(57)【要約】      （修正有）【課題】タイトな輪郭内及び／又はラミネートの厚さの移行部内などの、ラミネート構造体の局所領域において特徴部の厚さ及び／又は繊維方向に対する制御を増加させる、ラミネートの複合特徴部を製造するための方法と装置を提供する。【解決手段】不連続強化繊維を有する複合特徴部３０を形成する方法であって、各々が一方向性強化繊維２５を有する複数の樹脂注入繊維セグメント３２を製造すること、前記樹脂注入繊維セグメントを基板３４上に配置すること、及び前記基板上に配置された樹脂注入繊維セグメントの前記強化繊維が、所望の参照方向に対して実質的に整列されるように、前記樹脂注入繊維セグメントを配列すること、を含む方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不連続強化繊維を有する複合特徴部を形成する方法であって、
各々が一方向性強化繊維を有する複数の樹脂注入繊維セグメントを製造すること、
前記樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置すること、及び
前記基板上に配置された樹脂注入繊維セグメントの前記強化繊維が、所望の参照方向に対して実質的に整列されるように、前記樹脂注入繊維セグメントを配列すること、を含む方法。
【請求項２】
前記樹脂注入繊維セグメントを製造することは、廃物繊維プリプレグを個片に切り刻むことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記樹脂注入繊維セグメントを製造することは、前記強化繊維に沿って及び前記強化繊維の間で繊維プリプレグを個片に分割することによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に配置することは、
アプリケータを前記基板上方で移動させること、及び
前記アプリケータが前記基板上方を移動しながら、前記アプリケータから前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に分配することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記樹脂注入繊維セグメントを配列することは、前記樹脂注入繊維セグメントが前記アプリケータから基板上に分配されながら、前記樹脂注入繊維セグメントを整列させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記樹脂注入繊維セグメントを製造することは、
前記アプリケータから連続繊維プリプレグテープを引き出すこと、及び
前記樹脂注入繊維セグメントが前記アプリケータから前記基板上に分配されながら、前記プリプレグテープを前記樹脂注入繊維セグメントに切り刻むことによって実行される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記アプリケータから前記樹脂注入繊維セグメントを分配することは、ある帯幅の前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に分配することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に配置することは、前記樹脂注入繊維セグメントを空気流の中に導入すること、及び前記空気流を用いて、アプリケータヘッドから前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に流れ出させることによって実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記樹脂注入繊維セグメントを流れ出させることは、
前記樹脂注入繊維セグメントを空気流の中に導入すること、及び
前記空気流を用いて、前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に射出することによって実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記樹脂注入繊維セグメントを配列することは、前記樹脂注入繊維セグメントが前記基板上に配置された後に実行される、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記樹脂注入繊維セグメントが前記基板上に配置される前に、樹脂を前記基板に塗布することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記樹脂注入繊維セグメントが前記基板上に配置される前に、前記樹脂注入繊維セグメントの各々の少なくとも一端に樹脂を塗布することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
複合材料を基板上にレイアップする方法であって、
個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを前記基板上に配置すること、及び
前記基板上で前記プリプレグセグメントの方向を制御することを含む、方法。
【請求項１４】
前記プリプレグセグメントを前記基板上に配置することは、
アプリケータヘッドを前記基板上方で所望の経路に沿って移動させること、及び
前記アプリケータが前記基板上方を移動しながら、前記アプリケータヘッドから前記プリプレグセグメントを前記基板上に分配することによって実行される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記プリプレグセグメントの方向を制御することは、前記アプリケータヘッドから分配されている前記プリプレグセグメントを、所望の方向に対して実質的に整列させることによって実行される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記プリプレグセグメントの方向を制御することは、前記プリプレグセグメントが前記基板上に配置された後に、前記プリプレグセグメントの前記方向を変えることを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
複合材料の複数の層を含む複合ラミネート構造体レイアップであって、
前記層の各々が、実質的に整列された繊維方向を有する複数の個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを含む、複合ラミネート構造体レイアップ。
【請求項１８】
前記切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの前記繊維方向が、前記複合ラミネート構造体を通る非直線の荷重経路に実質的に整列される、請求項１７に記載の複合ラミネート構造体レイアップ。
【請求項１９】
前記個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの各々が、約６：１のアスペクト比を有する、請求項１７に記載の複合ラミネート構造体レイアップ。
【請求項２０】
複合材料の前記複数の層が、調整された断面形状を有し、前記レイアップの長さに沿って輪郭付けられている、請求項１７に記載の複合ラミネート構造体レイアップ。
【請求項２１】
基板の上方で移動し、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの少なくとも一つのストリームを前記基板上に分配するように適合されたアプリケータを含む、複合構造体をレイアップするための装置。
【請求項２２】
前記基板上方のあらかじめ選択された経路に沿って前記アプリケータを移動させるためのコンピュータ制御のマニピュレータを更に含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記アプリケータが、
連続樹脂注入繊維の供給部、及び
前記連続樹脂注入繊維を個々の樹脂注入繊維セグメントに切り刻むためのチョッパを含む、請求項２１に記載の装置。
【請求項２４】
前記アプリケータが、前記樹脂注入繊維セグメントを前記アプリケータから前記基板上に流れ出させるための空気流発生器を含む、請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
前記アプリケータが、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの複数のストリームを前記基板上に同時に分配するように適合される、請求項２１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、繊維プリプレグを用いる複合ラミネート構造体の製造に関し、より詳細には、不連続繊維プリプレグを所望の繊維方向で基板上に案内することにより複合構造特徴部を形成するための方法と装置を扱う。
【背景技術】
【０００２】
複合ラミネート構造体の強度、剛性及び荷重伝達特性は、レイアップ工程中の繊維方向の制御を通じて最適化されうる。従来の複合ラミネートは、材料をレイアップするための自動繊維配置装置又は人手配置技法を利用して、プリプレグテープ、トウ又は幅広い商品を用いてレイアップされうる。概して、結果として生じる複合構造体は、至る所、実質的に一貫した構造上の特性を示す。しかしながら、場合によっては、構造上の特性を最適化するため及び／又はより強い局所応力に対処するため、複合ラミネートの局所領域において厚さ及び／又は繊維方向を制御することが必要又は望ましいことがありうる。
【０００３】
現在の製造プロセスを用いて局所的な厚さ／繊維方向を制御する能力は、限られている。例えば、自動繊維配置装置が、連続トウを基板上に案内するために用いられうるが、達成できる曲率半径は限られており、従って、タイトな輪郭を有する局所領域において繊維方向の制御を困難にする。ラミネートの局所領域において厚さ及び／又は繊維方向に対する精密な制御を達成することはまた、コストや時間もかかりうる。
【０００４】
従って、ラミネートの構造上の特性を最適化するために、複合ラミネートの厚さ及び／又は繊維方向をラミネートの局所領域において制御するための方法と装置に対する要求が存在する。効率的で、高度に制御可能であり、労働コストと材料コストを削減しうる、上記のタイプの方法と装置に対する要求もまた存在する。
【発明の概要】
【０００５】
開示される実施形態は、タイトな輪郭内及び／又はラミネートの厚さの移行部内などの、ラミネート構造体の局所領域において特徴部の厚さ及び／又は繊維方向に対する制御を増加させる、ラミネートの複合特徴部を製造するための方法と装置を提供する。繊維方向が、ラミネートの選択された局所領域において、荷重ベクトルと実質的に連続的に揃えられ、それによってラミネートの構造上の特性を最適化するように、複合材料が、レイアップされうる。
【０００６】
ラミネート構造体の局所領域に所望の構造上の特性を与えるために必要とされる複合材料の量は、他の産出物／工程から得られる廃物プリプレグを用いて複合特徴部を形成することによって、削減されうる。開示された方法における使用のための廃物プリプレグのリサイクリングは、材料コストを削減し、従って、実施形態の航空機応用例にとってのバイトゥフライ（ｂｕｙ−ｔｏ−ｆｌｙ）比率（最終製品の重量に対する、調達された材料重量の比率）を最適化しうる。実施形態は、不連続繊維プリプレグの形態の複合材料が、所望の繊維方向を達成するために基板上に「案内」されることを可能にする。
【０００７】
不連続繊維プリプレグの使用は、ラミネートの局所領域におけるラミネートの厚さの変化に対するより強力な制御を可能にすると同時に、３次元でのラミネートの厚さの局所的な調整が、ラミネート構造体の様々な特徴部の間の滑らかな移行を提供することを可能にする。更に、不連続繊維プリプレグの使用は、タイトな輪郭及び／又はテーパの付いたエッジを有するダブラ又は他のパッドアップ（ｐａｄ−ｕｐｓ）の形成が、構造体内での滑らかな荷重移行を達成することを可能にする。また、不連続繊維プリプレグの使用は、より高い繊維含有量を有する複合特徴部をもたらしうる。
【０００８】
一つの開示された実施形態によれば、不連続強化繊維を有する複合特徴部を形成する方法が提供される。本方法は、一方向性強化繊維を各々が有する複数の樹脂注入繊維セグメントを製造すること、樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置すること、及び基板上に配置された樹脂注入繊維セグメントの強化繊維が、所望の参照方向に対して実質的に整列されるように、樹脂注入繊維セグメントを配列することを含む。樹脂注入繊維セグメントを製造することは、廃物繊維プリプレグを個片に切り刻むことを含み、これは、繊維プリプレグを強化繊維に沿って及び強化繊維の間で切断又は分割して個片にすることによって実行されうる。樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置することは、基板の上方でアプリケータを移動させることと、アプリケータが基板の上方を移動しながら、樹脂注入繊維セグメントをアプリケータから基板上に分配することを含む。樹脂注入繊維セグメントを配列することは、樹脂注入繊維セグメントがアプリケータから基板上に分配されながら、樹脂注入繊維セグメントを整列させることを含む。樹脂注入繊維セグメントを製造することは、連続繊維プリプレグテープをアプリケータから引き出すことと、樹脂注入繊維セグメントがアプリケータから基板上に分配されながら、プリプレグテープを樹脂注入繊維セグメントに切り刻むことによって、実行される。樹脂注入セグメントをアプリケータから分配することは、ある帯幅の樹脂注入繊維セグメントを基板上に分配することを含む。樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置することは、アプリケータヘッドから基板上に樹脂注入繊維セグメントを流れ出させることによって、形成される。樹脂注入繊維セグメントを流れ出させることは、樹脂注入繊維セグメントを空気流の中に導入することと、空気流を用いて、樹脂注入繊維セグメントを基板上に射出することによって、実行される。樹脂注入繊維セグメントは、樹脂注入繊維セグメントが基板上に配置された後に、実行される。本方法は、樹脂注入セグメントが基板上に配置される前に、樹脂を基板に塗布することを更に含んでよい。本方法はまた、樹脂注入繊維セグメントが基板上に配置される前に、樹脂注入繊維セグメントの各々の少なくとも一端に樹脂を塗布することを含んでよい。
【０００９】
他の開示された実施形態によれば、基板上に複合材料をレイアップする方法が提供され、本方法は、個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを基板上に配置することと、基板上でプリプレグセグメントの方向を制御することを含む。プリプレグセグメントを基板上に配置することは、アプリケータヘッドを基板の上方で所望の経路に沿って移動させることと、アプリケータが基板の上方を移動しながら、プリプレグセグメントをアプリケータヘッドから基板上に分配することによって実行される。プリプレグセグメントの方向を制御することは、アプリケータヘッドから分配されているプリプレグセグメントを整列させることによって実行される。プリプレグセグメントの方向を制御することは、プリプレグセグメントが基板上に配置された後に、プリプレグセグメントの方向を変えることを含む。
【００１０】
更に他の実施形態によれば、整列された繊維方向を有する複数の個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを層の各々が含む、複合材料の複数の層を含む複合ラミネート構造体レイアップが提供される。切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの繊維方向は、複合ラミネート構造体を通る非直線の荷重経路に実質的に揃えられる。個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの各々が、約６：１のアスペクト比を有しうる。複合材料の複数の層は、調整された断面形状を有し、レイアップの長さに沿って輪郭がつけられる。
【００１１】
更に他の開示された実施形態によれば、複合構造体をレイアップするための装置が提供される。装置は、基板の表面上方で移動し、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの少なくとも一つのストリームを基板の表面上に分配するように適合されたアプリケータを含む。装置はまた、基板上方のあらかじめ選択された経路に沿ってアプリケータを移動させるためのコンピュータ制御のマニピュレータを含みうる。アプリケータは、連続樹脂注入繊維の供給部と、連続樹脂注入繊維を個々の樹脂注入繊維セグメントに切り刻むためのチョッパを含む。アプリケータは、樹脂注入繊維セグメントをアプリケータから基板上に運ぶための空気流発生器を更に含んでよい。アプリケータは、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの複数のストリームを基板上に同時に分配するように適合されてもよい。特徴、機能及び利点が、本開示の様々な実施形態において独立に達成されることができ、または更に別の実施形態において組み合わせることができ、更なる詳細が、下記の説明及び図面を参照して理解することができる。
【００１２】
要約すると、本発明の一つの態様によれば、一方向性強化繊維を各々が有する複数の樹脂注入繊維セグメントを製造すること、樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置すること、及び基板上に配置された樹脂注入繊維セグメントの強化繊維が、所望の参照方向に対して実質的に整列されるように、樹脂注入繊維セグメントを配列することを含む、不連続強化繊維を有する複合特徴部を形成する方法が提供される。
【００１３】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを製造することは、廃物繊維プリプレグを個片に切り刻むことを含む。
【００１４】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを製造することは、強化繊維に沿って及び強化繊維の間で繊維プリプレグを個片に分割することによって実行される。
【００１５】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置することは、基板の上方でアプリケータを移動させることと、アプリケータが基板の上方を移動しながら、樹脂注入繊維セグメントをアプリケータから基板上に分配することを含む。
【００１６】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを配列することは、樹脂注入繊維セグメントがアプリケータから基板上に分配されながら、樹脂注入繊維セグメントを整列させることを含む。
【００１７】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを製造することは、連続繊維プリプレグテープをアプリケータから引き出すことと、樹脂注入繊維セグメントがアプリケータから基板上に分配されながら、プリプレグテープを樹脂注入繊維セグメントに切り刻むことによって、実行される。
【００１８】
有利には、本方法において、樹脂注入セグメントをアプリケータから分配することは、ある帯幅の樹脂注入繊維セグメントを基板上に分配することを含む。
【００１９】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置することは、樹脂注入繊維セグメントを空気流の中に導入することと、空気流を用いて、アプリケータヘッドから樹脂注入繊維セグメントを基板上に流れ出させることによって、実行される。
【００２０】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを流れ出させることは、樹脂注入繊維セグメントを空気流の中に導入することと、空気流を用いて、樹脂注入繊維セグメントを基板上に射出することによって、実行される。
【００２１】
有利には、本方法において、樹脂注入繊維セグメントを配列することは、樹脂注入繊維セグメントが基板上に配置された後に、実行される。
【００２２】
有利には、本方法は、樹脂注入セグメントが基板上に配置される前に、樹脂を基板に塗布することを更に含む。
【００２３】
有利には、本方法は、樹脂注入繊維セグメントが基板上に配置される前に、樹脂注入繊維セグメントの各々の少なくとも一端に樹脂を塗布することを更に含む。
【００２４】
本発明の他の態様によれば、個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを基板上に配置することと、基板上でプリプレグセグメントの方向を制御することを含む、基板上に複合材料をレイアップする方法が提供される。
【００２５】
有利には、本方法において、プリプレグセグメントを基板上に配置することは、アプリケータヘッドを基板の上方で所望の経路に沿って移動させることと、アプリケータが基板の上方を移動しながら、プリプレグセグメントをアプリケータヘッドから基板上に分配することによって実行される。
【００２６】
有利には、本方法において、プリプレグセグメントの方向を制御することは、アプリケータヘッドから分配されているプリプレグセグメントを、所望の方向に対して実質的に整列させることによって、実行される。
【００２７】
有利には、本方法において、プリプレグセグメントの方向を制御することは、プリプレグセグメントが基板上に配置された後に、プリプレグセグメントの方向を変えることを含む。
【００２８】
本発明の更に他の態様によれば、層の各々が、実質的に整列された繊維方向を有する複数の個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを含む、複合材料の複数の層を含む複合ラミネート構造体レイアップが提供される。
【００２９】
有利には、複合ラミネート構造体レイアップにおいて、切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの繊維方向が、複合ラミネート構造体を通る非直線の荷重経路に実質的に揃えられている。
【００３０】
有利には、複合ラミネート構造体レイアップにおいて、個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの各々が、約６：１のアスペクト比を有する。
【００３１】
有利には、複合ラミネート構造体レイアップにおいて、複合材料の複数の層が、調整された断面形状を有し、レイアップの長さに沿って輪郭がつけられている。
【００３２】
本発明の更に他の態様によれば、基板の上方で移動し、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの少なくとも一つのストリームを基板上に分配するように適合されたアプリケータを含む、複合構造体をレイアップするための装置が提供される。
【００３３】
有利には、装置は、基板上方のあらかじめ選択された経路に沿ってアプリケータを移動させるためのコンピュータ制御のマニピュレータを更に含む。
【００３４】
有利には、本装置において、アプリケータが、連続樹脂注入繊維の供給部と、連続樹脂注入繊維を個々の樹脂注入繊維セグメントに切り刻むためのチョッパを含む。
【００３５】
有利には、本装置において、アプリケータが、樹脂注入繊維セグメントをアプリケータから基板上に流れ出させるための空気流発生器を含む。
【００３６】
有利には、本装置において、アプリケータが、実質的に整列された、切り刻まれた樹脂注入繊維セグメントの複数のストリームを基板上に同時に分配するように適合される。
【００３７】
例示的な実施形態を特徴付けると考えられる新規の特徴が、添付の特許請求の範囲に述べられる。しかしながら、例示的な実施形態と、好適な使用形態と、それの更なる目的及び利点とは、添付図面と併せて、本開示の例示的な実施形態についての下記の詳細な説明を読むことにより、最もよく理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】タイトな輪郭に沿って基板に塗布されている不連続繊維プリプレグについての、ブロック図と図の組合せである。
【図１Ａ】プリプレグセグメントの一つの形状を示す平面図である。
【図１Ｂ】プリプレグセグメントの別の形状を示す平面図である。
【図１Ｃ】プリプレグセグメントの更に別の形状を示す平面図である。
【図２】航空機胴体のバレル部の斜視図であり、胴体に印加される荷重を示す。
【図３】図２の胴体の中の窓開口部の一つの図であり、窓開口部の周囲の荷重ベクトルも示す。
【図４】図２に示された胴体の中の窓開口部の一つの立面図であり、不連続繊維プリプレグから形成された周囲のダブラも示す。
【図５】図４の中の「図５」と指定された領域の図である。
【図６】図５の線６−６に沿って切り取った断面図である。
【図７】複合構造体の断面図であり、複合ラミネート構造体の厚み内部の隙間における不連続層間繊維充填材と移行部を示す。
【図８】開示された方法を用いて層間複合特徴部をレイアップする方法のフロー図である。
【図９】航空機胴体フレーム断片の一部分の斜視図であり、破線は、開示された方法を用いて層間構造特徴部が形成されうる領域を示す。
【図１０】図９の線１０−１０に沿って切り取った断面図を示し、開示された方法を用いて形成される層間構造特徴部を示す。
【図１１】図９の線１１−１１に沿って切り取った断面図である。
【図１２】不連続繊維プリプレグを配置するためのシステムのブロック図と図の組合せである。
【図１３】不連続繊維プリプレグを配置するためのシステムの代替的実施形態のブロック図と図の組合せである。
【図１４】プリプレグ廃物から得られた不連続繊維プリプレグを用いて複合ラミネートをレイアップする方法のフロー図である。
【図１５】図１４に示された方法において用いられうるプリプレグ廃物の様々な形状を示す平面図である。
【図１６】図１５に示された廃物を切り刻むことによって形成される、ランダムに方向付けられた、繊維プリプレグセグメントを示す平面図である。
【図１７】図１６と類似の平面図であるが、基板への塗布に備えて揃えられた繊維プリプレグセグメントの繊維方向を示す。
【図１８】繊維プリプレグ廃物をセグメントに変えて、基板への塗布のために準備する方法についての図である。
【図１９Ａ】樹脂を基板上に塗布しているアプリケータの側面図である。
【図１９Ｂ】図１９Ａに示された基板に塗布された樹脂の平面図である。
【図２０Ａ】切り刻まれた繊維プリプレグセグメントが、図１９Ｂに示された樹脂の上に塗布されているのを示す側面図である。
【図２０Ｂ】図２０Ａの基板の平面図であり、切り刻まれた繊維プリプレグセグメントのランダムな方向を示す。
【図２１Ａ】切り刻まれた繊維プリプレグセグメントを整列させている繊維セグメントアライナを示す側面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ａの切り刻まれた繊維プリプレグセグメントが、繊維セグメントアライナによって整列されたことを示す平面図である。
【図２２Ａ】１滴の樹脂が一端に配置されている、切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの側面図である。
【図２２Ｂ】図２２Ａに示された切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの底面図である。
【図２３Ａ】基板上に配置されているが、回転前である、図２２Ａの切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの側面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ａに示された切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの平面図である。
【図２４Ａ】図２３Ａと類似であるが、切り刻まれた繊維プリプレグセグメントが回転させられた後の側面図である。
【図２４Ｂ】図２３Ｂと類似の図であるが、繊維プリプレグセグメントが回転させられたことを示し、回転前の切り刻まれた繊維プリプレグセグメントの位置が、仮想線で示されている。
【図２５】航空機の生産および保守方法のフロー図である。
【図２６】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
開示された実施形態は、ラミネート構造体の局所領域におけるラミネートの厚さ、輪郭、幅、断面及び／又は繊維方向に対する制御を増大させる、繊維強化樹脂ラミネートを製造するための方法と装置を提供する。図１を参照するに、複合特徴部３０は、一方向性強化繊維２５を有する切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２の形状でありうる不連続な樹脂注入繊維を含む。繊維プリプレグセグメント３２の各々が、細長く、幅Ｗよりも長い長さＬを有する。繊維プリプレグセグメント３２の各々が、約６：１の範囲のアスペクト比（Ｌ／Ｗ）を有しうるが、この特定の比率は、単なる例示である。繊維プリプレグセグメント３２は、構造上の要件及びセグメント３２を位置付ける又は配置するために用いられる設備を含む応用のために選択される及び／又は最適化される他のアスペクト比を有しうる。幾つかの実施形態において、繊維プリプレグセグメント３２は、幅に等しい又は幅より短い長さを有しうる。説明の都合及び容易さのために、以下で論じられる複合特徴部３０の例は、一方向性繊維プリプレグを用いる。しかしながら、開示される実施形態の原理は、例えば、限定しないが、特定の応用に適合するように編まれている（クロスプリプレグ）又は他の方法で結合されている二方向性繊維などの、複数の繊維方向を有する繊維で強化されている樹脂を含む、他のタイプのプリプレグセグメント３２を用いて複合特徴部３０を形成するために利用されうるということに留意すべきである。
【００４０】
開示された実施形態は、種々の層間特徴部３０、すなわち、２つの連続するプライの間に配置されている特徴部３０、のうちの任意のものを形成するために、特によく適合する。しかしながら、実施形態はまた、外部特徴部などの、部分的に又は完全に露出されている複合特徴部３０を形成するためにも用いられうる。幾つかの応用において、異なる長さの繊維を有するプリプレグセグメント３２を用いることが、有益又は望ましいことがありうる。一つのセグメント３２の中での異なる繊維長は、例えば、限定しないが、繊維のうちのあるものが他の繊維よりも長くなる又は短くなるように、切り刻むなどして、セグメント３２を形作ることによって、実現されうる。異なる長さの強化繊維を生ずるように構成された形状を有するプリプレグセグメント３２の３つの例が、それぞれ図１Ａ〜図１Ｃに示されている。異なる繊維長をもたらす他のセグメント形状も、可能である。前記のように、図１Ａ〜図１Ｃに示されたプリプレグセグメント３２が、一方向性強化繊維を用いる一方で、編まれた繊維（図示せず）などの、他の繊維配列が可能である。
【００４１】
強化繊維２５は、ガラス又は炭素繊維、グラファイト、芳香族ポリアミド繊維、繊維ガラス、又は他の適当な強化材料などの、高強度繊維を含みうる。繊維２５が保持される樹脂母材は、熱可塑性又は熱硬化性高分子樹脂を含みうる。例示的な熱硬化性樹脂は、アリル、アルキドポリエステル、ビスマレイミド（ＢＭＩ）、エポキシ、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリ尿素ホルムアルデヒド、シアン酸エステル、及びビニルエステル樹脂を含みうる。例示的な熱可塑性樹脂は、液晶ポリマー（ＬＣＰ）；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、ペルフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、及びポリテトラフルオロエチレン−ペルフルオロメチルビニルエーテル（ＭＦＡ）を含むフッ素プラスチック；ポリエーテルエーテルケトンを含むケトン系樹脂；ナイロン６６、３０％ガラス繊維などのポリアミド；ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）；ポリアミドイミド（ＰＡＩＳ）、ポリエチレン（ＰＥ）；ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、及びポリ（フェニレンテレフタレート）；ポリスルホン（ＰＳＵ）；又はポリ（フェニレン硫化物）（ＰＰＳ）を含みうる。
【００４２】
本明細書で、「プリプレグ」は、繊維を保持するための母材として働き、所望の形状に形成するのに十分な曲げやすさを有する、未硬化又は部分硬化樹脂を含浸させた繊維を意味する。樹脂は、その後、例えば、丈夫で強固な繊維強化構造に樹脂を硬化させるためのオーブン又はオートクレーブの中で加熱することによって、「硬化」される。一方向性繊維を有するプリプレグセグメント３２の場合、繊維は、互いに実質的に平行に伸び、この説明の目的のために、０°の軸方向を有し、以後、これを、プリプレグセグメント３２の繊維方位又は方向と呼ぶ。複数組の繊維方向を有するプリプレグセグメント３２が用いられる場合、セグメント３２がレイアップ工程中に基板３４上に配置されながら、セグメント３２を整列させ、方向付ける際に、通常、これらの組のうちの一又は複数の組の繊維方向が、用いられるであろう。
【００４３】
繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上へ「案内する」適当なアプリケータシステム３８を用いて、繊維プリプレグセグメント３２は、ツール又は基礎にある連続複合プライを含みうる基板３４上にレイアップされうる。繊維プリプレグセグメント３２の各々の中の繊維２５の方位が、所望の方向に実質的に揃えられるように、アプリケータシステム３８は、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上で分配し、配置し、整列させる。例えば、図１に示された例において、繊維プリプレグセグメント３２の繊維方向が、比較的タイトな輪郭３５を形成する曲がった中心軸３６と実質的に揃えられており、セグメント３２の繊維方向は、中心軸３６に対して所望の方向に実質的に揃えられたままであるように、輪郭３５に沿って方向を変える。プリプレグセグメント３２の繊維方向の選択された組が、所望の方向、方位又は軸に対して揃えられる程度は、応用例に依存するであろう。幾つかの応用例において、プリプレグセグメント３２の方向は、複合特徴部３０の一又は複数の位置で、ある程度、変わってもよい。実際、幾つかの応用例において、所望の参照方向に対するプリプレグセグメントの方向のある程度の変動は、特定の変動許容範囲内で有益又は望ましいこともある。
【００４４】
一つの実施形態において、アプリケータシステム３８は、事前に整列された繊維プリプレグセグメント３２の一続きのストリーム４０を分配し、これは、その後、アプリケータシステム３８の一部を形成するアプリケータヘッド（図示せず）を、基板３４上方の所望の経路で移動させることによって、基板３４上へ案内され配置される。示された例において、経路は、中心軸３６に沿っている、又は平行である。基板３４上方でのアプリケータヘッドの通過の繰り返しにより、整列された繊維プリプレグセグメント３２を各々含む連続した層又はプライがレイアップされる。このようにして、複合特徴部３０は、樹脂を注入された不連続繊維の複数の層又はプライを含む。
【００４５】
図１に示されていないけれども、後の説明で明らかになるように、開示された実施形態はまた、切り刻まれた繊維プリプレグなどの樹脂注入不連続繊維を基板上に案内することによって、複合構造体の中のボイド又は空隙（図示せず）を充填するために、及びラミネートの厚さにおける移行部（図示せず）を形成するために、利用されうる。配置されているときに、繊維プリプレグセグメント３２の方向を連続的に操作することによって、ラミネートの構造上の特性が、局所ベースで厳密に制御され、従って最適化されうる。これらのボイド又は空隙充填材、及びラミネートの厚さにおける移行部を含むバルクダブラ領域などの特徴部は、通常、（連続するプライ間に位置する）層間の特徴部であろうが、前述のように幾つかの応用例においては、それらは、露出した外部特徴部であることもありうる。
【００４６】
次に、航空機胴体４４（図２）の製造と関連する、開示された方法と装置の使用を示す図２〜図６に注意を向ける。胴体４４は、バレル形状のフレーム６５及び長軸方向に伸びるストリンガ４７を含む内部骨組み４５上に支持される外板４６を含む。外板４６は、窓開口４２、貨物口（図示せず）、他などの、一又は複数の不連続部を含みうる。胴体圧力４９が、胴体４４の周囲５５に加えられ、外板４６の中の窓４８又は他の開口を通るフープ荷重５０をもたらす。更に、飛行中、胴体４４のクラウン５４が、張力７５を受けており、他方、胴体４４のベリー５６が、圧縮力７７を受けており、このことは、窓開口４２を横切らなければならない剪断荷重５２（図３）をもたらす。図３に示されるように、フープ荷重５０と剪断荷重５２が、窓開口４２の周囲を伝達される。その結果、窓開口４２の周囲の角５８は、フープ荷重５０と剪断荷重５２の両方を伝達しなければならないので、より大きな応力５９を受ける。下記の通り、開示される方法と装置は、窓開口４２の周囲に層間パッドアップ特徴部３０を形成する複合ダブラをレイアップするために用いられることができ、この特徴部は、窓開口４２の周囲の胴体４４を堅くし、強くし、外板４６が、必要な荷重を角５８を通って伝達することを可能にする。
【００４７】
詳細には図５を参照すると、パッドアップ特徴部３０は、図１に関連して前述された繊維プリプレグセグメント３２と類似の、複数の案内された繊維プリプレグセグメント３２を含む不連続繊維プリプレグから形成される。繊維プリプレグセグメント３２が、ツール（図示せず）又は基礎にあるプライ（図示せず）上に配置されながら、それぞれの繊維方向が構造上の荷重経路に実質的に揃えられるように、案内される。この例では、荷重経路は、角５８において輪郭軸３６に沿っているか又は平行である。基板３４上に案内される繊維プリプレグセグメント３２の層又はプライの数は、応用例、及びパッドアップ特徴部３０の所望の厚さによって変わるであろう。幾つかの応用例では、基板３４上に繊維プリプレグセグメント３２を案内することによって形成されるパッドアップ特徴部３０の断面積を調整することが望ましいかもしれない。例えば、図６を参照すると、図４と図５に示されたパッドアップ特徴部３０が、基礎にある一又は複数のフルプライ６０上にレイアップされ、上にある一又は複数のフルプライ６２によって覆われうる。パッドアップ特徴部３０は、幅「Ｗ」において連続的に狭くなる繊維プリプレグセグメント３２の層を置くことによって形成されるダブルテーパ６４を含む。パッドアップ特徴部３０のテーパリングは、その結果生ずるダブラが、フルプライ６０、６２とより上手く一致することを可能にする。
【００４８】
例えば、図７を参照すると、繊維プリプレグセグメント３２が、ラミネート構造８５の厚さの移行部で形成されうる空隙８２などの、複合ラミネートの中の空隙又はボイド８２を充填するのに適当な断面形状を形成するように、案内され、層にされうる。図７に示される例において、複合サンドイッチラミネート構造８５は、二つの複合プライ６０、６２の間に挟まれたコア８６を含む。空隙８２は、ラミネート構造８５がコア８６から密なラミネート８７に移行する際に、形成される。空隙８２は、必要な荷重を伝えるために強化及び補強を必要としうる構造上の不連続部を形成する。空隙８２は、繊維プリプレグセグメント３２の層で充填され、不連続繊維プリプレグ充填材特徴部３０を形成しうる。この例では、特徴部は、単一のテーパ８４を有する。
【００４９】
図８は、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に案内することによって、不連続繊維複合特徴部３０を作る方法の全ステップを示す。６６から開始し、繊維プリプレグセグメント３２が、例えば、繊維プリプレグを所望の寸法と所望のアスペクト比に切り刻むことによって、製造される。ステップ７０で繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に配置し、ステップ７２で、強化繊維の繊維方向が所望の方向に揃えられるように、繊維プリプレグセグメント３２を配列することによって、６８で、不連続繊維プライが、レイアップされる。より詳細に以下で論じられるように、繊維プリプレグセグメント３２は、繊維プリプレグセグメント３２を案内し、構造体を通る荷重経路に沿ってそれらを整列させるために用いられることもできるアプリケータヘッドを用いて、基板３４上に配置されうる。
【００５０】
概してＺ形状の断面を有するフレーム断片７４の一部を示す図９〜図１１に、次に注意が向けられる。フレーム断片７４は、図１に示される胴体４４の中で用いられるようなバレル形状フレーム６５の一部を形成しうる。フレーム断片７４は、ウェブ８０によって接続される、反対側に伸びる上方フランジ７６と下方フランジ７８を含む。胴体４４の中の長軸方向に伸びるストリンガ４７（図２）にクリアランスを提供するために、「マウスホール」開口８２が、ウェブ８０及びフランジ７６の中に設けられうる。開示される方法と装置は、特に、より強い応力を経験しうる局所領域において、フレーム断片７４の一部を選択的に強化する不連続樹脂注入繊維の特徴部３０を形成するために、用いられうる。このように、フレーム断片７４がレイアップされているときに、ウェブ上に案内される繊維プリプレグセグメント３２を含む不連続繊維プリプレグの複数の層によって形成される、長軸方向に伸びる、輪郭に沿った、パッドアップ特徴部３０ａが、ウェブ８０の中央部分の片側に、設けられうる。
【００５１】
示された実施形態においては、図１０と図１１から明らかなように、パッドアップ特徴部３０ａは、長さに沿って断面形状を変えるが、他の実施形態においては、パッドアップ特徴部３０ａの断面形状は、長さに沿って一定であってもよい。同様に、切り刻まれたプリプレグなどの繊維プリプレグセグメント３２の層を含むパッドアップ特徴部３０ｂ、３０ｃが、マウスホール８２を囲む輪郭パターンでウェブ８０上に案内されうる。パッドアップ特徴部３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、フレーム断片７４の局所的な構造特性を最適化するために選択された任意の所望の断面幾何学形状を有しうる。パッドアップ特徴部３０ｂ、３０ｃのうちのいずれもが、長さに沿って、断面の大きさ及び／又は形状が変わりうる。
【００５２】
強化、補剛及び／又は補強を必要としうる構造体の局所的な特徴部を含む、前述のタイプの不連続樹脂注入繊維の特徴部３０を形成するために用いられうるシステム８８の一実施形態を示す図１２に、次に注意が向けられる。システム８８は、切り刻まれたプリプレグ３２などの、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に配置し、複数の層又はプライ９６を形成するように適合されるアプリケータヘッド９０を広く含む。アプリケータヘッド９０は、例えば、限定しないが、ロボットを含みうる自動マニピュレータ９２によって基板３４の上方をＸ、Ｙ及びＺ方向に変位させられる。
【００５３】
マニピュレータ９２もアプリケータヘッド９０も、プログラムされたＣＮＣ（コンピュータ数値制御）コントローラ９４によって操作される。アプリケータヘッド９０は、一方向性繊維プリプレグテープ１００をガイド１０２を通ってチョッパ１０３に供給するプリプレグテープ供給部９８を含む。チョッパ１０３は、アプリケータヘッド９０の動きと同期して、プリプレグ繊維テープ１００を、所望のサイズと形の繊維プリプレグセグメントに切り刻むように動作する、従来のカッタ機構（図示せず）を含みうる。切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２は、アプリケータヘッド９０上の空気流発生器１０６によって生成される空気流１０４の中へ送り込まれる４０。アプリケータヘッド９０が基板３４上方にあるときに、空気流１０４は、事前に整列された繊維プリプレグセグメント３２をノズル１０８を通って前進させ、基板３４上に配置する。プリプレグセグメント３２は、基板３４に接触し付着する際に、所望の方向で基板３４に塗布される。基板３４上に配置されているときに、セグメント３２を方向付けることは、その後にセグメント３２の方向を調整する必要性を除去しうる。ヒータ１０５が、プリプレグ繊維セグメント３２を加熱し、それによって粘着性を増加させるために、アプリケータヘッド９０上に設けられうる。この増加した粘着性は、基板３４上で所望の方向にプリプレグ繊維セグメント３２を付着させ保持するのに役立ちうる。ヒータ１０５は、少しだけ例を挙げると、限定しないが、温風器、伝導ロッド、集束赤外線ヒータ又はレーザを含む、応用例にとって適切な種々の装置のうちの任意のものを含みうる。ヒータ１０５は、セグメント３２の領域全体を概して加熱してもよいし、又は、配置される時に基板に付着するのに十分な「粘着性」を持つまで、セグメント３２の一部のみを加熱する、レーザビームなどの集束ビーム（図示せず）を発生させてもよい。
【００５４】
アプリケータヘッド９０は、ある幅の切り刻まれたプリプレグセグメント３２を所望の方向に塗布するために、（Ｙ方向に）左右に移動してもよいし、他方、他の実施形態において、アプリケータヘッド９０は、所望の幅の基板３４を、各層又はプライ９６について、切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２で覆うために、基板３４上方でＸ方向に複数の直線の通過を行うように用いられてもよい。繊維プリプレグセグメント３２を配置するための空気流発生器１０６を伴うアプリケータヘッド９０が示されたが、他方、機械的機構などの他の手段が、アプリケータヘッド９０が基板を横切って移動し、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上へ案内するときに、繊維プリプレグセグメント３２を分配し、配置し、整列させるために用いられうる。上記のアプリケータヘッド９０を含むシステム８８は、プリプレグセグメント３２を配置し位置付けるために用いられうる幅広い種類の設備についての他なる例示であるということに、ここで特に留意されたい。用いられるシステム８８の特定の形態は、具体的な構造上の要件や利用されるレイアップ技法を含む、応用例に依存するであろう。更に、プリプレグセグメント３２の製造及びセグメント３２を基板３４上に配置し位置付けるために使用される設備は、単一の機械を用いて実施されてもよいし、又は幾つかの異なる機械を用いて実施されてもよい。
【００５５】
図１３は、図１２に示されたアプリケータヘッド９０の代替的実施形態を示し、本図において、基板３４を横切ってアプリケータヘッド９０が通過するごとに、個々の切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２の複数の列が、アプリケータヘッド９０によって、同時に分配され、所望の方向に整列され、配置され、ある帯幅１１０のセグメント３２を形成しうる。
【００５６】
次に、図１４〜図１７を参照すると、開示される実施形態が、廃物プリプレグ１２４（図１５）を用いて不連続繊維プリプレグの層又はプライをレイアップするために用いられうる。図１４を参照すると、ステップ１１２に示されるように、廃物プリプレグ１２４が、不適合／廃物部品から又は他の製造工程から生じる廃物プリプレグから得られうる。廃物プリプレグ１２４は、図１５に示されるように、様々な形状のうちの任意の形状を取りうる。図１４に示されるステップ１１６で、廃物プリプレグ１２４が、個々の繊維プリプレグセグメント３２に切り刻まれ、この切断工程の後に、セグメント３２は、図１６に示されるように、不揃いの繊維方向１２６を有し、及び／又は異なる長さの繊維を有しうる。ステップ１１８で、切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２が、図１７に示されるように、所望の繊維方向と、実質的に揃えられる１２８。ステップ１２０で、整列された繊維プリプレグセグメント３２が、アプリケータに送り込まれる。ステップ１２２で、繊維プリプレグセグメント３２の繊維方向が、所望の方向に揃えられるように、アプリケータが、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に分配し、案内し、配置するために用いられる。
【００５７】
開示された方法において用いられる、廃物から得られる切り刻まれた繊維プリプレグ３２は、幾つかの工程のうちの任意の工程を用いて、製造されうる。例えば、図１８を参照すると、廃物プリプレグ１２４が、開放容器１３５の中に回転する刃を有する、ブレンダに類似しうるチョッパ装置１３０の中に導入されうる。刃１３２は、廃物繊維プリプレグ１２４を個々の繊維プリプレグセグメント３２に切り刻み、切断し、強化繊維の線に沿って、及び強化繊維の間でプリプレグを切断又は分割し、不揃いの方向１２６を有する繊維プリプレグセグメントを生ずる。廃物プリプレグが、個々の繊維プリプレグセグメント３２に切り刻まれると、不揃いに方向付けられた１２６繊維プリプレグセグメント３２が、例えば、一続きの平行チャネル１３６を有するシェーカートレイ１３４の中に配置することによって、整列される。シェーカートレイ１３４は、左右に揺らされ１３８、トレイ１３４の上に載せられた不揃いに方向付けられた１２６繊維プリプレグセグメント３２が、チャネル１３６の中に落下し、チャネルの中に整列し、整列された繊維プリプレグセグメント３２の列１４０を生ずる。繊維プリプレグセグメント３２の整列された列１４０は、繊維プリプレグセグメント３２を所望の繊維方向で基板３４上に分配し、配置し、案内するアプリケータヘッド９０に送り込まれうる。
【００５８】
図１９Ａ〜図２１Ｂは、切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に案内する方法の他の実施形態を示す。図１９Ａ〜図１９Ｂに示されるように、アプリケータ１４０が、基板３４を横切って移動１５０しながら、適当な樹脂１４４を基板３４上に塗布する１４２ために用いられる。樹脂１４４が、基板３４上に樹脂１４４を吹きかける、基板３４上に樹脂１４４を伸ばす、又は他の塗布技法を用いることによって、塗布されうる。次に、図２０Ａ〜図２０Ｂに示されるように、切り刻まれた繊維プリプレグセグメント３２が、基板３４上方を移動する１５０適当なアプリケータ１４６によって基板３４に塗布される。最初この方法で塗布されるとき、繊維プリプレグセグメント３２は、図２０Ｂに示されるように、不揃いの方向を有しうる。その後、図２１Ａと図２１Ｂに示されるように、繊維セグメントアライナ１４８が、基板３４上方を移動し１５０、繊維プリプレグセグメント３２を所望の方向に整列させる。この場合、軸３６に沿った方向である。繊維セグメントアライナ１４８は、繊維プリプレグセグメント３２と接し再整列させるための一又は複数の機械的装置を用いてもよいし、あるいは、所望のセグメント整列を達成するための空気流（図示せず）などの、非接触技法を用いてもよい。しかしながら、前述の通り、最初に基板３４上に配置されているときに、セグメント３２を方向付けることが、幾つかの応用例では望ましいかもしれない。この技法は、所望の繊維方向にセグメント３２を再位置付けする追加のステップに対する必要性を除去しうるからである。
【００５９】
図２２Ａ〜図２４Ｂは、繊維プリプレグセグメント３２を基板３４上に配置し、整列させるための代替的技法を示す。図２２Ａと図２２Ｂを参照すると、例えば１滴などの、少量の樹脂１５２が、繊維プリプレグセグメント３２の各々の一端１５４に置かれる。その後、図２３Ａ〜図２３Ｂに示されるように、繊維セグメント３２が、基板３４上に配置される。この時点で、繊維セグメント３２の繊維は、軸３６などの所望の方向に揃えられていないかもしれない。図２４Ａ〜図２４Ｂに示されるように、繊維セグメント３２の繊維方向が、軸３６と揃えられるように、繊維セグメント３２は、その後、回転される１５６。方向付け工程は、機械的装置４９を用いて実行されてもよいし、又は基板３４上方に空気を流れ出させるなどの非接触技法を用いて実行されてもよい。
【００６０】
開示の実施形態は、様々な潜在的応用例において、詳細には、例えば、航空宇宙、船舶、自動車の応用例及びタイトな輪郭、厚さの制御及び／又は断面の調整を必要とする局所的な特徴部を、複合構造が必要としうる他の応用例を含む、輸送産業において、用いられうる。ゆえに、ここで図２５及び図２６を参照するに、本開示の実施形態は、図２５に示す航空機の製造及び保守方法１５８、及び、図２６に示す航空機１６０に関して使用されうる。開示される実施形態の航空機の応用例は、例えば、限定しないが、少しだけ例を挙げると、フレーム、ビーム、スパー及びストリンガなどの機体１７６の様々な部品を含みうる。製造前の段階では、例示的な方法１５８は、航空機１６０の仕様及び設計１６２と、材料の調達１６４とを含み得る。製造段階では、航空機１６０の、部品及びサブアセンブリの製造１６６と、システムインテグレーション１６８とが行われる。その後、航空機１６０は、認可及び納品１７０を経て、運航１７２に供されうる。顧客によって運航される間、航空機１６０には、改造、再構成、改修、修理なども含みうる、定期的な整備及び保守１７４が予定される。
【００６１】
方法１５８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）によって実行又は実施されうる。本明細書では、システムインテグレータは、限定しないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システム下請業者を含み、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含み、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などでありうる。
【００６２】
図２６に示すように、例示的な方法１５８によって製造された航空機１６０は、複数のシステム１７８および内装１８０を備えた機体１７６を含みうる。高レベルのシステム１７８の例には、推進システム１８２、電気システム１８４、油圧システム１８８、および環境システム１９０のうちの一または複数が含まれる。任意の数の他のシステムが、含まれてもよい。航空宇宙の例を示したが、本開示の原理は、船舶および自動車産業などの他の産業に適用されうる。
【００６３】
本明細書に具現化されたシステムおよび方法は、製造および保守方法１５８の段階のうちの任意の一又は複数の段階で用いられうる。例えば、製造工程１６６に対応する部品又はサブアセンブリが、航空機１６０の運航中に製造される部品又はサブアセンブリと類似の方法で作製又は製造されうる。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせが、例えば、航空機１６０の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１６０のコストを実質的に削減することにより、製造段階１６６及び１６８の間に利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数が、例えば、限定しないが、航空機１６０の耐用年数の間の任意の時点で、整備及び保守１７４を実行するために、又は構造体の修理又は改修を実施するために、航空機１６０が運航中に、利用することができる。
【００６４】
本明細書で使用する際、列挙された項目と共に使用される「〜のうちの少なくとも一つ」という表現は、列挙された項目のうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、かつ、列挙された各項目のうちの一つだけがあればよいということを意味する。例えば、「項目Ａ、項目Ｂ、及び項目Ｃのうちの少なくとも一つ」は、限定しないが、項目Ａ、項目Ａと項目Ｂ、又は項目Ｂを含んでよい。この例はまた、項目Ａと項目Ｂと項目Ｃ、又は項目Ｂと項目Ｃを含んでよい。項目とは、特定の対象物、物品、又はカテゴリでありうる。換言すると、「〜のうちの少なくとも一つ」とは、項目の任意の組み合わせ、及び任意の数の項目が、列挙された中から使用されうるが、列挙された項目の全てが必要となる訳ではないことを意味する。
【００６５】
上述した種々の例示的な実施形態の記載は、例示及び説明を目的とするものであり、網羅的であること、又は開示された形の実施形態に限定することを意図していない。当業者には、多数の修正例及び変形例が明らかであろう。さらに、異なる例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態と比較して、異なる利点を提供しうる。選択された一又は複数の実施形態は、実施形態の原理、実際の応用を最もよく説明するため、及び他の当業者に対し、様々な実施形態と、考慮される特定の用途に適した様々な修正例との開示の理解を促すために、選択され記述されている。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３Ａ】
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【図２３Ｂ】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年12月27日(2018.12.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不連続強化繊維を有する複合特徴部を形成して複合ラミネート構造体を形成する方法であって、
各々が一方向性強化繊維を有する複数の樹脂注入繊維セグメントを製造することであって、繊維が互いに実質的に平行に伸び、前記樹脂注入繊維セグメントを製造することが繊維プリプレグを個々の樹脂注入繊維セグメントに切り刻むことを含む、複数の樹脂注入繊維セグメントを製造すること、
前記樹脂注入繊維セグメントを基板上に配置すること、及び
前記樹脂注入繊維セグメントが基板上に配置されたのちに、前記基板上に配置された樹脂注入繊維セグメントの繊維方向が、前記複合ラミネート構造体を通る非直線の荷重経路に対して実質的に整列されるように、前記樹脂注入繊維セグメントを配列すること、を含む方法。
【請求項２】
前記樹脂注入繊維セグメントを製造することは、前記強化繊維に沿って及び前記強化繊維の間で繊維プリプレグを個片に分割することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に配置することは、
アプリケータを前記基板上方で移動させること、及び
前記アプリケータが前記基板上方を移動しながら、前記アプリケータから前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に分配することを含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記アプリケータから前記樹脂注入繊維セグメントを分配することは、ある帯幅の前記樹脂注入繊維セグメントを前記基板上に分配することを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記樹脂注入繊維セグメントが前記基板上に配置される前に、樹脂を前記基板に塗布することを更に含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記樹脂注入繊維セグメントが前記基板上に配置される前に、前記樹脂注入繊維セグメントの各々の少なくとも一端に樹脂を塗布することを更に含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【外国語明細書】
2019069610000001.pdf