(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材部品に長さ方向の湾曲を付与するためのシステム及び方法を提供する。【解決手段】方法であり、当該方法では、繊維強化材料（５２０）を、前記繊維強化材料内の構成材料の粘着点温度まで加熱し、前記繊維強化材料が前記粘着点温度まで加熱された状態で、前記繊維強化材料が通過する湾曲を有するダイ（５５０）に前記繊維強化材料を供給して、前記繊維強化材料をプリフォームに成形する、ことを連続的に行って、湾曲引抜成形ギャップフィラーのプリフォーム（２５０）を作製する。前記湾曲引抜成形プリフォームの作製は、さらに、前記プリフォームが前記ダイを通過する際、前記プリフォーム内の繊維の経路長を変化させ、前記ダイから前記プリフォームを引き抜く、ことを含む。【選択図】図５Ａ
2018183985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化材料を、前記繊維強化材料内の構成材料の粘着点温度まで加熱し、
前記繊維強化材料が前記粘着点温度まで加熱された状態で、前記繊維強化材料が通過する湾曲を有するダイに前記繊維強化材料を供給して、前記繊維強化材料をプリフォームに成形し、
前記プリフォームが前記ダイを通過する際、前記プリフォーム内の繊維の経路長を相互に異ならせるようにし、
前記ダイから前記プリフォームを引き抜く、
ことを連続的に行ってプリフォームを作製する、方法。
【請求項２】
前記ダイに前記繊維強化材料を供給することにより、前記繊維強化材料内において、前記繊維強化材料を強化する繊維間にスリップを生じさせる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
さらに、前記繊維強化材料が前記ダイを通過している間、前記プリフォームを前記粘着点温度よりも低い温度になるまで冷却することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記プリフォームを引き抜くことは、前記プリフォームをクランプして前記プリフォームを前記ダイから引き抜く駆動ローラの動作によって、前記プリフォームに張力を付与し続けることにより、前記繊維強化材料の長さに沿って張力を付与することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記繰出、加熱、供給、冷却、及び、引張は、異なる位置で同時に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
さらに、コントローラを使用することを含み、前記コントローラは、前記プリフォームを監視するセンサからの入力に基づいて、張力が目標範囲外になるのを防ぐことにより、繰出、供給、及び、引張を調節する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ヌードルのプリフォームに成形するための繊維強化材料を供給するヌードル供給部と、
前記ヌードル供給部から受け取る繊維強化材料の温度を上昇させるヒータと、
加熱された材料に湾曲を付与して前記プリフォームを形成するダイと、
前記ヌードルに張力を付与することにより、前記プリフォームを引っ張って前記ダイを通過させるヌードル張力付与装置と、を含む装置。
【請求項８】
前記ヌードル張力付与装置は、前記ヌードルに張力を付与する挟み部を形成する２つのローラを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記ヌードル供給部は、前記繊維強化材料のスプールを含む、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
前記ダイは、前記繊維強化材料が引抜成形される際に通過する湾曲通路を含み、前記ダイの入口は、湾曲に沿って延在する、請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記通路は、前記入口よりも小さい出口を有する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
構成材料を含む繊維強化材料のロールを保持するための少なくとも１つのスプールと、
前記スプールの下流に設けられるとともに、前記構成材料の粘着点温度まで前記繊維強化材料を加熱するヒータと、
前記ヒータの下流に設けられるとともに、所与の長さの前記繊維強化材料に付与される長さ方向の湾曲を有する通路を有して、前記繊維強化材料をプリフォームに成形する引抜成形ダイと、
前記プリフォームを冷却する冷却チャンバと、
前記引抜成形ダイの下流に設けられるとともに、前記引抜成形ダイの断面形状に挟み部を形成するローラと、を含むシステム。
【請求項１３】
前記構成材料は、熱可塑性バインダを含み、
前記ヒータは、１５０℃と２００℃との間で前記テープを加熱する放射ヒータである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ダイは、前記湾曲の曲率半径を調節するために交換可能な着脱式ピースを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ローラのうちの一方は、前記ローラの周面に沿って延びるらせん状溝を含み、前記らせん状溝は、前記プリフォームが前記ダイから出た後の前記プリフォームの断面と一致する、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合材料の分野に関し、特に、複合材料における接合部の強度を高めるプリフォームに関する。
【背景技術】
【０００２】
構成材料（例えば、炭素繊維強化ポリマー（ＣＦＲＰ））の多層積層体は、硬化して一体的な複合材部品にする前に様々な形状に成形することができる。例えば、ダイ及び／又はその他の成形ツールを用いて、積層シートの形状を変化させることができる。積層体には、硬化性樹脂を含浸させたタイプも存在し、これらは「プリプレグ」ラミネートと呼ばれる。上記以外のタイプの積層体としては、樹脂を含浸させていない「ドライファイバー」、及び、熱硬化性樹脂の代わりに熱可塑性樹脂を含む熱可塑性炭素繊維などがある。
【０００３】
一般に普及している複合材部品には、航空機のストリンガが含まれる。しかしながら、このような複合材部品には、半径が小さく、急な湾曲／コーナーがみられる場合がある。これは、ストリンガ用の三次元構造体を形成するためにフラットな層を曲げることにより生じうる。例えば、航空機に使用される「ハット型」ストリンガは、積層体間に接続部を有する場合があり、これらの接続部は、内側コーナーの半径が小さくなり得る。接合部における内側コーナー半径が小さいと、積層体を共硬化した場合に、接合部が所望の接合強度に満たない場合がある。したがって、フラットな積層体を折り曲げて、他の折り曲げ型又はフラット型の積層体に組み合わせる場合、ギャップフィラー（俗に「ヌードル（noodle）」と呼ばれる）を用いて残された間隙を埋めることが望ましい。ギャップフィラーを作製して接合部に挿入することにより、これらの接合部の折り曲げ部によって生じた間隙を埋めることができる。ギャップフィラーは、様々な複雑形状を有するストリンガに対して望ましい。このことは、特に、Ｃ、Ｉ、Ｊ、Ｚなどの断面形状を有する構造体を形成するために、フラットにレイアップしてから様々な形状に曲げられた積層体について言えることである。例えば、２つの背中合わせの「Ｃ」溝と、この「Ｃ」溝を仕上げるためのフラットな積層体とで作製される「Ｉ」形状の構造体は、ギャップフィラーを要する複数の部位を含みうる。
【０００４】
したがって、複合材部品の設計者は、コスト効率よくギャップフィラーを作製することができ、且つ、所望の強度を有するギャップフィラーを作製することができ、さらに、許容範囲外のギャップフィラーが作製される確率又は程度を低減することができるように改良されたシステムを求め続けている。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書で説明する実施形態は、湾曲ストリンガに対応し、且つ、長さ方向に沿った曲率半径を有する湾曲ギャップフィラーを自動的に引抜成形できるように改良された技術及びシステムを提供する。具体的には、本明細書で説明する実施形態においては、材料に対して所望の形状を永久に付与するために、組込み型冷却システムを有する湾曲引抜成形ダイが使用される。この自動化処理により、湾曲ギャップフィラーを作製する精度及び速度を向上させることができる。
【０００６】
一実施形態は、方法であり、この方法は、繊維強化材料を、前記繊維強化材料内の構成材料の粘着点温度まで加熱し、前記繊維強化材料が前記粘着点温度まで加熱された状態で、前記繊維強化材料が通過する湾曲を有するダイに前記繊維強化材料を供給して、前記繊維強化材料をプリフォームに成形する、ことを連続的に行って、湾曲引抜成形ギャップフィラーのプリフォームを作製する、ことを含む。前記湾曲引抜成形プリフォームの作製は、さらに、前記プリフォームが前記ダイを通過する際、前記プリフォーム内の繊維の経路長を相互に異ならせ、前記ダイから前記プリフォームを引き抜く、ことを含む。
【０００７】
さらなる実施形態は、引抜成形ダイを含む装置である。前記引抜成形ダイは、前記ダイにおいて、前記ダイの入口から前記ダイの出口に内的に延びる湾曲通路と、前記ダイの内部において、前記入口の下流に設けられた冷却チャンバと、前記冷却チャンバに対して配置されるとともに、前記入口と前記出口との間の位置で前記チャンバの伝熱を促進する複数の流路と、を含む。
【０００８】
さらに別の実施形態は、装置であって、この装置は、ヌードルのプリフォームに成形するための繊維強化材料を供給するヌードル供給部と、前記ヌードル供給部から受け取る繊維強化材料の温度を上昇させるヒータと、加熱された材料に湾曲を付与して前記プリフォームを形成するダイと、前記ヌードルに張力を付与することにより、前記プリフォームを引っ張って前記ダイを通過させるヌードル張力付与装置と、を含む。
【０００９】
さらに別の実施形態は、システムであって、このシステムは、構成材料を含む繊維強化材料のロールを保持するための少なくとも１つのスプールと、前記スプールの下流に設けられるとともに、前記構成材料の粘着点温度まで前記繊維強化材料を加熱するヒータと、を含む。このシステムは、さらに、前記ヒータの下流に設けられるとともに、所与の長さの前記繊維強化材料に付与される長さ方向の湾曲を有する通路を有して、前記繊維強化材料をプリフォームに成形する引抜成形ダイと、前記プリフォームを冷却する冷却チャンバと、前記引抜成形ダイの下流に設けられるとともに、前記引抜成形ダイの断面形状に挟み部を形成するローラと、を含む。
【００１０】
他の例示的な実施形態（例えば、上記実施形態に関する方法及びコンピュータ可読媒体）については、以下で説明する。上述した特徴、機能、及び、利点は、様々な実施形態において個々に実現可能であり、また、他の実施形態との組み合わせも可能である。この詳細については、以下の説明と図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
以下では、添付の図面を参照しながら、単なる例示として、本開示のいくつかの実施形態を説明する。全ての図面において、同じ参照符号は同じ要素又は同じ種類の要素を示している。
【００１２】
【図１】例示的な実施形態におけるハット型ストリンガを示す図である。
【図２Ａ−２Ｂ】例示的な実施形態におけるハット型ストリンガをさらに示す図である。
【図３−４】例示的な実施形態における湾曲したギャップフィラー用のプリフォームを示す図である。
【図５Ａ−５Ｂ】例示的な実施形態における湾曲したギャップフィラー用のプリフォームを作製するための引抜成形システムを示す図である。
【図６−８】例示的な実施形態における引抜成形システムのためのローラの様々な配置を示す図である。
【図９−１１】例示的な実施形態における引抜成形システムのためのローラのさらなる配置を示す図である。
【図１２】例示的な実施形態における引抜成形システムを操作するための方法を示すフロー図である。
【図１３】例示的な実施形態における引抜成形システムを示すブロック図である。
【図１４】例示的な実施形態における航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図１５】例示的な実施形態における航空機を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図面及び以下の記載は、本開示の特定の例示的な実施形態を説明するものである。したがって、本明細書に明瞭に説明又は図示されていなくても、本開示の範囲内において本開示の原理を具現化する様々な変形が可能であることは、当業者であれば想定できるであろう。さらに、本明細書で説明されている例は、本開示の原理に対する理解を助けることを意図するものであり、具体的に説明された例や条件に限定されないと解釈すべきである。したがって、本開示は、以下に説明する特定の実施形態又は例に限定されるものではなく、請求の範囲及びその均等物によって限定されるものである。
【００１４】
図１は、例示的な実施形態における湾曲複合材部品１００を示す斜視図である。本実施形態において、複合材部品１００は、航空機用の「ハット型」ストリンガを含み、当該ストリンガは、多層積層ベース１１０と、多層積層「ハット」１２０とを有する。本実施形態において、各積層体は、バインダ（例えば、粘着付与剤）により安定化される「ドライファイバー」の形態（すなわち、含侵樹脂が欠如している形態）の炭素繊維などの構成材料の複数の層を含む。ベース１１０及びハット１２０は、レイアップされてから（例えば、プリフォームの一体化により）所望形状に合うように変形された後、一体型の複合材部品（例えば、所望の強度を示す硬化炭素繊維ストリンガ）を形成するために（真空での加熱により）共硬化される。
【００１５】
図２Ａ〜２Ｂは、複合材部品１００の形状をより詳細に示す図であり、図１に示す矢印２の方向に見た複合材部品１００の端面図である。図２Ａは、分解端面図であり、図２Ｂは、標準的な端面図である。図２Ｂに示すように、ハット１２０及びベース１１０は、接合部２２０で一体化している。ギャップフィラーのプリフォーム２５０を用いなければ、接合部２２０の曲率半径は小さくなるであろう。したがって、空隙（voids）を含まずに接合部２２０を形成するためには、プリフォーム２５０の使用が望ましい。したがって、部品１００は、接合部２２０の空間２１０内に設けられるプリフォーム２５０を含む。プリフォーム２５０は、「ヌードル」又は「スペーサ」のプリフォームとも呼ばれうる。プリフォーム２５０は、接合部２２０における空隙を埋めることにより、接合部２２０の強度を増大させ、ベース１１０とハット１２０との間の接合が外れるのを防止することができる。同図には、さらに、複合材部品１００の内部にプリフォーム２５０をより確実に固定するための積層内包体（laminate wrap）２３０が示されている。複合材部品１００に用いる図示の様々なコンポーネントを共硬化することにより、これらを結合して１つの一体的な複合材部品１００にすることができる。
【００１６】
図３は、ギャップフィラーのプリフォーム２５０を示す拡大正面図である。具体的には、図３は、図２Ｂの矢印３の方向視に対応している。図３に示すように、プリフォーム２５０は、幅Ｗ及び厚みＴを有する。これらの特性は、プリフォーム２５０の長さに沿って変化する場合があり、プリフォーム２５０内で幅が変化する場合もある。本実施形態において、プリフォーム２５０は、バインダ３４０と（又は、この内部で）一体化した繊維３３０（例えば、炭素繊維）を含む。バインダ３４０は、熱可塑性ベール（thermoplastic veil）、熱硬化樹脂、又は、これらの組み合わせを含みうる。一方で、炭素繊維は、連続的且つストレートであってもよいし、織物状、編組状（braided）、又は、ランダム配向のチョップド・ファイバー（chopped fiber）を含んでもよい。なお、いくつかの実施形態においては、プリフォーム２５０は、１つ以上の材料層／材料プライで形成されてもよい。図３は、参考として単一プライの実施形態を示しているので、個々の層／プライを示していない。
【００１７】
図４は、図３のプリフォーム２５０を示す上面図である。図４は、プリフォーム２５０がその長さ方向（Ｌ）に湾曲している様子を示す。図４は、さらに、プリフォーム２５０内の繊維３３０が、プリフォーム２５０の湾曲にしたがって当該プリフォーム２５０の長さ方向に延びるように配向されている様子を示す。図４には、プリフォーム２５０の長さが幅の約１０倍であることが示されているが、プリフォーム２５０は、特に長く（例えば、数十メートル程度）、且つ、特に狭い（例えば、幅は変化するが、その平均は数センチメートル）場合もあり、連続製造プロセスにて得ることができる。プリフォーム２５０の形成に長状連続繊維を使用する実施形態においては、長さを増すためにプリフォーム２５０を互いに継ぎ合わせてもよい。
【００１８】
図５〜１１は、上で簡単に説明したプリフォーム２５０の特性と共に、湾曲プリフォームを自動的に作製するシステムを示す。図５Ａは、例示的な実施形態における湾曲したギャップフィラー用のプリフォームを作製するための引抜成形システム５００を示す図である。引抜成形システム５００は、所望の湾曲を材料のテープ５２０に永久に付与するために、当該テープ５２０を引抜成形することができる。テープ５２０は、形状を永久的に変化させてプリフォームにするために、引抜成形中、粘着点温度（sticking point temperature）を超えて加熱され、湾曲が付与され、その後冷却される。すなわち、転移温度により、テープ５２０の構成材料（例えば、粘着付与剤）の結合特性が活性化される。その後、積層体内にシワ又は瘤（bunching）を生じさせることなく、プリフォームを当該積層体内に配置することができる。したがって、積層体を硬化して得られる複合材部品の強度を向上させることができる。
【００１９】
引抜成形システム５００は、スプール５１０から（例えば、炭素繊維強化材料を含む）ロール状のテープ５２０を繰り出し（位置Ｌ１）、テープ５２０内の材料（例えば、熱可塑性バインダ、又は、熱硬化バインダ）の粘着点温度を超えてテープ５２０を加熱し（位置Ｌ２）、テープ５２０に湾曲を付与する通路を有するダイ５５０にテープ５２０を供給する（位置Ｌ３）ように動作する。引抜成形システム５００は、さらに、テープ５２０がダイ５５０を通過する際にテープ５２０を冷却し（位置Ｌ４）、ダイ５５０からテープ５２０を引き抜く（位置Ｌ５）。この結果、引抜成形された湾曲状のプリフォーム２５０が、引抜成形システム５００から出てくる。
【００２０】
本実施形態においては、引抜成形システム５００は、スプール５１０を含み、当該スプールは、湾曲ギャップフィラーのためのプリフォーム２５０の成形に用いられる巻きテープ５２０を格納している。スプール５１０は、「ヌードル」に形成するための材料を供給するので、「ヌードル供給部」とも呼ばれる。テープ５２０は、複合材部品を形成するための硬化処理の前に塑性変形することができる任意の適切な材料を含みうる。本実施形態において、一本のテープ５２０は、熱可塑性バインダ（例えば、図３に示すバインダ３４０）や熱可塑性ベールなどに加えて、当該テープ内で長さ方向に延びる炭素繊維（例えば、５１２、５１４）を含む。
【００２１】
テープ５２０は、スプール５１０から繰り出されてヒータ５３０を通過する。このヒータは、熱可塑性ベール（又は、熱硬化性樹脂）が、粘着点温度及び／又はガラス転移温度（例えば、熱硬化樹脂の場合は８０〜１６０℃であり、熱可塑性ベールの場合は１４０〜２４０℃）に達するか、或いはこの温度を上回るように、テープ５２０に対して熱（Δ）を加える。この加熱により、テープ５２０は、断裂又は破損を生じることなく、ダイ５５０により再成形される。ヒータ５３０は、赤外線放射加熱要素を利用する放射ヒータなどの任意の適切な加熱コンポーネントを含みうる。さらなる実施形態においては、単一のプリフォーム２５０に引抜成形するための一組のプライを用意するために、複数のプライ（例えば、複数のスプール５１０からの複数本のテープ）が繰り出され、まとめて仮留めされ、そして、加熱される。
【００２２】
テープ５２０がヒータ５３０を通過した後、このテープ５２０は、ダイ５５０の入口５５２に供給される。この入口は、ダイ５５０にテープ５２０を挿入し易くするための湾曲５５４を含む。ダイ５５０は、テープ５２０が引き抜かれる際に通過する湾曲通路５５６を含む。通路５５６は、湾曲しており、テープ５２０がダイ５５０を出るまでに当該テープ５２０に湾曲形状が付与される。本実施形態においては、ダイ５５０は、内径５６２を規定するピース５６０と、外径５７２を規定するピース５７０とで形成される。ピース５６０は、通路５５６の下半分を形成し、ピース５７０は、通路５５６の上半分を形成している。ダイ５５０の入口５５２は、いくつかの実施形態においては円形インレットの形状を有しうる。このような実施形態においては、通路５５６は、その長さに沿って、大きな正味断面から小さな正味断面を有するように遷移してもよい。これに代えて、通路５５６は、所望の半径に沿って一定の正味断面を有するように形成されてもよい。
【００２３】
テープ５２０がダイ５５０に供給されると、テープ５２０は、ダイ５５０により規定された断面形状（図５Ｂに示される５５７）に（例えば、数百ポンドの圧力で）強制的に成形される。テープ５２０は、さらに、通路５５６によって所望の形状に能動的に曲げられる。テープ５２０に湾曲が付与されるので、テープ５２０内の繊維５１２及び５１４が、ダイ５５０内で互いにスリップする。すなわち、外径５７２における繊維５１２には、内径５６２における繊維５１４と比較すると、より長いものが用いられる。このスリップは、テープ５２０の繊維間で生じる。テープ５２０の複数のプライがまとめて引抜成形されて１つのプリフォーム２５０を形成する実施形態においては、テープの個々の層は、引抜成形において、互いにスリップしうる。これにより、競走用トラックの外側のレーンを内側のレーンと比較した場合と同様に、外側のプライにおける繊維は、内径よりも大きな半径を形成しうる。上記スリップは、平均曲率半径が大きく（例えば、５０〜１００インチ）、内径と外径との差異が小さい（例えば、１／４インチ）場合であっても生じうる。したがって、引抜成形システム５００は、ダイ５５０の通路５５６にテープ５２０を供給することによって、当該テープ５２０内の繊維間において異なる経路長（path lengths）を付与することができる。ダイ５５０を介した引抜成形により繊維が能動的に成形されている間、繊維間で互いにスリップを生じさせることによって、引抜成形システム５００は、結果として得られるプリフォーム２５０にシワが形成されるのを防止することができる。ダイ５５０は、金属又は弾性プラスチックで形成することができる。
【００２４】
また、ダイ５５０の各ピースは、加圧流体５６６（例えば、ガス状の圧縮空気、液体水、又は、冷媒）が流れる冷却チャンバ５６４を含む。加圧流体５６６は、所望の温度を下回る（例えば、大気温度以下）まで冷却されている。また、加圧流体５６６は、テープ５２０がダイ５５０の内部を移動するときに、流路５６８を介してテープ５２０に吹き付けられる。いくつかの実施形態においては、蒸発器又は従来の冷媒回路を通じた伝熱によってテープ５２０を冷却するために液体冷媒及び化学冷媒が使用される。このような実施形態においては、ダイ５５０は、冷却中にこれらの液体がテープ５２０に直接接触しないように寸法設定される。
【００２５】
このように、テープ５２０（及び／又は、ダイ５５０）は、当該テープがダイ５５０を通過する間、加圧流体５６６を用いた強制対流伝熱（forced convective heat transfer）により粘着点温度を下回って急速に冷却される。これにより、テープ５２０は、ダイ５５０を出た後に固化される。本実施形態において、加圧流体５６６は、ポート５４２を介して供給部５４０からチャンバ５６４に供給される。さらに、チャンバ５６４は、入口５５２の下流に位置する。図５Ｂは、ダイ５５０を示す断面図であり、同図には、さらに、ポート５４２と、通路５５６と、断面形状５５７とが示されている。図５Ｂは、図５Ａの矢印５Ｂの方向視に対応している。
【００２６】
さらなる実施形態においては、ダイ５５０の各ピースは、（例えば、ネジやクランプなどを介して）着脱可能に所定位置に取り付けられている。このようにすると、ダイ５５０のピースを取り外して、異なる曲率半径を有するピースと交換することができる。その後、（例えば、同じテープ５２０のスプール５１０に対する）処理を再開して、テープ５２０の異なる部分に新たな湾曲を付与してもよい。
【００２７】
テープ５２０は、領域１０におけるローラによりダイ５５０の出口５５８から引き抜かれる。本実施形態において、ローラは、ローラ５９０とローラ５８０とを含む。ローラ５９０は、方向５９２に回転し、ローラ５８０は、方向５８２に回転する。ローラ５９０及びローラ５８０は、まとめて、「ヌードル張力付与装置（noodle tensioning device）」と呼ばれる場合もある。ローラ５９０とローラ５８０との間の挟み部５８４は、テープ５２０を把持して引っ張ることができる。ローラは、（プリフォーム２５０に成形された）テープ５２０をダイ５５０から引き抜くために、引張力（例えば、１００ポンドの力）を加える。この力は、さらに、テープ５２０が引張状態を維持できるように、当該テープ５２０に対して張力を付与する。さらなる実施形態においては、ローラ５８０、ローラ５９０、及び／又は、スプール５１０は、張力制御を容易にするためのクラッチ及び／又はブレーキを含みうる。
【００２８】
複数本のプリフォーム２５０は、その後、複合材部品に硬化される積層体に使用するために保管される。この処理の全体を通して、コントローラ５９６は、テープ５２０の張力が目標値を上回ったり、目標値の範囲を外れたりするのを防ぐことにより、テープ５２０の繰出、供給、及び、引張を調節することができる。
【００２９】
コントローラ５９６は、上述した引抜成形システム５００のコンポーネントの様々な動作を管理することができる。例えば、コントローラ５９６は、安定した処理を行うために、ローラ５８０及び５９０によって加えられる引張力の程度、冷却チャンバ５６４と通路５５６とを結ぶ流路５６８を介して加えられる加圧流体の量、又は、ヒータ５３０により加えられる熱の量を調節することができ、テープの繰出、加熱、供給、冷却、及び、引張が当該テープに沿って異なる位置で同時に行われるようにすることができる。コントローラ５９６は、例えば、カスタム回路、プログラムされた命令を実行するハードウェアプロセッサ、又は、これらの組み合わせとして実現することができる。図５Ａには、センサ５９８も示されており、このセンサは、コントローラ５９６がテープ５２０の引抜成形の速度を特定／監視するために用いられる。したがって、コントローラ５９６は、センサ５９８からの入力に基づいて、ローラ５８０及びローラ５９０の引張力を調節することによって、アクティブフィードバック制御を行うことができる。センサ５９８は、カメラ、レーザー、ローリングコンベアセンサなどを含みうる。スプール５１０におけるセンサ５１３は、テープ５２０の張力を所望レベルに保つために加えられるねじれの大きさを検出する。センサ５１３は、さらに、コントローラ５９６が、所望の供給速度（feed rate）を維持するために、ローラ５８０及び５９０のフィードバック制御を行うのに使用することもできる。ローラ５１０は、成形処理中、繊維同士が確実に密着するように、テープ５２０に張力を付与する。ローラ５９０及び５８０の制御は、システムを通る材料の供給速度を維持するために行われる。
【００３０】
さらなる実施形態において、ローラ５８０及び／又はローラ５９０は、引張に対するテープ５２０の抵抗を測定するセンサを含む。この測定値は、テープ５２０の張力レベルを示す。したがって、コントローラ５９６は、ローラ５８０及び／又はローラ５９０からの入力を用いて、これらのローラによりテープ５２０に加えられる力の大きさを調節することができる。これは、テープ５２０の張力を、所望の最小張力レベルと最大張力レベルとの間に保つために実行することができる。
【００３１】
図６〜１０は、例示的な実施形態において、挟み部５８４を形成する、引抜成形システム５００のためのローラの様々な配置を示す図である。図６〜９は、これらのローラを図５Ａに示す矢印６の方向に見た断面図である。図１０は、図５に示す領域１０を側面から見たときのローラを示す。図６は、三角形状の断面６２０を有するプリフォーム２５０を引っ張る一対のローラ６０２及び６０４を示す。本実施形態において、ローラ６０４は、溝６１０を含み、この溝は、プリフォーム２５０を処理するための挟み部５８４の側面のうちの２つの側面（６８２、６８４）に対応している。一方、ローラ６０２は、プリフォーム２５０を処理するための挟み部の３番目の側面に対応している。ローラ６０２及び６０４は、プリフォーム２５０と確実に接触できるように、所望レベルの力（例えば、５０ポンドの力）で相互に対抗又は関連して保持されてもよいし、ローラ６０２及び６０４が回転している間、プリフォーム２５０に所望レベルの摩擦力（ひいては引張力）が加えられるように、取り付けられてもよい。図７は、図６に示す実施形態と類似しており、溝７１０を有するローラ７０４が、他のローラ７０２と連携して動作する。ただし、図７においては、ローラ７０２は、挟み部の縁に一致する湾曲面７１２を含み、このとき、プリフォーム２５０は、湾曲断面を有する（例えば、ダイ５５０により、テープ５２０における１つ以上の面が湾曲形状に成形され、必然的に挟み部の縁が湾曲でなければならない場合）。図８は、さらなる実施形態を示しており、この実施形態においては、３つの別個のローラ８００、８１０、及び８２０の各々が、プリフォーム２５０の異なる側面と接するように保持される。さらなる実施形態においては、（例えば、プリフォーム２５０における任意の適切な数の側面と接触する挟み部を形成するために）任意の適切な数（例えば、３つ）のローラを用いることができる。いくつかの実施形態においては、挟み部５８４は、プリフォーム２５０の断面よりも若干小さく、これにより、プリフォーム２５０を前方に引っ張るときの把持力／摩擦力を高めることができる。
【００３２】
図９〜１０は、ローラ９０２及び９００が異なるサイズを有する、さらなる実施形態を示す（図１０は、図５Ａに示す領域１０に対応している）。このような実施形態においては、回転速度、及び／又は、ローラにより加えられるトルクを調節して、テープ５２０が遅延や破損することなくローラ間を移動できるようにしている。プロセス全体を通して、プリフォーム２５０を破損することなく引張速度を制御するために、挟み部におけるローラ回転速度、及び、リールトルク抵抗（reel torque resistance）を分析してもよい。本実施形態において、ローラ９００は、溝９１０を有する大型ドラムであり、内径１０００は、ダイ５５０の内径５６２に対応しており、外径１０１０は、ダイ５５０の外径５７２に対応している。このようなローラの組み合わせを用いることにより、ダイ５５０の出口から「そのまま（straight out）」（すなわち、出口に垂直な方向に）プリフォーム２５０を引っ張る場合に生じるであろう応力又は歪みが、プリフォーム２５０に加わることはない。このようにすると、プリフォーム２５０がダイ５５０を出るときに当該プリフォーム２５０のねじれを防止することができる。すなわち、上述したローラの組み合わせにより、プリフォーム２５０がダイ５５０を出た後に、当該プリフォームにさらなる湾曲（すなわち、望ましくない湾曲）が形成されるのを防止することができる。ダイ５５０の出口は、ダイ５５０の入口よりも小さい断面積を有しうる。これは、テープ５２０がダイ５５０を通って引っ張られるときのテープ５２０の断面積の減少に対応しうる。
【００３３】
図１１は、例示的な実施形態において使用される、らせん状溝１１１０を有するローラ１１００を示す。ローラ１１００は、ローラ１１０２と連携してプリフォーム２５０を引っ張る。らせん状溝１１１０は、隆起部１１２０を含む。本実施形態においては、ローラ１１００に沿ってプリフォーム２５０を複数回巻いて格納することを目的として、らせん状溝１１１０は、ローラ１１００の回転軸ＡＯＲ（Axis of Rotation）周りの回転に伴い、ローラ１１００の外周に沿って連続している。すなわち、溝１１１０は、らせん状バネのようにローラ１１００の周りに巻き付くように設けられている。矢印１１３０に示すように、ローラ１１００は、回転中、ＡＯＲに沿って並進することにより、（テープ５２０で形成された）プリフォーム２５０をらせん状溝１１１０に巻き込ませる。このようにして、プリフォーム２５０は、ローラ１１００の外周に複数回（例えば、コイルのように）巻き付けられる。これにより、ローラ１１００に格納できるプリフォーム２５０の量を増やすことができる。
【００３４】
引抜成形システム５００の動作について、図１２を参照しながら詳細に説明する。本実施形態において、作業者がテープ５２０のスプール５１０を取り付け、角度のついた（例えば、切断された）テープ５２０の先端を、ダイ５５０を介してローラ５８０及び５９０に供給したと想定する。この場合、プリフォーム２５０の先端部分は、所望の断面又は曲率を有していない可能性がある。この先端部分は、引抜成形システム５００から引き抜かれて除去される。したがって、先端部分は、プリフォーム作製処理の下準備に用いられるものであり、レイアップして複合材部品を形成する際のプリフォーム２５０の一部を構成するものではない。引抜成形システム５００は、ローラ５８０及び５９０の動作により、ダイ５５０を介してさらにテープ５２０を引き抜くことができる。
【００３５】
図１２は、例示的な実施形態における引抜成形システムを操作するための方法１２００を示すフロー図である。図１に示す引抜成形システム５００を参照しながら方法１２００のステップを説明するが、当業者であれば、方法１２００を他のシステムにおいても実行可能であることを理解するであろう。本明細書で説明するフロー図には全てのステップが含まれているわけではなく、図示していない他のステップが含まれることもありうる。本明細書で説明するステップは、別の順序で実行することもできる。
【００３６】
コントローラ５９６が、駆動されるローラ５８０及び５９０の動作を指示して回転を開始させると、プリフォーム２５０に対して摩擦が加わり、プリフォーム２５０（したがって、テープ５２０）が上流から下流へと引っ張られる。この結果、スプール５１０からテープ５２０が繰り出される（ステップ１２０２）。本プロセス中、コントローラ５９６は、挟み部５８４を介して張力を所望レベルに確実に維持するために、能動的にセンサ（例えば、センサ５９８）からの入力を用いて、ローラ５８０及びローラ５９０により加えられる力の大きさを調節することができる。したがって、挟み部５８４は、十分なクランプ力を加えることができるように、プリフォーム２５０の断面よりも小さい寸法に設定されてもよい。プリフォーム２５０の材料形状は、加熱、成形、及び、冷却の処理により既に固定されている。したがって、挟み部５８４においてプリフォーム２５０が押圧されても、プリフォーム２５０の形状は、当該プリフォーム２５０が挟み部５８４を出たときに完全に回復することになる。
【００３７】
テープ５２０は、スプール５１０から繰り出された後、ヒータ５３０を横切って引っ張られ、当該ヒータは、テープ５２０に対して、熱可塑性バインダ３４０の粘着点温度を超える温度になるまで熱（図５Ａに示すΔ）を加える（ステップ１２０４）。加熱処理は、テープ５２０がＬ１において継続して繰り出されている状態において、テープ５２０の一部の範囲内であるＬ２で実行される。
【００３８】
ローラ５８０及び５９０は動作を継続し、テープ５２０が粘着点温度に達するまで（すなわち、当該温度又はそれ以上になるまで）加熱しながらテープ５２０をダイ５５０に供給する（ステップ１２０６）。ダイ５５０は、テープ５２０をプリフォーム２５０に成形する。ダイ５５０の断面積は、当該ダイ５５０に入る前のテープ５２０の断面積とは相当に異なりうる。例えば、ダイ５５０は、スプール５１０に格納されたテープ５２０の幅の１０分の１であってもよい。これは、テープ５２０がダイ５５０に入り、プリフォーム２５０として形成される際、大きい圧縮圧力（例えば、１００ポンド／平方インチ以上）がテープ５２０に加わることを意味する。ダイ５５０は、プリフォーム２５０が通過する湾曲（例えば、半径５６２及び半径５７２）を有する。テープ５２０が塑性変形可能な状態において、この湾曲をプリフォーム２５０に付与することにより、繊維５１２及び５１４を相互にスリップさせたり、プライ同士を相互にスリップさせたりすることができる。このようにして、プリフォーム２５０がダイ５５０を通過する際、当該プリフォーム２５０における繊維の経路長を変化させる（ステップ１２０８）。プリフォーム２５０がダイ５５０を通過している間、流路５６８に対して加圧流体５６６を用いることにより（又は、上述した他の手段により）、プリフォーム２５０を粘着点温度よりも低い温度になるまで冷却する（ステップ１２１０）。これによりプリフォーム２５０内の熱可塑性バインダ３４０を固化させ、結果としてプリフォーム２５０を硬化させることができる。
【００３９】
プリフォーム２５０が粘着点温度よりも低い温度になるまで冷却された後も、ローラ５８０及び５９０は、プリフォーム２５０からダイ５５０を引き抜くために継続して動作する（ステップ１２１２）。ダイ５５０から引き抜かれたプリフォーム２５０は、その後、複合材部品に硬化される積層体に使用するために、ドラムに保管してもよい。
【００４０】
方法１２００により、長さ方向に湾曲したプリフォーム２５０を、引抜成形処理を用いて成形することができるため、方法１２００は、プリフォームを成形するための従来の技術と比較して実質的な利点を有する。この技術により、硬化前の積層体にプリフォーム２５０を用いる際、シワの形成を防止することができる。さらに、この技術により、プリフォームを迅速且つ経済的に自動作製することができる。
【実施例】
【００４１】
以下の実施例においては、追加的な処理、システム、及び方法を、湾曲ダイを用いる引抜成形システムに関連させて説明する。
【００４２】
図１３は、例示的な実施形態における引抜成形システム１３００を示すブロック図である。引抜成形システム１３００は、テープ１３２０を所望の湾曲に一致させるために当該テープを加熱、成形、及び冷却する。本実施形態においては、引抜成形システム１３００は、テープ１３２０が巻き付けられるスプール１３１０を含む。テープ１３２０は、熱可塑性又は熱硬化性のバインダ１３２４と、テープ１３２０の強度を高める炭素繊維１３２２とを含む。本実施例においては、ヒータ１３３０は、テープ１３２０に放射熱を加えて、テープ１３２０が柔らかくなるまで当該テープの温度を上昇させる。テープ１３２０は、ピース１３４２を含むダイ１３４０に進入する。各ピース１３４２は、内側又は外側の曲率半径を規定する。本実施形態においては、各ピース１３４２は、さらに、チャンバ１３４４と複数の流路１３４６とを含む。テープ１３２０を冷却するために、圧縮された空気が、ポート１３５０を介して供給部１３５２からチャンバ１３４４に流れ込み、テープ１３２０が所望の湾曲を示している状態で当該テープを固化させる。ローラ１３６０は、硬化してプリフォーム１３７０になるまで冷却されたテープ１３２０を、ダイ１３４０から引き抜く。引き抜かれたテープは、複合材部品のレイアップに用いられる。
【００４３】
図面をより具体的に参照すると、本開示の実施形態は、図１４に示すような航空機の製造及び保守方法１４００、及び、図１５に示すような航空機１４０２に関連させて説明することができる。生産開始前の工程として、例示的な方法１４００は、航空機１４０２の仕様決定及び設計１４０４と、材料調達１４０６とを含みうる。生産中の工程としては、部品及び小組立品の製造１４０８、及び、航空機１４０２のシステムインテグレーション１４１０が行われる。その後、航空機１４０２は、認可及び納品１４１２の工程を経て、就航期間１４１４に入る。顧客による就航期間中は、航空機１４０２は、定例の整備及び保守１４１６（これは、改良、再構成、改修などを含みうる）に組み込まれる。本明細書で具現化した装置及び方法は、製造及び保守方法１４００における１つ以上の任意の段階（例えば、仕様決定及び設計１４０４、材料調達１４０６、部品及び小組立品の製造１４０８、システムインテグレーション１４１０、認可及び納品１４１２、就航期間１４１４、整備及び保守１４１６）、及び／又は、航空機１４０２における任意のコンポーネント（例えば、機体１４１８、システム１４２０、内装１４２２、推進系１４２４、電気系１４２６、油圧系１４２８、環境系１４３０）で使用することができる。
【００４４】
方法１４００の各工程は、システムインテグレータ、第三者、及び／又はオペレータ（例えば顧客）によって実行または実施することができる。なお、システムインテグレータは、航空機メーカ及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよい。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよい。オペレータは、例えば、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等である。
【００４５】
図１５に示すように、例示的な方法１４００によって製造される航空機１４０２は、複数のシステム１４２０と内装１４２２とを備えた機体１４１８を含みうる。高水準システム１４２０の例としては、推進系１４２４、電気系１４２６、油圧系１４２８、及び、環境系１４３０のうちの１つ又は複数が挙げられる。また、その他のシステムをいくつ含んでもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として説明したが、本発明の原理は、例えば自動車産業などの他の産業に適用してもよい。
【００４６】
上述したように、本明細書で具現化した装置及び方法は、製造及び保守方法１４００における１つ以上の任意の段階において使用することができる。例えば、製造段階１４０８に対応する部品又は小部品は、航空機１４０２の就航期間中に作製される部品又は小部品と同様に作製又は製造することができる。また、１つ以上の装置の実施形態、方法の実施形態、又は、これらの組み合わせを、製造段階１４０８及び１４１０で用いることによって、例えば、航空機１４０２の組み立て速度を実質的に早めたり、コストを削減したりすることができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、又は、これらの組み合わせのうちの１つ又は複数を、航空機１４０２の就航期間中、例えば、限定するものではないが、整備及び保守１４１６に用いてもよい。例えば、本明細書で説明した技術及びシステムを、ステップ１４０６、１４０８、１４１０、及び／又は、１４１６に用いることもできるし、機体１４１８及び／又は内装１４２２に用いることもできる。これらの技術及びシステムを、例えば推進系１４２４、電気系１４２６、油圧系１４２８、及び／又は、環境系１４３０を含むシステム１４２０に用いることもできる。
【００４７】
一実施形態において、プリフォーム２５０は、機体１４１８におけるストリンガの一部を構成しており、部品及び小組立品の製造１４０８において製造される。このストリンガは、次に、システムインテグレーション１４１０において航空機に組み込まれ、摩耗によってこのストリンガが使用不能になるまで就航期間１４１４において用いられてもよい。その後、整備及び保守１４１６において、使用不能となったストリンガは、廃棄され、新たに製造されたストリンガと交換されてもよいし、修理されてもよい。新たなストリンガの製造を容易にするために、部品及び小組立品の製造１４０８の全体に亘って新たなプリフォーム２５０を用いてもよい。
【００４８】
図示又は本明細書で説明した様々な制御要素（例えば、電気的又は電子的なコンポーネント）は、いずれも、ハードウェア、ソフトウェアを実現するプロセッサ、ファームウェアを実現するプロセッサ、又は、これらの組み合わせとして実現することができる。例えば、ある要素を、専用ハードウェアとして実現することができる。専用ハードウェア要素は、「プロセッサ」、「コントローラ」、又は、他の同様の用語で呼ばれることがある。プロセッサによって実現される場合、その機能は、単一の専用プロセッサ、単一の共有プロセッサ、又は、いくつかを共有可能な複数の個別プロセッサによって、実現することができる。さらに、「プロセッサ」又は「コントローラ」という用語の明示的な使用は、ソフトウェアを実行可能なハードウェアのみを指すと解釈されるべきではなく、限定することなく、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）ハードウェア、ネットワークプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）若しくは他の回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ソフトウェア保存用の読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、不揮発性記憶装置、論理回路、又は、他の物理的なハードウェア部品若しくはモジュールを暗黙的に含みうる。
【００４９】
また、制御要素は、当該要素の機能を実行するためのプロセッサ又はコンピュータによって実行可能な命令として実現することができる。命令の例をいくつか挙げると、ソフトウェア、プログラムコード、及び、ファームウェアがある。命令は、プロセッサにより実行されると稼働して、当該プロセッサに対して要素の機能を果たすように指示する。命令は、プロセッサによる読み取りが可能な記憶装置に保存することができる。記憶装置の例としては、デジタル若しくはソリッドステートメモリ、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気記憶媒体、ハードドライブ、又は、光学的に読み取り可能なデジタルデータ記憶媒体などが挙げられる。
【００５０】
本発明は、以下の付記においても言及されるが、これらの付記を請求の範囲と混同してはならない。
【００５１】
Ａ１．繊維強化材料（５２０）を、前記繊維強化材料内の構成材料の粘着点温度まで加熱し（１２０４）、
前記繊維強化材料が前記粘着点温度まで加熱された状態で、前記繊維強化材料が通過する湾曲を有するダイ（５５０）に前記繊維強化材料を供給して（１２０６）、当該ダイにより前記繊維強化材料をプリフォーム（２５０）に成形し、
前記プリフォームが前記ダイを通過する際、前記プリフォーム内の繊維（５１２）の経路長を相互に異ならせるようにし（１２０８）、
前記ダイから前記プリフォームを引き抜く（１２１２）、
ことを連続的に行ってプリフォームを作製する、方法。
【００５２】
Ａ２．前記ダイに前記繊維強化材料を供給することにより、前記繊維強化材料内において、前記繊維強化材料を強化する繊維間にスリップを生じさせる、付記Ａ１に記載の方法。
【００５３】
Ａ３．前記繊維強化材料は、テープである、付記Ａ１に記載の方法。
【００５４】
Ａ４．さらに、前記テープを少なくとも１つのスプールから繰り出すこと（５１０）を含む、付記３に記載の方法。
【００５５】
Ａ５．さらに、前記繊維強化材料が前記ダイを通過している間、前記プリフォームを前記粘着点温度よりも低い温度になるまで冷却することを含む、付記Ａ１に記載の方法。
【００５６】
Ａ６．前記ダイからの前記プリフォームの引き抜きは、前記プリフォームが前記粘着点温度よりも低くなった後に行われる、付記Ａ１に記載の方法。
【００５７】
Ａ７．前記プリフォームを引き抜くことは、前記プリフォームをクランプして前記プリフォームを前記ダイから引き抜く駆動ローラ（５８０、５９０）の動作によって、前記プリフォームに張力を付与し続けることにより、前記繊維強化材料の長さに沿って張力を付与することを含む、付記Ａ１に記載の方法。
【００５８】
Ａ８．前記繰出、加熱、供給、冷却、及び、引張は、異なる位置で同時に行われる、付記Ａ１に記載の方法。
【００５９】
Ａ９．前記テープの加熱は、前記テープを１５０℃と２００℃との間で加熱する放射加熱要素（５３０）により行われる、付記Ａ１に記載の方法。
【００６０】
Ａ１０．前記プリフォームの冷却は、前記ダイのチャンバ（５６４）にガスを誘導して、前記ダイと接触する流路（５６８）に前記ガスを流入させることにより、強制対流伝熱を生じさせることを含む、付記Ａ１に記載の方法。
【００６１】
Ａ１１．前記プリフォームの冷却は、流体を誘導して前記ダイを通過させることにより前記ダイを冷却することを含む、付記Ａ１に記載の方法。
【００６２】
Ａ１２．さらに、コントローラ（５９６）を使用することを含み、前記コントローラは、前記プリフォームを監視するセンサ（５９８）からの入力に基づいて、張力が目標範囲外になるのを防ぐことにより、繰出、供給、及び、引張を調節する、付記Ａ１に記載の方法。
【００６３】
Ａ１３．前記繊維強化材料の加熱は、前記プリフォームが引っ張られている間に行われる、付記Ａ１に記載の方法。
【００６４】
Ａ１４．さらに、前記繊維強化材料の複数のプライから前記プリフォームを形成することを含み、各プライは、異なるスプール（５１０）により供給される、付記Ａ１に記載の方法。
【００６５】
本発明のさらなる側面によれば、以下が提供される。
【００６６】
Ｂ１．引抜成形ダイを含む装置であって、前記引抜成形ダイは、
前記ダイにおいて、前記ダイの入口（５５２）から前記ダイの出口（５５８）に内的に延びる湾曲通路（５５６）と、
前記ダイの内部において、前記入口の下流に設けられた冷却チャンバ（５６４）と、
前記冷却チャンバに対して配置されるとともに、前記入口と前記出口との間の位置で前記チャンバの伝熱を促進する複数の流路（５６８）と、を含む装置。
【００６７】
Ｂ２．前記引抜成形ダイは、さらに、
前記湾曲通路の上半分を規定する第１ピース（５７０）と、
前記湾曲通路の下半分を規定する第２ピース（５６０）と、
前記第１ピース及び前記第２ピースとは異なる曲率半径を有するピースと交換するために、前記第１ピースと前記第２ピースは、繊維強化材料に対して着脱可能である、付記Ｂ１に記載の装置。
【００６８】
Ｂ３．ヌードルのプリフォーム（２５０）に成形するための繊維強化材料（５２０）を供給するヌードル供給部（５１０）と、
前記ヌードル供給部から受け取る繊維強化材料の温度を上昇させるヒータ（５３０）と、
加熱された材料に湾曲を付与して前記プリフォームを形成するダイ（５５０）と、
前記ヌードルに張力を付与することにより、前記プリフォームを引っ張って前記ダイを通過させるヌードル張力付与装置（５８０、５９０）と、を含む装置。
【００６９】
Ｂ４．前記ヌードル張力付与装置は、前記ヌードルに張力を付与する挟み部（５８４）を形成する２つのローラ（５８０、５９０）を含む、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７０】
Ｂ５．前記ヌードル供給部は、前記繊維強化材料のスプール（５１０）を含む、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７１】
Ｂ６．前記繊維強化材料は、バインダと一体化した炭素繊維を含む、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７２】
Ｂ７．前記繊維強化材料は、ドライ炭素繊維を含む、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７３】
Ｂ８．前記繊維強化材料は、ガラス繊維を含む、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７４】
Ｂ９．前記ダイは、前記繊維強化材料が引抜成形される際に通過する湾曲通路（５５６）を含み、前記ダイの入口（５５２）は、湾曲に沿って延在する、付記Ｂ３に記載の装置。
【００７５】
Ｂ１０．前記入口は円形である、付記Ｂ９に記載の装置。
【００７６】
Ｂ１１．前記通路は、前記入口よりも小さい出口を有する、付記Ｂ９に記載の装置。
【００７７】
Ｂ１２．前記ダイは、金属及びプラスチックからなる群から選択された材料を含む、付記Ｂ９に記載の装置。
【００７８】
本発明のさらなる側面によれば、以下が提供される。
【００７９】
Ｃ１．構成材料を含む繊維強化材料のロールを保持するための少なくとも１つのスプール（５１０）と、
前記スプールの下流に設けられるとともに、前記構成材料の粘着点温度まで前記繊維強化材料を加熱するヒータ（５３０）と、
前記ヒータの下流に設けられるとともに、所与の長さの前記繊維強化材料に付与される長さ方向の湾曲を有する通路（５５６）を有して、前記繊維強化材料をプリフォーム（２５０）に成形する引抜成形ダイ（５５０）と、
前記プリフォームを冷却する冷却チャンバ（５６４）と、
前記引抜成形ダイの下流に設けられるとともに、前記引抜成形ダイの断面形状に挟み部（５８４）を形成するローラ（５８０、５９０）と、を含むシステム。
【００８０】
Ｃ２．前記構成材料は、熱可塑性バインダを含み、
前記ヒータは、１５０℃と２００℃との間で前記テープを加熱する放射ヒータである、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８１】
Ｃ３．前記ダイへの入口（５５２）は湾曲している、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８２】
Ｃ４．前記ダイへの前記入口は円形である、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８３】
Ｃ５．前記ダイは、前記湾曲の曲率半径を調節するために交換可能な着脱式ピース（５６０、５７０）を含む、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８４】
Ｃ６．前記ダイの出口（５５８）は、前記ダイの入口よりも小さい正味断面積を有する、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８５】
Ｃ７．前記ローラのうちの一方は、前記ローラの周面に沿って延びるらせん状溝（１１１０）を含み、前記らせん状溝は、前記プリフォームが前記ダイから出た後の前記プリフォームの断面と一致する、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８６】
Ｃ８．前記ローラは、回転中、その回転軸に沿って軸方向に並進することにより、前記プリフォームを前記らせん状溝に巻き込ませる、付記Ｃ７に記載のシステム。
【００８７】
Ｃ９．前記ローラは、前記ダイの前記湾曲と等しい外径を有するローラを含み、前記ローラは、回転により、前記ダイから出ていく前記プリフォームに対して張力を付与する、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８８】
Ｃ１０．前記ローラのうちの少なくとも一方は、前記ダイから出た後の前記プリフォームにおける少なくとも１つの側面の形状に対応する溝を含む、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００８９】
Ｃ１１．前記ローラは、前記プリフォームが前記ダイを出る際に前記プリフォームの側面毎に、
前記プリフォームの前記側面に直接接触するとともに前記プリフォームの前記側面の形状に一致するローラを含む、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００９０】
Ｃ１２．前記冷却チャンバは、前記ダイの内部に配置されている、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００９１】
Ｃ１３．前記ダイは、前記金属及びプラスチックからなる群から選択された材料で作製される、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００９２】
Ｃ１４．前記プリフォームは、複合材部品のためのギャップフィラーのプリフォームである、付記Ｃ１に記載のシステム。
【００９３】
本明細書において特定の実施形態を説明したが、本開示の範囲は、これらの特定の実施形態に限定されない。本開示の範囲は、以下の請求の範囲及びその均等物により規定されるものである。
【図１】
2018183985.tif 000003
【図２Ａ】
2018183985.tif 000004
【図２Ｂ】
2018183985.tif 000005
【図３】
2018183985.tif 000006
【図４】
2018183985.tif 000007
【図５Ａ】
2018183985.tif 000008
【図５Ｂ】
2018183985.tif 000009
【図６】
2018183985.tif 000010
【図７】
2018183985.tif 000011
【図８】
2018183985.tif 000012
【図９】
2018183985.tif 000013
【図１０】
2018183985.tif 000014
【図１１】
2018183985.tif 000015
【図１２】
2018183985.tif 000016
【図１３】
2018183985.tif 000017
【図１４】
2018183985.tif 000018
【図１５】
2018183985.tif 000019
【外国語明細書】
2018183985000001.pdf
2018183985000002.pdf
2018183985000003.pdf
2018183985000004.pdf