１２）を付加製造するためのシステム（１０）であって、
複数の予め強化されたトウ（２０）を備える供給原料供給源（１４）であって、前記予め強化されたトウ（２０）のそれぞれが非液体結合マトリックス（２４）内に繊維トウ（２２）を含む、供給原料供給源（１４）と、
前記供給原料供給源（１４）から前記複数の予め強化されたトウ（２０）の少なくともサブセットを受容するように配置されたトウコンバイナ（１６）であって、前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットを組み合わせてマクロトウ（２６）を画定するように構成される、トウコンバイナ（１６）と、
前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットを前記供給原料供給源（１４）から前記トウコンバイナ（１６）の中に移動させるとともに、前記トウコンバイナ（１６）から前記マクロトウ（２６）を移動させるように構成される送り機構（１８）と
を備える、システム（１０）。
【請求項２】
前記非液体結合マトリックス（２４）が自己付着性であり、したがって、前記予め強化されたトウ（２０）が前記トウコンバイナ（１６）によって組み合わされたときに、前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットが互いに一体に付着して前記マクロトウ（２６）を画定する、請求項１に記載のシステム（１０）。
【請求項３】
前記供給原料供給源（１４）が、前記非液体結合マトリックス（２４）が存在しない１つまたは複数の細長い構造（３０）をさらに備え、
前記トウコンバイナ（１６）が前記１つまたは複数の細長い構造（３０）の少なくともサブセットを受容するように配置され、前記トウコンバイナ（１６）が、前記１つまたは複数の細長い構造（３０）の前記サブセットを前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットと組み合わせて前記マクロトウ（２６）を画定するようにさらに構成される、
請求項１または２に記載のシステム（１０）。
【請求項４】
前記トウコンバイナ（１６）が複数の入口（３６）を備え、前記複数の入口（３６）の少なくとも第１のサブセットの各入口（３６）が、前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットの個々の予め強化されたトウ（２０）を受容するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項５】
前記トウコンバイナ（１６）が、前記複数の入口（３６）に対応する複数の出口をさらに備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項６】
前記トウコンバイナ（１６）が単一出口をさらに備え、前記複数の入口（３６）の前記入口（３６）が、前記トウコンバイナ（１６）から前記マクロトウ（２６）を注出するために前記単一出口（３８）に集まる、請求項１から５のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項７】
前記複数の入口（３６）の前記入口が、前記マクロトウ（２６）の断面輪郭部に対応する複数の形状を選択的に画定するように構成された配列で配置され、前記配列が長方形配列または六角形配列であり、前記トウコンバイナ（１６）が、前記マクロトウ（２６）が前記トウコンバイナ（１６）によって画定されているときに前記マクロトウ（２６）の断面輪郭部の形状を選択的に変えるように構成される、請求項１から６のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項８】
前記送り機構（１８）が、前記マクロトウ（２６）が画定されているときに前記マクロトウ（２６）の断面輪郭部および／またはサイズを能動的に変えるために、前記複数の予め強化されたトウ（２０）の選択的移動を選択的に始動および停止させるように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項９】
前記送り機構（１８）が、前記マクロトウ（２６）が画定されているときに前記マクロトウ（２６）に湾曲部を能動的に画定するために、前記複数の予め強化されたトウ（２０）の前記サブセットの個々の予め強化されたトウ（２０）を異なる速度で選択的に移動させるように構成される、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム（１０）。
【請求項１０】
複合部品（１２）を付加製造する方法であって、
複数の予め強化されたトウ（２０）を組み合わせてマクロトウ（２６）を画定するステップであって、各予め強化されたトウ（２０）が非液体結合マトリックス（２４）内に繊維トウ（２２）を含む、ステップと、
前記マクロトウ（２６）を３次元で注出して前記複合部品（１２）を画定するステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合部品の付加製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、典型的な複合部品の製造は、多数の複合材料プライを順次積層するのに依存しており、各プライは、例えば、一方向強化繊維、織物、またはランダムに配向した短繊維を含んでいる。このようにして製造される部品は、強化繊維のすべてが部品に加えられる力の方向に沿って配向されるわけではないので、完成部品の重量を望ましくないほど増大させる積層構造を有していなければならない。さらに、複合物を製造する積層技術には固有の制約があり、多くの種類の先進構造設計の実施にはつながらない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
複合部品を付加製造するためのシステムおよび方法が開示される。本開示によるシステムは、少なくとも供給原料供給源および送り機構を備える。供給原料供給源は複数の予め強化されたトウを備え、各予め強化されたトウは非液体結合マトリックス内に繊維トウを含む。いくつかのシステムは、供給原料供給源から複数の予め強化されたトウの少なくともサブセットを受容するように配置されたトウコンバイナをさらに備える。トウコンバイナは、複数の予め強化されたトウのサブセットを組み合わせてマクロトウを画定するように構成される。送り機構は、供給原料供給源から複数の予め強化されたトウのサブセットをトウコンバイナの中に移動させるとともに、トウコンバイナからマクロトウを移動させるように構成される。本開示によるいくつかの方法は、複数の予め強化されたトウを組み合わせてマクロトウを画定するステップとマクロトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップとを含む。本開示によるいくつかの方法は、予め強化されたトウに接着剤を塗布するステップと接着剤付き予め強化されたトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】複合部品を付加製造するためのシステム例を示す概略図である。
【図２】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図３】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図４】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図５】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図６】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図７】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図８】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図９】複合部品を付加製造するためのシステムのトウコンバイナ例およびトウパターン例を示す概略図である。
【図１０】本開示のシステムおよび／または方法によって製造された複合部品例の一部の概略断面図である。
【図１１】本開示のシステムおよび／または方法によって製造された複合部品例の一部の概略断面図である。
【図１２】本開示のシステムおよび／または方法によって製造された複合部品例の一部の概略断面図である。
【図１３】本開示のシステムおよび／または方法によって製造された複合部品例の一部の概略断面図である。
【図１４】複合部品を付加製造するための方法例を概略的に示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
複合部品を付加製造するためのシステムおよび方法が本明細書で開示される。一般に、上記の図において、所与の例に含まれる可能性のある要素は実線で示され、所与の例にオプションである要素は破線で示されている。しかし、実線で示されている要素は、本開示のすべての例にとって不可欠ではなく、実線で示されている要素は、本開示の範囲から逸脱することなく特定の例から除外されてもよい。
【０００６】
図１に概略的に示されているように、複合部品１２を付加製造するためのシステム１０は、少なくとも供給原料供給源１４および送り機構１８を備える。いくつかのシステム１０はトウコンバイナ１６をさらに備える。
【０００７】
システム１０のいくつかの例では、供給原料供給源１４は予め強化されたトウ２０の複数の貯蔵品１９を備え、各予め強化されたトウ２０は非液体結合マトリックス２４内に繊維トウ２２を含む。貯蔵品１９は、例えば、予め強化されたトウ２０のスプールの形をとることができるが、貯蔵品１９の他の構成は本開示の範囲内にある。システム１０のいくつかの例では、供給原料供給源１４は、予め強化されたトウ２０をそれらの構成要素から、すなわち、それらの当該繊維トウ２２および非液体結合マトリックス２４から生産することができ、非液体結合マトリックス２４は、当初、供給原料供給源１４において液体形態でもよい。トウコンバイナ１６は、供給原料供給源１４から複数の予め強化されたトウ２０の少なくともサブセットを受容するように配置され、トウコンバイナ１６は、図１に概略的に示されているように、複数の予め強化されたトウ２０のサブセットを組み合わせてマクロトウ２６を画定するように構成される。言い換えると、供給原料供給源１４は、予め強化されたトウ２０の貯蔵品を２つ以上備え、貯蔵品から少なくともサブセットが選択されて、トウコンバイナ１６によって互いに組み合わされ、それによってマクロトウ２６を画定する、すなわち作り出す。図１では、３つの予め強化されたトウ２０が、トウコンバイナ１６に送り込まれるものとして、したがって供給原料供給源１４から複数の予め強化されたトウ２０のサブセットを画定するものとして示されているが、このようなサブセットは、任意所望の数の予め強化されたトウ２０を含むことができる。
【０００８】
さらに、システム１０のいくつかの実装では、トウコンバイナ１６に送られ組み合わされてマクロトウ２６を画定する予め強化されたトウ２０は同じである必要はない。すなわち、予め強化されたトウ２０の様々な構成が、予め強化されたトウ２０の選択に基づいて所定の特性をもつマクロトウ２６を画定するために選択され得るが、マクロトウ２６が予め強化されたトウ２０の単一構成のみから作られることも本開示の範囲内にある。
【０００９】
図１は、２つ、３つ、４つ以上、または何十、何百、もしくは何千もの予め強化されたトウ２０を含む、任意の数の予め強化されたトウ２０が供給原料供給源１４内に設けられてもよい。
【００１０】
送り機構１８は、供給原料供給源１４から複数の予め強化されたトウ２０のサブセットをトウコンバイナ１６の中に移動させるとともに、トウコンバイナ１６からマクロトウ２６を移動させるように構成される。したがって、図１に概略的にオプションとして示されているように、送り機構１８は、トウコンバイナ１６の上流側、すなわち、供給原料供給源１４とトウコンバイナ１６との間に（または、オプションとして、供給原料供給源１４自体の構成要素または部分組立体として）あってもよく、かつ／またはトウコンバイナ１６の下流側にあってもよい。例えば、送り機構１８がトウコンバイナ１６の上流側にある場合、送り機構１８は、供給原料供給源１４から、または供給原料供給源１４内の上流側から予め強化されたトウ２０を動作的に引っ張り、トウコンバイナ１６に押し込む。送り機構１８がトウコンバイナ１６の下流側にある場合、送り機構１８は、予め強化されたトウ２０を供給原料供給源１４からトウコンバイナ１６を通って動作的に引っ張る。いくつかのシステム１０では、送り機構１８は、トウコンバイナ１６の上流側と下流側の両方に配置されてもよい。追加としてまたは代替的に、システム１０は２つの送り機構１８を含み、一方の送り機構１８がトウコンバイナ１６の上流側にあり、他方の送り機構１８がトウコンバイナ１６の下流側にあってもよい。
【００１１】
既述のように、予め強化されたトウ２０はそれぞれ、非液体結合マトリックス２４内に繊維トウ２２を含む。繊維トウ２２は、繊維トウ２２の直径よりも有意に大きくかつ予め強化されたトウ２０の直径よりも有意に大きい長さを有する細長い繊維束である。例示の非排他的な例として、繊維トウ２２は、繊維トウ２２および予め強化されたトウ２０の直径の少なくとも１０００倍、少なくとも１００００倍、少なくとも１０００００倍、または少なくとも１００００００倍の長さを有することができる。追加としてまたは代替的に、繊維トウ２２は、したがって予め強化されたトウ２０は、予め強化されたトウ２０およびその構成要素の材料管理の範囲内で妥当な長さでよい。繊維トウ２２を構成することができる繊維の例としては、以下に限定するものではないが、炭素繊維、ガラス繊維、合成有機繊維、アラミド繊維、天然繊維、木質繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、光ファイバ、配線、金属線、および導線が含まれる。さらに、繊維トウ２２は、例として、繊維束、繊維織物、繊維編組、または配線束として構成することができる。
【００１２】
非液体結合マトリックス２４は非液体であるので、予め強化されたトウ２０が、送り機構１８によって係合されかつ送られることが可能になるとともに、予め強化されたトウ２０が供給原料供給源１４からトウコンバイナ１６まで進むときにその完全性を維持して他の予め強化されたトウ２０と組み合わせられ、最終的には製造されている複合部品１２を画定することが可能になる。予め強化されたトウ２０の非液体結合マトリックス２４は、予め強化されたトウ２０の所望の性質に応じて任意適当な形をとることができる。例示の非排他的な例として、非液体結合マトリックス２４は、ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、部分硬化結合マトリックス、および完全硬化結合マトリックスのうちの１つまたは複数を含むことができる。本明細書では、感光性樹脂は、紫外線光、可視光、赤外線光、およびＸ線のうちの１つまたは複数などの光の存在下で硬化するように構成されたポリマーである。
【００１３】
非液体結合マトリックス２４の化学的性質に応じて、感光性樹脂は、少なくとも、当該の予め強化されたトウ２０がトウコンバイナ１６に送られて他の予め強化されたトウ２０と組み合わされているときに、未硬化、事前硬化、部分硬化、さらには完全硬化するものと説明することができる。追加としてまたは代替的に、いくつかの例では、予め強化されたトウ２０は、プレプレグ、すなわち予め含侵されたトウと説明することができる。いくつかの例では、予め強化されたトウ２０の非液体結合マトリックス２４は自己付着性であり、例えば、別の予め強化されたトウ２０の非液体結合マトリックス２４に付着する、すなわちくっつくように構成され、したがって、予め強化されたトウ２０がトウコンバイナ１６によって組み合わされると、予め強化されたトウ２０は互いに付着して、すなわち互いにくっついてマクロトウ２６を画定する。
【００１４】
「非液体」は、非液体結合マトリックス２４が固体でありかつ／または高い粘度、例えば、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、１０７、１０８、１０９、１０１０、１０１１、または１０１２  Ｐａ・ｓ（パスカル秒）のうちの１つまたは複数よりも大きい粘度を有することを意味する。いくつかの例では、非液体結合マトリックス２４は、固体または無定形固体と説明することができる。例えば、熱硬化性樹脂マトリックスは固体と説明することができ、熱可塑性物質マトリックスは高粘度液体と説明することができるが、依然として本開示の範囲内の非液体結合マトリックス２４である。
【００１５】
予め強化されたトウ２０は、繊維のマトリックスに対する任意適当な比を有することができる。例示の非排他的な例として、予め強化されたトウ２０の繊維トウ２２は、予め強化されたトウ２０の全体積の２０〜８０％、２０〜７０％、２０〜６０％、２０〜５０％、２０〜４０％、２０〜３０％、３０〜８０％、３０〜７０％、３０〜６０％、３０〜４０％、３０〜５０％、４０〜８０％、４０〜７０％、４０〜６０％、４０〜５０％、５０〜８０％、５０〜７０％、５０〜６０％、６０〜８０％、６０〜７０％、または７０〜８０％になり得るが、列挙された範囲より大きい割合も小さい割合も本開示の範囲内にある。個々の繊維トウ２２内の任意適当な数の繊維が利用され得る。単一繊維トウ２２は、１〜５００００個またはそれ以上の個々の繊維を含むことができ、１０００、３０００、６０００、１２０００、２４０００、および４８０００個の繊維が単一繊維トウ２２内の繊維の数の例示の非排他的な例である。単一繊維トウ２２は、任意適当な直径、すなわち断面輪郭部の最大外形寸法を有することができ、０．００５〜２ミリメートル（ｍｍ）が例示の非排他的な例である。単一繊維トウ２２内の繊維の数が多くなり、単一繊維トウ２２の直径が大きくなるほど、繊維トウ２２、したがって予め強化されたトウ２０の安定性は、それがシステム１０によって操作され、複合部品１２を製造するために使用されるときに、座屈する、よじれる、またはそうでなければ変形するもしくは損傷を受けることに対する抵抗の安定性が高くなる。
【００１６】
予め強化されたトウ２０は、本明細書で論じるように、例えば、製造されている複合部品１２の特定の用途または性質に応じて、またはトウコンバイナ１６を組み合わせる構成に応じて、任意適当な断面輪郭部を有することができる。例示の非排他的な例として、予め強化されたトウ２０は、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形の断面輪郭部を有することができる。予め強化されたトウのそのような輪郭部を記述する場合、形状は、多角形の完全な角または完全にまっすぐな縁部を有するなど、厳密なものではなく、したがって、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形と説明することができる。
【００１７】
既述のように、マクロトウ２６は、予め強化されたトウ２０の１つまたは複数の構成から作ることができる。例えば、第１のタイプの非液体結合マトリックス２４を有する第１の構成の予め強化されたトウ２０を利用すること、および、第２の（異なる）タイプの非液体結合マトリックス２４を有する第２の構成の予め強化されたトウ２０を利用することが望ましい場合がある。例えば、マクロトウ２６の中に、当該非液体結合マトリックス２４のタイプおよび／または中身に基づいて異なることができる２つ以上の異なるタイプの硬化機構（例えば、熱硬化対放射硬化）、２つ以上の異なる硬化温度、２つ以上の異なる機械的性質、および／または２つ以上の異なる他の性質を構築することが望ましい場合がある。追加としてまたは代替的に、第１のタイプの繊維トウ２２を有する第１の構成の予め強化されたトウ２０を利用すること、および、第２の（異なる）タイプの繊維トウ２２を有する第２の構成の予め強化されたトウ２０を利用することが望ましい場合がある。例えば、マクロトウ２６の中に、電気的性質、熱的性質、または強度的性質のうちの１つまたは複数の性質の繊維トウ２２を選択することによるなど、繊維トウ２２の選択に基づいて２つ以上の異なる物理的性質または他の性質を構築することが望ましい場合がある。
【００１８】
図１に概略的にオプションとして示されているように、いくつかのシステム１０は、複数の予め強化されたトウの導管３２をさらに備え、予め強化されたトウ２０はそれぞれ、導管３２を通って供給原料供給源１４とトウコンバイナ１６との間に延びる。この種の導管３２は、当該予め強化されたトウ２０の外径よりもごくわずかに大きいにすぎない内径でサイズを定めることができる。したがって、導管３２は、存在する場合、当該の予め強化されたトウ２０および／またはトウ２０の繊維トウ２２もしくは非液体結合マトリックス２４をよじれさせる、破壊させる、またはそうでなければ損傷もしくは変形させるのを制限することができる。この種の導管３２は、ボーデンチューブまたはボーデンハウジングと記述されることがある。
【００１９】
図１に概略的にオプションとして示されているように、いくつかのシステム１０では、供給原料供給源１４は、細長い構造３０の１つまたは複数の貯蔵品２８をさらに備える。この種の例では、トウコンバイナ１６は、細長い構造３０の少なくともサブセットを受容するとともに、細長い構造３０を、組み合わされている複数の予め強化されたトウ２０と組み合わせてマクロトウ２６を画定するように配置される。いくつかのこのような例では、細長い構造３０は結合マトリックスがなく、したがって、予め強化されたトウ２０から区別される。すなわち、細長い構造３０は、予め強化されたトウ２０ではなく、予め強化されたトウ２０とは異なる性質および特性を有する。貯蔵品２８は、細長い構造３０のスプールの形をとることができる。しかし、予め強化されたトウ２０と同様に、細長い構造３０は、細長い構造３０の直径よりも有意に大きい長さを有する。例示の非排他的な例として、細長い構造３０は、細長い構造３０の直径の少なくとも１０００倍、少なくとも１００００倍、少なくとも１０００００倍、または少なくとも１００００００倍の長さを有することができる。追加としてまたは代替的に、細長い構造３０は、細長い構造３０の材料管理の範囲内で妥当な長さでよい。
【００２０】
細長い構造３０の性質および特性は、例えば、マクロトウ２６内に、したがって製造されている複合部品１２内に電気路または光路を埋め込むことを含む、任意適当な目的で選択され得る。例示の非排他的な例として、細長い構造３０は、光ファイバ、配線、金属線、導線、配線束、センサ、回路網、中空管、発泡体、および磁気材料のうちの１つまたは複数を備えることができる。追加としてまたは代替的に、細長い構造３０は、機能的目的および／または構造的目的で選択されてもよい。
【００２１】
予め強化されたトウ２０と同様に、細長い構造３０は、本明細書で論じるように、例えば、製造されている複合部品１２の特定の用途または特性に応じて、またはトウコンバイナ１６を組み合わせる構成に応じて、任意適当な断面輪郭部を有することができる。例示の非排他的な例として、細長い構造３０は、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形の断面輪郭部を有することができ、このような輪郭部は、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形であると説明することができる。
【００２２】
続けて図１を参照すると、システム１０のいくつかの例では、トウコンバイナ１６は、トウコンバイナ１６によって画定されているマクロトウ２６を成形するように構成されるようなダイ３４を備える、またはダイ３４と説明することができる。いくつかの例では、トウコンバイナ１６は複数の入口３６を備え、入口３６の少なくとも第１のサブセットの各入口３６は、供給原料供給源１４から個々の予め強化されたトウ２０を受容するように構成される。いくつかのこのような例では、入口３６の少なくとも第２のサブセットの各入口３６は、供給原料供給源１４から個々の細長い構造３０を受容するように構成される。いくつかの例では、トウコンバイナ１６は、複数の入口３６に対応する複数の出口をさらに備える。例えば、いくつかのこのような例では、入口３６は、予め強化されたトウ２０が出口から出たときに互いの方へ向けられ、したがって互いに接触してマクロトウ２６を画定するように、出口よりも互いにさらに間隔をあけて配置することができる。いくつかの例では、トウコンバイナ１６は入口３６よりも少ない出口を備え、入口３６のサブセットは、オプションとして複数のマクロトウ２６を注出（dispense）するためのそれぞれの出口に集まる。他の例では、トウコンバイナ１６は、図１に概略的に示されているように単一出口３８を備え、入口３６は、トウコンバイナ１６からマクロトウ２６を注出（dispense）するための単一出口３８に集まる。
【００２３】
いくつかの例では、トウコンバイナ１６は、例えば、複合部品１２が製造されているときに、マクロトウ２６内の予め強化されたトウ２０相互間の付着、および／またはマクロトウ２６の隣り合う長さ部分の間の付着を容易にするために、予め強化されたトウ２０がトウコンバイナ１６を通過するときに予め強化されたトウ２０および／またはマクロトウ２６を加熱するように構成される。
【００２４】
ここで、トウコンバイナ例１６を概略的に示す図２から図９を参照すると、トウコンバイナ１６のいくつかの例では、入口３６は、マクロトウ２６の断面輪郭部に対応する複数の形状を選択的に画定するように構成された配列で配置され、この配列に基づいて、予め強化されたトウ２０、およびオプションとして細長い構造３０は入口３６のサブセットの中に受容される。図２から図９では、入口３６は円形として概略的に示されているが、入口３６は円形であることに限定されるものではない。図２から図５では、入口３６の配列は長方形配列であり、図６から図９では、入口３６の配列は六角形配列であるが、配列の他の形状および構成が使用されてもよい。図２から図９では、予め強化されたトウ２０が入口３６のサブセットによって受容されていることが、所与の例で利用されている入口３６と所与の例で利用されていない入口３６を区別するために、クロスハッチングで示されている。
【００２５】
したがって、トウコンバイナ１６は、マクロトウ２６の様々な断面輪郭部を画定するように構成することができ、この断面輪郭部に応じて、配列の入口３６は所与の時間に利用される。例示の非排他的な例として、トウコンバイナ１６は、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、あるいはオプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である、マクロトウ２６の断面輪郭部を画定するように構成することができる。
【００２６】
図２は、入口３６の長方形配列が長方形で非正方形のマクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。図３は、入口３６の長方形配列が正方形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示し、細長い構造３０の正方形コアが予め強化されたトウ２０の境界線内に埋め込まれている。図４および図５は共に、入口３６の長方形配列が台形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。図６は、入口３６の六角形配列（すなわち、入口３６の１つおきに行および列が、前の行および列から隣り合う入口３６の間の距離の半分だけずれている）が台形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。図７は、入口３６の六角形配列が六角形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。図８は、入口３６の六角形配列が三角形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。図９は、入口３６の六角形配列が長方形マクロトウ２６を画定するために利用されるのを概略的に示す。入口３６の配列とマクロトウ２６の形状および構成の他の例は本開示の範囲内にあり、図２から図９は、そのような可能な例の例示的なサブセットのみを提供するよう意図されている。例えば、中空マクロトウ２６は、予め強化されたトウ２０または細長い構造３０が送り込まれる入口３６によって取り囲まれた１つまたは複数の内側入口３６に予め強化されたトウ２０または細長い構造３０を送り込まずに作ることができる。追加としてまたは代替的に、トウコンバイナ１６が２つ以上の離間されたマクロトウ２６を画定するために使用され、２つ以上のマクロトウ２６は、任意所望の形状およびオプションとして異なる形状を有することができる。すなわち、入口３６の配列は、第１の組の予め強化されたトウ２０（およびオプションの細長い構造３０）が第１のマクロトウ２６を画定すること、および、第２の組の予め強化されたトウ２０（およびオプションの細長い構造３０）が第２のマクロトウ２６を画定することを可能にするように構成することができる。
【００２７】
システム１０のいくつかの例では、トウコンバイナ１６は、マクロトウ２６がトウコンバイナ１６によって画定されているときにマクロトウ２６の断面輪郭部の形状を選択的にかつ／または能動的に変えるように構成される。例えば、図２から図９の例を参照すると、複合部品１２が製造されている間、予め強化されたトウ２０、およびオプションとして細長い構造３０がそれを通って受容される入口３６は、予め強化されたトウ２０、およびオプションとして細長い構造３０が送り機構１８によって送られているときに選択的にかつ能動的に変更することができる。追加としてまたは代替的に、入口３６によって受容される予め強化されたトウ２０、およびオプションとして細長い構造３０の量は、経時的に増大および／または減少してもよい。
【００２８】
図１に戻ると、いくつかのシステム１０では、送り機構１８は、マクロトウ２６と係合して予め強化されたトウ２０およびマクロトウ２６をトウコンバイナ１６に対して移動させるように構成される。すなわち、既述のように、送り機構１８は、トウコンバイナ１６の下流側にあるものと説明することができる。いくつかのこのような例では、送り機構１８は、マクロトウ２６の両側と係合するように配置された１対の対向ローラー４０を含み、１対の対向ローラー４０の少なくとも一方、いくつかの例では両方が、モーターなどによって選択的に回転させられるように構成される。
【００２９】
いくつかのシステム１０では、送り機構１８は、予め強化されたトウ２０と係合して予め強化されたトウ２０（およびオプションとして１つまたは複数の細長い構造３０）およびマクロトウ２６をトウコンバイナに対して移動させるように構成される。すなわち、既述のように、送り機構１８は、トウコンバイナ１６の上流側にあるものと説明することができる。いくつかのこのような例では、送り機構１８は複数対の対向ローラー４０を含み、各対の対向ローラー４０は、当該の予め強化されたトウ２０（またはオプションの細長い構造）の両側と係合するように構成され、各対の対向ローラー４０の少なくとも一方が、いくつかの例では両方が、モーターなどによって選択的に回転させられるように構成される。
【００３０】
いくつかのシステム１０では、送り機構１８は、マクロトウ２６が画定されているときにマクロトウ２６の断面輪郭部および／またはサイズを能動的に変えるために、複数の予め強化されたトウ２０（およびオプションとして１つまたは複数の細長い構造３０）の選択的移動を選択的に始動および停止させるように構成される。いくつかのこのような例では、送り機構１８は、マクロトウ２６が画定されているときにかつ複合部品１２が製造されているときにマクロトウ２６の形状および／またはサイズを能動的に変えるために、本明細書で論じるように入口３６の配列を有するトウコンバイナ１６と連動して動作することができる。したがって、複合部品１２は、マクロトウ２６の複数の形状および／またはサイズで構成することができ、このことは、複合部品１２とその副部品の所望の性質および特性を含む様々な理由で望ましいことがある。
【００３１】
いくつかの例では、送り機構１８は、マクロトウ２６が画定されているときにマクロトウ２６に湾曲部を能動的に画定するために、個々の予め強化されたトウ２０（およびオプションとして１つまたは複数の細長い構造３０）を異なる速度で選択的に移動させるように構成される。例えば、図２に概略的に示されているトウコンバイナ例１６を参照すると、予め強化されたトウ２０が、図の左側に向かう予め強化されたトウ２０よりも図の右側に向かって速く動かされると、送り機構１８は、マクロトウ２６に湾曲部を左方へ与えることになる。さらに、個々の予め強化されたトウ２０の異なる速度での選択的移動は、複合部品１２の製造中、マクロトウ２６がトウコンバイナ１６から出て行くときにマクロトウ２６を能動的に方向付けるように能動的に制御することができる。いくつかのこのような例では、本明細書で論じるように、システム１０の別個の駆動装置４４が必要となり得る。あるいは、いくつかのこのような例では、トウコンバイナ１６によるマクロトウ２６の能動的湾曲は、駆動装置４４と連動して作用することができる。
【００３２】
複数対の対向ローラー４０を備える送り機構１８の例では、送り機構１８は、マクロトウ２６が画定されているとき、および、複合部品１２が製造されているときにマクロトウ２６に所望の湾曲部を能動的に画定するために、各対の対向ローラー４０の少なくとも一方を異なる速度で選択的に回転させるように構成することができる。
【００３３】
再び図１を参照すると、いくつかのシステム１０は、トウコンバイナ１６からマクロトウ２６を受容しかつマクロトウ２６を注出するように配置された送出ガイド４２をさらに備える。図１では、送出ガイド４２は、トウコンバイナ１６と部分的に重なり合う関係で概略的に示されており、いくつかの例では、トウコンバイナ１６が送出ガイド４２を備えかつ／または送出ガイドと一体であり、いくつかの例では、送出ガイド４２がトウコンバイナ１６に結合されることを概略的に示している。しかし、送出ガイド４２は、存在する場合、トウコンバイナ１６から間隔をあけて配置され得ることも本開示の範囲内にある。追加としてまたは代替的に、送出ガイド４２は、マクロトウ２６を注出するためのノズルと説明することができる。
【００３４】
システム１０が送出ガイド４２を備える場合、送り機構１８は、マクロトウ２６を移動させて送出ガイド４２に入り、送出ガイド４２を通り、そして送出ガイド４２から出るようにさらに構成される。
【００３５】
いくつかの例では、送出ガイド４２は、マクロトウ２６が送出ガイド４２から注出されているときにトウコンバイナ１６に対して回転してマクロトウ２６を撚るように構成される。
【００３６】
いくつかの例では、送出ガイド４２は、マクロトウ２６が送出ガイド４２から注出されているときにマクロトウ２６を加熱するように構成され得る。例えば、このような構成は、複合部品１２が製造されているときにマクロトウ２６の所望の配置および湾曲を容易にすることができる。追加としてまたは代替的に、いくつかの例では、送出ガイド４２は、マクロトウ２６が送出ガイド４２から送出されているときにマクロトウ２６に別の形のエネルギーを供給するように構成されてもよく、例としては（以下に限定するものではないが）紫外線光、Ｘ線、および電子ビームがある。追加としてまたは代替的に、送出ガイド４２は、マクロトウ２６をある所望の方法で変えるために選択された化学物質をマクロトウ２６に供給するように構成され得る。
【００３７】
いくつかの例では、送出ガイド４２は、マクロトウ２６を注出して複合部品１２を付加製造するために、能動的に配置されるように構成される。例えば、図１に概略的にオプションとして示されているように、いくつかのシステム１０は、複合部品１２を付加製造するために、送出ガイド４２に動作的に結合されかつ送出ガイド４２を３次元で選択的に移動させるように構成された駆動装置４４をさらに備える。例示の非排他的な例として、駆動装置４４は、送出ガイド４２の多自由度での動きを容易にする、ロボットアームおよびプリントヘッド駆動装置の一方または両方を備えることができる。いくつかの例では、駆動装置４４は、送出ガイド４２を３次元で直交に動かすように構成され得る。いくつかの例では、駆動装置４４は、送出ガイド４２を３次元で少なくとも３自由度で、少なくとも６自由度で、少なくとも９自由度で、または少なくとも１２自由度で動かすように構成され得る。このような例により、複雑な３次元複合部品１２を製造することが可能になる。
【００３８】
図１に概略的にオプションとして示されているように、いくつかのシステム１０は、トウコンバイナ１６に送られている予め強化されたトウ２０のうちの１つまたは複数およびマクロトウ２６に接着剤４８を送出して予め強化されたトウ２０を互いに付着させ、かつ／またはマクロトウ２６をさらに画定し、したがって複合部品１２が製造されているときにマクロトウ２６の離間された部分を互いに付着させるように構成された接着剤供給源４６をさらに備える。いくつかのこのような例では、接着剤供給源４６は、トウコンバイナ１６に送られている１つまたは複数の細長い構造３０に接着剤４８を送出してこの細長い構造３０および予め強化されたトウ２０を互いに付着させ、それによってマクロトウ２６をさらに画定するようにさらに構成される。
【００３９】
接着剤４８は、液体、ペースト、および／または薄膜の形を含む任意適当な形をとることができ、（以下に限定されるものではないが）接着剤を滴らせる、噴霧する、ポンプで送るなどの任意適当なプロセスまたは機構を利用して送出することができる。追加としてまたは代替的に、一定量の接着剤４８、すなわち接着剤４８の槽が設けられてもよく、予め強化されたトウ２０、オプションとして１つまたは複数の細長い構造３０、および／またはマクロトウ２６は、接着剤４８の槽を通って送り機構１８によって引っ張られる。いくつかの例では、接着剤供給源４６は、存在する場合、オプションの送出ガイド４２内のマクロトウ２６に接着剤４８を送出するように構成される。
【００４０】
いくつかの例では、接着剤４８は、非液体結合マトリックス２４とは異なる材料である。他の例では、接着剤４８は、非液体結合マトリックス２４の液体状態である。接着剤の例示の非排他的な例としては、（以下に限定されるものではないが）ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、およびエポキシ樹脂がある。
【００４１】
また、供給原料供給源１４と送り機構１８と複合部品１２が製造されているときに予め強化されたトウ２０に接着剤４８を送出して予め強化されたトウの離間された部分を互いに付着させるように構成された接着剤供給源４６とを備えるシステムも本開示の範囲内にある。いくつかのこのような例では、システムはトウコンバイナ１６を含まない。
【００４２】
図１に概略的に示されているように、システム１０は、１つまたは複数のマクロトウ２６の長さ部分５０がそのマクロトウ２６のノード５２相互間に延びた複合部品１２を画定することなどにより、基体、下にあるモールド、または犠牲層を必要とせずに複合部品１２を３次元で付加製造するために使用することができる。追加としてまたは代替的に、システム１０は、１つまたは複数のマクロトウ２６をそのマクロトウ２６の各層５４の中に送出することにより、複合部品１２を付加製造するために使用することができる。このような構成の例示の非排他的な例が図１０から図１３に示されている。図１０から図１３の各例では、上層５４ａは、ページの内外に延びるマクロトウ２６および対応する繊維トウ２２を有する０°層を表し、中間層５４ｂは、ページの面内に延びるマクロトウ２６および対応する繊維トウ２２を有する９０°層を表し、下層５４ｃは、ページを貫通して４５°の角度で延びるマクロトウ２６および対応する繊維トウ２２を有する４５°層を表す。４つの例のすべてにおいて、接着剤４８が、各層内および層相互間でマクロトウ２６の長さ部分を互いに付着させるために塗布された。図１０には、円形マクロトウ２６が示されている。図１１には、三角形マクロトウ２６が示されている。図１２には、台形マクロトウ２６が示されている。図１３には、長方形マクロトウ２６が示されている。本明細書で理解されるように、他の例も本開示の範囲内にある。さらに、図１１から図１３の例を参照するとわかるように、多角形マクロトウ２６は、効率的な態様で有利に積み重なりかつ／または層をなし、それによって、図１０に見られるように円形マクロトウ２６を使用した場合と比べると、複合部品１２の構造に利用される接着剤４８の量を低減することができる。多角形マクロトウ２６のこのような積み重ねまたは層化は、マクロトウ２６をそれ自体に対してまたは隣接するマクロトウ２６に対して入れ子にするものと説明することができる。追加としてまたは代替的に、例えば図１１および図１２の例に関連して、入れ子にするには、マクロトウ２６の隣り合う長さ部分の間のマクロトウ２６の断面輪郭部の向きを逆にする必要があるかもしれない。やはり、このような構造は、利用される接着剤４８の量の低減を容易にすることができ、いくつかの例では、接着剤４８は必要ないまたは利用されない場合がある。
【００４３】
図１は単一のトウコンバイナ１６だけを概略的に示しているが、システム１０は、マクロトウ２６を１つまたは複数の下流側トウコンバイナ１６にまとめて送り込んでマクロ−マクロトウ２６、すなわち、上流側トウコンバイナ１６内の上流側で画定された多数のマクロトウ２６で構成されるマクロトウ２６を画定する、複数のトウコンバイナ１６を備えることができる。任意の数のトウコンバイナ１６および多数の順次組合せのマクロトウ２６がシステム１０に組み込まれてもよい。したがって、複雑なマクロトウ２６は、撚られる、編組される、織られる、またはその他の方法で互いに組み合わされる、より少ないマクロトウ２６から作ることができる。
【００４４】
図１４は、本開示による方法の例示の非排他的な例を示す流れ図を概略的に提供する。図１４には、いくつかのステップが破線ボックス内に示されていて、これらのステップはオプションでよく、または本開示による方法のオプションのバージョンに対応し得ることを示す。しかしながら、本開示による方法のすべてが、実線ボックス内に示されているステップを含む必要はない。図１４に示されている方法およびステップは限定するものではなく、本明細書での議論から理解されるように、他の方法およびステップは本開示の範囲内にあり、図示のステップの数より多いまたは少ないステップを有する方法を含む。
【００４５】
図１４を参照すると、複合部品１２を付加製造する方法１００が本明細書で開示される。方法１００は、システム１０によって実行することができる（必ずしもそうする必要はない）。しかしながら、システム１０の態様に対応する参照番号は、方法１００に伴う対応する態様に使用することができ、このような対応する態様は、オプションとして、本明細書に最初に導入されるシステム１０の特定の態様であるが、必ずしもそうである必要はない。
【００４６】
方法１００は、少なくとも、複数の予め強化されたトウ２０を組み合わせてマクロトウ２６を画定するステップ１０２であって、各予め強化されたトウ２０が非液体結合マトリックス２４内に繊維トウ２２を含む、ステップ１０２と、マクロトウ２６を３次元で注出して複合部品１２を画定するステップ１０４と、を含む。
【００４７】
いくつかの例では、組み合わせるステップ１０２は、予め強化されたトウ２０を１つまたは複数の細長い構造３０と組み合わせることを含む。
【００４８】
いくつかの例では、組み合わせるステップ１０２は、予め強化されたトウ２０を対応する複数の入口３６に送り込むことを含む。組み合わせるステップ１０２が予め強化されたトウ２０を１つまたは複数の細長い構造３０と組み合わせることを含む、いくつかのこのような例では、組み合わせるステップ１０２は、１つまたは複数の細長い構造３０を対応する１つまたは複数の入口３６に送り込むことも含む。いくつかの例では、入口３６は単一出口３８に集まり、注出するステップ１０４は、単一出口３８からマクロトウ２６を注出することを含む。
【００４９】
いくつかの例では、再び図２から図９および同図についての上記議論を参照すると、入口３６は、マクロトウ２６の断面輪郭部に対応する複数の形状を選択的に画定するように構成された配列で配置され、この配列に基づいて入口３６のサブセットに予め強化されたトウ２０が送り込まれる。
【００５０】
いくつかの例では、組み合わせるステップ１０２は、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、またはオプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である、マクロトウの断面輪郭部を画定することを含む。
【００５１】
いくつかの例では、組み合わせるステップ１０２は、マクロトウ２６が画定され、複合部品が製造されているときに、マクロトウ２６の断面輪郭部の形状を能動的に変えることを含む。いくつかのこのような例では、能動的に変えることは、予め強化されたトウ２０を入口３６の所定のサブセットに能動的に送り込むことを含む。
【００５２】
再び図１１から図１３の複合部品例１２を参照すると、マクロトウ２６が多角形または略多角形の断面輪郭部を有する場合、注出するステップ１０４は、マクロトウ２６をそれ自体に対して入れ子にすることを含むことができる。
【００５３】
図１４に概略的にオプションとして示されているように、いくつかの方法１００は、マクロトウ２６が画定されているときにマクロトウ２６の断面輪郭部および／またはサイズを変えるために、予め強化されたトウ２０の選択的送りを選択的に停止および始動させるステップ１０６をさらに含む。例えば、システム１０のオプションの構成に関して本明細書で論じたように、このような方法例１００は送り機構１８によって容易にすることができる。
【００５４】
やはり図１４に概略的にオプションとして示されているように、いくつかの方法１００は、マクロトウ２６が画定されているときにマクロトウ２６に湾曲部を与えるために、予め強化されたトウ２０を異なる速度で送るステップ１０８をさらに含む。やはり、このような方法１００は、本明細書で論じたように、システム１０の送り機構１８によって容易にすることができる。
【００５５】
やはり図１４に概略的にオプションとして示されているように、いくつかの方法は、複数の予め強化されたトウ２０に接着剤４８を塗布して、例えば、予め強化されたトウ２０を互いに付着させてマクロトウ２６をさらに画定し、かつ／または複合部品１２が製造されているときにマクロトウ２６の離間された部分を互いに付着させるステップ１１０をさらに含む。いくつかのこのような例では、塗布するステップ１１０は、１つまたは複数の細長い構造３０に接着剤４８を塗布して細長い構造３０と予め強化されたトウ２０を互いに付着させ、それによってマクロトウ２６をさらに画定することをさらに含む。他のこのような例では、塗布するステップ１１０は、接着剤４８を滴らせること、接着剤４８を噴霧すること、および、予め強化されたトウ２０またはオプションとして１つまたは複数の細長い構造３０を一定量の接着剤４８に通して引き抜くこと、のうちの１つまたは複数を含む。
【００５６】
予め強化されたトウに接着剤を塗布するステップと接着剤付き予め強化されたトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップとで複合部品１２を付加製造する方法も本開示の範囲内にある。
【００５７】
システム１０および方法１００はさらに、複合部品１２を動作的に製造するための他の様々な構成要素、態様、構成、特性、性質、ステップなどを含む、有する、またはその他の方法でこれらに関連することができる。例えば、システム１０または方法１００によって利用される非液体結合マトリックス２４およびオプションの接着剤４８の本質に応じて、硬化エネルギー供給源がシステム１０に組み込まれかつ／または方法１００によって使用されてもよい。このような様々なオプションの構成要素、態様、構成、特性、性質、ステップなどの例示の非排他的な例が、参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１４／８４１４２３号明細書、第１４／８４１４７０号明細書、第１４／９２０７４８号明細書、第１４／９３１５７３号明細書、第１４／９９５５０７号明細書、および第１５／０６３４００号明細書に開示されている。
【００５８】
本開示による発明的主題の例示の非排他的な例が以下の列挙されたパラグラフに記述される。
Ａ．複合部品を付加製造するためのシステムであって、
複数の予め強化されたトウを備える供給原料供給源であって、各予め強化されたトウが非液体結合マトリックス内に繊維トウを含む、供給原料供給源と、
供給原料供給源から複数の予め強化されたトウのサブセットを移動させるように構成された送り機構と
を備える、システム。
【００５９】
Ａ１．繊維トウが、炭素繊維、ガラス繊維、合成有機繊維、アラミド繊維、天然繊維、木質繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、光ファイバ、繊維束、繊維織物、繊維編組、配線、金属線、導線、および配線束のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＡに記載のシステム。
【００６０】
Ａ２．非液体結合マトリックスが、ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、部分硬化結合マトリックス、完全硬化結合マトリックス、およびエポキシ樹脂のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＡまたはＡ１に記載のシステム。
【００６１】
Ａ３．供給原料供給源が複数の予め強化されたトウのスプールを備える、パラグラフＡからＡ２のいずれかに記載のシステム。
【００６２】
Ａ４．予め強化されたトウが、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である断面輪郭部を有する、パラグラフＡからＡ３のいずれかに記載のシステム。
【００６３】
Ａ５．供給原料供給源から複数の予め強化されたトウの少なくともサブセットを受容するように配置されたトウコンバイナであって、複数の予め強化されたトウのサブセットを組み合わせてマクロトウを画定するように構成された、トウコンバイナ
をさらに備え、
送り機構が、供給原料供給源から複数の予め強化されたトウのサブセットをトウコンバイナの中に移動させるとともに、トウコンバイナからマクロトウを移動させるように構成される、パラグラフＡからＡ４のいずれかに記載のシステム。
【００６４】
Ａ５．１．非液体結合マトリックスが自己付着性であり、したがって、予め強化されたトウがトウコンバイナによって組み合わされたときに、複数の予め強化されたトウのサブセットが互いに付着してマクロトウを画定する、パラグラフＡ５に記載のシステム。
【００６５】
Ａ５．２．供給原料供給源が１つまたは複数の細長い構造をさらに備え、
トウコンバイナが１つまたは複数の細長い構造の少なくともサブセットを受容するように配置され、トウコンバイナが、１つまたは複数の細長い構造のサブセットを複数の予め強化されたトウのサブセットと組み合わせてマクロトウを画定するようにさらに構成される、
パラグラフＡ５またはＡ５．１に記載のシステム。
【００６６】
Ａ５．２．１．細長い構造には結合マトリックスがない、パラグラフＡ５．２に記載のシステム。
【００６７】
Ａ５．２．２．細長い構造が予め強化されたトウではない、パラグラフＡ５．２またはＡ５．２．１に記載のシステム。
【００６８】
Ａ５．２．３．各細長い構造が、光ファイバ、配線、金属線、導線、配線束、センサ、回路網、中空管、発泡体、および磁気材料のうちの１つまたは複数を備える、パラグラフＡ５．２からＡ５．２．２のいずれかに記載のシステム。
【００６９】
Ａ５．２．４．供給原料供給源が、１つまたは複数の細長い構造の１つまたは複数のスプールを備える、パラグラフＡ５．２からＡ５．２．３のいずれかに記載のシステム。
【００７０】
Ａ５．２．５．１つまたは複数の細長い構造が、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形および／または略非対称形である断面輪郭部を有する、パラグラフＡ５．２からＡ５．２．４のいずれかに記載のシステム。
【００７１】
Ａ５．３．複数の予め強化されたトウの導管をさらに備え、複数の予め強化されたトウのサブセットがそれぞれ、導管を通って供給原料供給源とトウコンバイナとの間に延びる、パラグラフＡ５からＡ５．２．５のいずれかに記載のシステム。
【００７２】
Ａ５．４．トウコンバイナがダイを備える、パラグラフＡ５からＡ５．３のいずれかに記載のシステム。
【００７３】
Ａ５．５．トウコンバイナが複数の入口を備え、複数の入口の少なくとも第１のサブセットの各入口が、複数の予め強化されたトウのサブセットの個々の予め強化されたトウを受容するように構成される、パラグラフＡ５からＡ５．４のいずれかに記載のシステム。
【００７４】
Ａ５．５．１．複数の入口の少なくとも第２のサブセットの各入口が、１つまたは複数の細長い構造の個々の細長い構造を受容するように構成される、パラグラフＡ５．２に従属する場合のパラグラフＡ５．５に記載のシステム。
【００７５】
Ａ５．５．２．トウコンバイナが、複数の入口に対応する複数の出口をさらに備える、パラグラフＡ５．５またはＡ５．５．１に記載のシステム。
【００７６】
Ａ５．５．３．トウコンバイナが単一出口をさらに備え、複数の入口の入口が、トウコンバイナからマクロトウを注出するために単一出口に集まる、パラグラフＡ５．５またはＡ５．５．１に記載のシステム。
【００７７】
Ａ５．５．４．複数の入口の入口が、マクロトウの複数の断面輪郭部を選択的に画定するように構成された配列で配置される、パラグラフＡ５．５からＡ５．５．３のいずれかに記載のシステム。
【００７８】
Ａ５．５．４．１．配列が長方形配列である、パラグラフＡ５．５．４に記載のシステム。
【００７９】
Ａ５．５．４．２．配列が六角形配列である、パラグラフＡ５．５．４に記載のシステム。
【００８０】
Ａ５．６．トウコンバイナが、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である、マクロトウの断面輪郭部を画定するように構成される、パラグラフＡ５からＡ５．５．４．２のいずれかに記載のシステム。
【００８１】
Ａ５．７．トウコンバイナが、マクロトウがトウコンバイナによって画定されているときにマクロトウの断面輪郭部の形状を選択的に変えるように構成される、パラグラフＡ５からＡ５．６のいずれかに記載のシステム。
【００８２】
Ａ５．８．送り機構が、マクロトウと係合して複数の予め強化されたトウのサブセットおよびマクロトウをトウコンバイナに対して移動させるように構成される、パラグラフＡ５からＡ５．７のいずれかに記載のシステム。
【００８３】
Ａ５．８．１．送り機構が、マクロトウの両側と係合するように配置された１対の対向ローラーを含み、１対の対向ローラーの少なくとも一方が選択的に回転させられるように構成される、パラグラフＡ５．８に記載のシステム。
【００８４】
Ａ５．９．送り機構が、複数の予め強化されたトウのサブセットと係合して複数の予め強化されたトウのサブセットおよびマクロトウをトウコンバイナに対して移動させるように構成される、パラグラフＡ５からＡ５．８．１のいずれかに記載のシステム。
【００８５】
Ａ５．９．１．送り機構が複数対の対向ローラーを含み、各対の対向ローラーが、複数の予め強化されたトウのサブセットの当該の予め強化されたトウの両側と係合するように構成され、各対の対向ローラーの少なくとも一方が選択的に回転させられるように構成される、パラグラフＡ５．９に記載のシステム。
【００８６】
Ａ５．９．２．送り機構が、マクロトウが画定されているときにマクロトウの断面輪郭部および／またはサイズを能動的に変えるために、複数の予め強化されたトウの選択的移動を選択的に始動および停止させるように構成される、パラグラフＡ５．９またはＡ５．９．１に記載のシステム。
【００８７】
Ａ５．９．３．送り機構が、マクロトウが画定されているときにマクロトウに湾曲部を能動的に画定するために、複数の予め強化されたトウのサブセットの個々の予め強化されたトウを異なる速度で選択的に移動させるように構成される、パラグラフＡ５．９からＡ５．９．２のいずれかに記載のシステム。
【００８８】
Ａ５．９．３．１．送り機構が、マクロトウが画定されているときにマクロトウに湾曲部を能動的に画定するために、各対の対向ローラーの少なくとも一方を異なる速度で選択的に回転させるように構成される、パラグラフＡ５．９．１に従属する場合のパラグラフＡ５．９．３に記載のシステム。
【００８９】
Ａ５．１０．トウコンバイナからマクロトウを受容しかつマクロトウを注出するように配置された送出ガイド
をさらに備える、パラグラフＡからＡ５．９．３．１のいずれかに記載のシステム。
【００９０】
Ａ５．１０．１送り機構が、マクロトウを移動させて送出ガイドに入り、送出ガイドを通り、そして送出ガイドから出るようにさらに構成される、パラグラフＡ５．１０に記載のシステム。
【００９１】
Ａ５．１０．２．送出ガイドがトウコンバイナに結合される、パラグラフＡ５．１０またはＡ５．１０．１に記載のシステム。
【００９２】
Ａ５．１０．３．送出ガイドがトウコンバイナと一体である、パラグラフＡ５．１０からＡ５．１０．２のいずれかに記載のシステム。
【００９３】
Ａ５．１０．４．送出ガイドがトウコンバイナを備える、パラグラフＡ５．１０またはＡ５．１０．１に記載のシステム。
【００９４】
Ａ５．１０．５．送出ガイドがトウコンバイナから間隔をあけて配置される、パラグラフＡ５．１０またはＡ５．１０．１に記載のシステム。
【００９５】
Ａ５．１０．６．送出ガイドが、トウコンバイナに対して回転してマクロトウを撚るように構成される、パラグラフＡ５．１０からＡ５．１０．５のいずれかに記載のシステム。
【００９６】
Ａ５．１０．７．送出ガイドが、マクロトウを注出して複合部品を付加製造するために、能動的に配置されるように構成される、パラグラフＡ５．１０からＡ５．１０．６のいずれかに記載のシステム。
【００９７】
Ａ５．１０．８．複合部品を付加製造するために、送出ガイドに動作的に結合されかつ送出ガイドを３次元で選択的に移動させるように構成された駆動装置をさらに備える、パラグラフＡ５．１０からＡ５．１０．７のいずれかに記載のシステム。
【００９８】
Ａ６．接着剤を送出するように構成された接着剤供給源をさらに備える、パラグラフＡからＡ５．１０．８のいずれかに記載のシステム。
【００９９】
Ａ６．１．接着剤供給源が、複合部品が製造されているときに予め強化されたトウの離間された部分を互いに付着させるために、複数の予め強化されたトウのサブセットに接着剤を送出するように構成される、パラグラフＡ６に記載のシステム。
【０１００】
Ａ６．２．接着剤供給源が、複合部品が製造されているときに複数の予め強化されたトウのサブセットのうちの１つまたは複数を互いに付着させてマクロトウをさらに画定するとともに、マクロトウの離間された部分を互いに付着させるために、複数の予め強化されたトウのサブセットのうちの１つまたは複数およびマクロトウに接着剤を送出するように構成される、パラグラフＡ５に従属する場合のパラグラフＡ６に記載のシステム。
【０１０１】
Ａ６．２．１．接着剤供給源が、１つまたは複数の細長い構造および複数の予め強化されたトウのサブセットを互いに付着させてマクロトウをさらに画定するために、１つまたは複数の細長い構造に接着剤を送出するようにさらに構成される、パラグラフＡ５．２に従属する場合のパラグラフＡ６．２に記載のシステム。
【０１０２】
Ａ６．２．２．「接着剤を送出する」が、「接着剤を滴らせる」および「接着剤を噴霧する」の一方または両方を含む、パラグラフＡ６．２またはＡ６．２．１に記載のシステム。
【０１０３】
Ａ６．２．３．「接着剤を送出する」が、「一定量の接着剤を与える」を含み、複数の予め強化されたトウのサブセットのうちの１つまたは複数、１つまたは複数の細長い構造、ならびにマクロトウがその接着剤を通って送り機構によって引っ張られる、パラグラフＡ６．２からＡ６．２．２のいずれかに記載のシステム。
【０１０４】
Ａ６．２．４．接着剤供給源が、送出ガイド内のマクロトウに接着剤を送出するように構成される、パラグラフＡ１４に従属する場合のパラグラフＡ６．２からＡ６．２．３のいずれかに記載のシステム。
【０１０５】
Ａ６．２．５．接着剤が非液体結合マトリックスとは異なる材料である、パラグラフＡ６．２からＡ６．２．４のいずれかに記載のシステム。
【０１０６】
Ａ６．２．６．接着剤が非液体結合マトリックスの液体状態である、パラグラフＡ６．２からＡ６．２．４のいずれかに記載のシステム。
【０１０７】
Ａ６．２．７．接着剤が、ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、およびエポキシ樹脂のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＡ６．２からＡ６．２．６のいずれかに記載のシステム。
【０１０８】
Ａ７．システムが、パラグラフＢからＢ１２．５のいずれかに記載の方法を実行するように構成される、パラグラフＡからＡ６．２．７のいずれかに記載のシステム。
【０１０９】
Ａ８．複合部品を付加製造するために、パラグラフＡからＡ７のいずれかに記載のシステムを使用すること。
【０１１０】
Ｂ．複合部品を付加製造する方法であって、
複数の予め強化されたトウを組み合わせてマクロトウを画定するステップであって、各予め強化されたトウが非液体結合マトリックス内に繊維トウを含む、ステップと、
マクロトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップと
を含む、方法。
【０１１１】
Ｂ１．繊維トウが、炭素繊維、ガラス繊維、合成有機繊維、アラミド繊維、天然繊維、木質繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、セラミック繊維、光ファイバ、繊維束、繊維織物、繊維編組、配線、金属線、導線、および配線束のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＢに記載の方法。
【０１１２】
Ｂ２．非液体結合マトリックスが、ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、部分硬化結合マトリックス、完全硬化結合マトリックス、およびエポキシ樹脂のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＢまたはＢ１に記載の方法。
【０１１３】
Ｂ３．非液体結合マトリックスが自己付着性であり、したがって、組み合わせるステップが複数の予め強化されたトウを互いに付着させることを含む、パラグラフＢからＢ２のいずれかに記載の方法。
【０１１４】
Ｂ４．組み合わせるステップが、複数の予め強化されたトウを１つまたは複数の細長い構造と組み合わせることを含む、パラグラフＢからＢ３のいずれかに記載の方法。
【０１１５】
Ｂ４．１．細長い構造に結合マトリックスがない、パラグラフＢ４に記載の方法。
【０１１６】
Ｂ４．２．細長い構造が予め強化されたトウではない、パラグラフＢ４またはＢ４．１に記載の方法。
【０１１７】
Ｂ４．３．各細長い構造が、光ファイバ、配線、金属線、導線、配線束、センサ、回路網、中空管、発泡体、および磁気材料のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＢ４からＢ４．２のいずれかに記載の方法。
【０１１８】
Ｂ４．４．１つまたは複数の細長い構造が、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形および／または略非対称形である断面輪郭部を有する、パラグラフＢ４からＢ４．３のいずれかに記載の方法。
【０１１９】
Ｂ５．予め強化されたトウが、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である断面輪郭部を有する、パラグラフＢからＢ４．４のいずれかに記載の方法。
【０１２０】
Ｂ６．組み合わせるステップが、複数の予め強化されたトウを対応する複数の入口に送り込むことを含む、パラグラフＢからＢ５のいずれかに記載の方法。
【０１２１】
Ｂ６．１．組み合わせるステップが、１つまたは複数の細長い構造を対応する１つまたは複数の入口に送り込むことを含む、パラグラフＢ４に従属する場合のパラグラフＢ６に記載の方法。
【０１２２】
Ｂ６．２．入口が単一出口に集まり、注出するステップが、単一出口からマクロトウを注出することを含む、パラグラフＢ６またはＢ６．１に記載の方法。
【０１２３】
Ｂ６．３．入口が、マクロトウの断面輪郭部に対応する複数の形状を選択的に画定するように構成された配列で配置され、この配列に基づいて入口のサブセットに複数の予め強化されたトウが送り込まれる、パラグラフＢ６からＢ６．２のいずれかに記載の方法。
【０１２４】
Ｂ７．組み合わせるステップが、円形、多角形、三角形、四辺形、ひし形、台形、対称形、および／または非対称形であり、オプションとして、略円形、略多角形、略三角形、略四辺形、略ひし形、略台形、略対称形、および／または略非対称形である、マクロトウの断面輪郭部を画定することを含む、パラグラフＢからＢ６．３のいずれかに記載の方法。
【０１２５】
Ｂ８．組み合わせるステップが、マクロトウの断面輪郭部の形状を能動的に変えることを含む、パラグラフＢからＢ７のいずれかに記載の方法。
【０１２６】
Ｂ８．１．能動的に変えることが、複数の予め強化されたトウを入口の所定のサブセットに送り込むことを含む、パラグラフＢ６．３に従属する場合のパラグラフＢ８に記載の方法。
【０１２７】
Ｂ９．マクロトウが、多角形または略多角形の断面輪郭部を有し、注出するステップが、マクロトウをそれ自体に対して入れ子にすることを含む、パラグラフＢからＢ８．１のいずれかに記載の方法。
【０１２８】
Ｂ１０．マクロトウが画定されているときにマクロトウの断面輪郭部および／またはサイズを能動的に変えるために、複数の予め強化されたトウの選択的送りを選択的に停止および始動させるステップをさらに含む、パラグラフＢからＢ９のいずれかに記載の方法。
【０１２９】
Ｂ１１．マクロトウが画定されているときにマクロトウに湾曲部を与えるために、複数の予め強化されたトウの予め強化されたトウを異なる速度で送るステップをさらに含む、パラグラフＢからＢ１０のいずれかに記載の方法。
【０１３０】
Ｂ１２．複合部品が製造されているときに複数の予め強化されたトウに接着剤を塗布して複数の予め強化されたトウのうちの１つまたは複数を互いに付着させ、それによってマクロトウをさらに画定するとともに、マクロトウの離間された部分を互いに付着させるステップをさらに含む、パラグラフＢからＢ１１のいずれかに記載の方法。
【０１３１】
Ｂ１２．１．塗布するステップが、１つまたは複数の細長い構造に接着剤を塗布して１つまたは複数の細長い構造と複数の予め強化されたトウを互いに付着させ、それによってマクロトウをさらに画定することをさらに含む、パラグラフＢ４に従属する場合のパラグラフＢ１２に記載の方法。
【０１３２】
Ｂ１２．２．塗布するステップが、接着剤を滴らせること、接着剤を噴霧すること、および複数の予め強化されたトウ、オプションとして１つまたは複数の細長い構造を一定量の接着剤に通して引き抜くこと、のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＢ１２またはＢ１２．１に記載の方法。
【０１３３】
Ｂ１２．３．接着剤が非液体結合マトリックスとは異なる材料である、パラグラフＢ１２からＢ１２．２のいずれかに記載の方法。
【０１３４】
Ｂ１２．４．接着剤が非液体結合マトリックスの液体状態である、パラグラフＢ１２からＢ１２．３のいずれかに記載の方法。
【０１３５】
Ｂ１２．５．接着剤が、ポリマー、樹脂、熱可塑性物質、熱硬化性樹脂、フォトポリマー、紫外線フォトポリマー、可視光フォトポリマー、赤外線光フォトポリマー、Ｘ線フォトポリマー、およびエポキシ樹脂のうちの１つまたは複数を含む、パラグラフＢ１２からＢ１２．４のいずれかに記載の方法。
【０１３６】
Ｂ１３．パラグラフＡからＡ７のいずれかに記載のシステムによって実行される、パラグラフＢからＢ１２．５のいずれかに記載の方法。
【０１３７】
Ｃ．複合部品を付加製造する方法であって、
予め強化されたトウに接着剤を塗布するステップであって、予め強化されたトウが非液体結合マトリックス内に繊維トウを含む、ステップと、
接着剤付き予め強化されたトウを３次元で注出して複合部品を画定するステップと
を含む、方法。
【０１３８】
Ｃ１．パラグラフＢからＢ１３のいずれかに記載の主題をさらに含む、パラグラフＣに記載の方法。
【０１３９】
本明細書では、「適合される（ａｄａｐｔｅｄ）」および「構成される（ｃｏｎｆｉｇｕｒｅｄ）」という用語は、要素、構成要素、または他の主題が、所与の機能を果たすように設計されかつ／または意図されていることを意味する。したがって、「適合される」および「構成される」という用語の使用は、所与の要素、構成要素、または他の主題が単純に所与の機能を果たす「能力がある」ことを意味すると解釈されるべきではなく、その要素、構成要素、または他の主題がその機能を果たす目的で特別に選択され、作られ、実装され、利用され、プログラム化され、かつ／または設計されることを意味すると解釈されるべきである。特定の機能を果たすように適合されるものとして記載されている要素、構成要素、および／または他の記載された主題は、追加としてまたは代替的に、その機能を果たすように構成されるものと説明することができ、逆も同様であることもまた、本開示の範囲内にある。同様に、特定の機能を果たすように構成されるものとして記載されている主題は、追加としてまたは代替的に、その機能を果たすように作動するものと説明することができる。
【０１４０】
本明細書で開示される、装置の様々な開示済み要素および方法のステップは、本開示によるすべての装置および方法に必要ではなく、本開示は、本明細書で開示される様々な要素およびステップのすべての新規な非自明の組合せおよびサブコンビネーションを含む。さらに、本明細書で開示される様々な要素およびステップのうちの１つまたは複数が、開示済み装置または方法の全体とは別の独立した発明的主題を規定することができる。したがって、このような発明的主題は、本明細書で明白に開示される特定の装置および方法に関連する必要はなく、このような発明的主題は、本明細書で明白には開示されない装置および／または方法における有用性を見いだすことができる。
【符号の説明】
【０１４１】
１０  システム
１２  複合部品
１４  供給原料供給源
１６  トウコンバイナ
１８  送り機構
１９  貯蔵品
２０  予め強化されたトウ
２２  繊維トウ
２４  非液体結合マトリックス
２６  マクロトウ
２８  貯蔵品
３０  細長い構造
３２  導管
３４  ダイ
３６  入口
３８  単一出口
４０  対向ローラー
４２  送出ガイド
４４  駆動装置
４６  接着剤供給源
４８  接着剤
５０  長さ部分
５２  ノード
５４  層
５４ａ  上層
５４ｂ  中間層
５４ｃ  下層
１００  方法
【図１】
2018075824.tif 000003
【図２】
2018075824.tif 000004
【図３】
2018075824.tif 000005
【図４】
2018075824.tif 000006
【図５】
2018075824.tif 000007
【図６】
2018075824.tif 000008
【図７】
2018075824.tif 000009
【図８】
2018075824.tif 000010
【図９】
2018075824.tif 000011
【図１０】
2018075824.tif 000012
【図１１】
2018075824.tif 000013
【図１２】
2018075824.tif 000014
【図１３】
2018075824.tif 000015
【図１４】
2018075824.tif 000016
【外国語明細書】
2018075824000001.pdf