(57)【要約】      （修正有）【課題】熱可塑性シートから着脱式保護要素を形成するための方法及び装置の提供。【解決手段】三次元モデル（２３２）に基づいて、第１熱可塑性材料（２１４）からなる熱可塑性シート（２２２）から、部分体（２３６）を切り取る。部分体（２３６）をモールド（２０６）に固定する。部分体（２３６）及びモールド（２０６）を真空下で加熱して構造体（２０４）を形成する。構造体（２０４）は、保護カバーの形態をとることができる。モールド（２０６）は、付加製造（２７４）により、三次元モデル（２３２）に基づいて、モールド（２０６）を第２熱可塑性材料（２５２）から形成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部品の表面の外面形状部に密着するように、熱可塑性材料を均一の厚みを有するように成形してなる成形体を含む着脱式保護要素であって、前記成形体は、前記着脱式保護要素を前記部品に密着させるように構成された特異部を有する内面形状部を含む、着脱式保護要素。
【請求項２】
前記着脱式保護要素を前記部品に密着させるように構成された前記特異部は、抜き勾配を含む、請求項１に記載の着脱式保護要素。
【請求項３】
モールド上に前記着脱式保護要素を位置付けするように構成されたインデックス部をさらに含む、請求項１に記載の着脱式保護要素。
【請求項４】
前記着脱式保護要素を前記部品から取り外すようにするためのインジケータをさらに含む、請求項１に記載の着脱式保護要素。
【請求項５】
前記熱可塑性材料は延性、靱性、透過性、耐水性、耐薬品性、抗菌性、保全性、表面密着性、透明度、及び他の所望の特性のうち、少なくとも１つを有する、請求項１に記載の着脱式保護要素。
【請求項６】
三次元モデルに基づいて、第１熱可塑性材料からなる熱可塑性シートから、部分体を切り取ることと、
前記部分体をモールドに固定することと、
前記部分体及び前記モールドを真空下で加熱して構造体を形成すること、とを含む方法。
【請求項７】
付加製造により、前記三次元モデルに基づいて前記モールドを形成することをさらに含み、前記モールドは第２熱可塑性材料からなる、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記三次元モデルから部品の表面を識別することと、
前記三次元モデルに基づいて、モールド表面の表面形状部をデザインすることと、
前記表面形状部を修正して、修正表面形状部を形成すること、とをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記表面形状部を修正して、前記修正表面形状部を形成する工程は、付加製造により、前記修正表面形状部を用いて、前記第２熱可塑性材料からなる前記モールドを形成することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
部品の表面を前記構造体で覆うことにより、前記部品上に保護カバーを形成することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記部分体及び前記モールドを真空下で加熱することにより前記構造体を形成する工程は、前記第２熱可塑性材料の融解温度よりも低い温度であって、且つ、前記第１熱可塑性材料を軟化させるために十分な温度に達するまで前記部分体及び前記モールドを加熱することを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
前記部品の前記表面を前記構造体で覆うことをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
前記表面形状部を修正して前記修正表面形状部を形成する工程は、加熱時の真空バッグによるアール付けに影響を与える特異部を導入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記表面形状部を修正して前記修正表面形状部を形成する工程は、前記構造体の内面形状部を縮小する特異部を導入することを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
付加製造により前記修正表面形状部に基づいてモールドを形成する工程は、レーザー焼結を用いて、熱可塑性材料からなるモールドを形成することを含み、前記モールドは、ベース、アール、及び前記モールド表面を有する、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して熱可塑性部品の形成に関し、特に、着脱式保護要素の形成に関する。より具体的には、本開示は、熱可塑性シートから熱可塑性部品を形成するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリマー材料は、航空機の内装部品を含む様々な製品に用いることができる。ポリマー材料とは、例えば、熱可塑性材料や、熱硬化性材料である。熱可塑性材料とは、例えば、選択された温度を超えると屈曲又は成形が可能になり、冷却すると固体に戻るポリマーである。熱可塑性材料は、繰り返し加熱及び冷却することができる。熱硬化性材料は、加熱すると、硬化する。熱硬化性材料は、加熱すると、不可逆的に硬化する。
【０００３】
ポリマー材料は、押し出し、引き抜き、付加製造、及び成形等の様々な方法を用いて、部品として形成することができる。押し出しや引き抜きを用いて部品を形成すると、作製される部品の形状が制限されることがある。さらに、押し出しや引き抜きは、成形型（tooling）のコストが高くなる可能性がある。
【０００４】
付加製造を用いてポリマー材料から部品を形成すると、結果的に、その部品が望まれない特性を有することもある。例えば、付加製造により、部品が独立した個々の層を有することもある。さらに、付加製造技術では、部品の形成に使用できるポリマー材料が制限される場合がある。
【０００５】
ポリマー材料の成形に用いられるモールドは、ミリング処理又は他の材料除去処理を用いて金属から作製することができる。モールドを金属で作製する理由としては、金属製のモールドは、ポリマー材料の成形に複数回使用することができ、このように複数回使用しても、悪影響を受けることがないからである。しかしながら、金属製モールドは、コスト負担が大きい。さらに、金属製モールドの製造には、時間がかかる。また、金属製モールドを収容するために、多大なスペースが必要である。
【０００６】
したがって、金属製モールドは、いくつかの同種のポリマー部品の作製に用いることが望ましいと考えられる。さらに、作製する部品の数が増加すると、金属製モールドを用いて作製されるポリマー部品１つ当たりのコストは低下すると考えられる。しかしながら、ポリマー材料から、単一の部品を形成すると、コストや時間がかかり望ましくない。
【０００７】
したがって、上述した問題のうち少なくともいくつかと、その他の考えられる問題を考慮にいれた方法及び装置を有することが望ましい。
【発明の概要】
【０００８】
本開示の例示的な一実施形態では、着脱式保護要素が提供される。着脱式保護要素は、部品の表面の外面形状部に密着するように、熱可塑性材料を均一の厚みを有するように成形してなる成形体を含む。成形体は、着脱式保護要素を部品に密着させるように構成された特異部を有する内面形状部を含む。
【０００９】
本開示の他の例示的な一実施形態では、方法が提供される。三次元モデルに基づいて、第１熱可塑性材料からなる熱可塑性シートから、部分体が切り取られる。部分体はモールドに固定される。部分体及びモールドを真空下で加熱することにより構造体が形成される。
【００１０】
本開示の他の例示的な一実施形態では、方法が提供される。部品の表面は、部品の三次元モデルから識別される。モールド表面の表面形状部は、三次元モデルに基づいてデザインされる。表面形状部は、修正され、修正表面形状部となる。モールドは、付加製造により、修正表面形状部に基づいて形成される。扁平体は、三次元モデルに基づいてデザインされる。扁平体は、部分体を形成するための熱可塑性シートから切り取られる。部分体はモールドに固定される。部分体及びモールドを真空下で加熱することにより構造体が形成される。
【００１１】
本開示における、さらに他の例示的な一実施形態では、装置が提供される。装置は、デザイン手段と、形状生成手段と、成形システムとを備える。デザイン手段は、部品の表面を識別して、部品の表面を覆うようにデザインされた構造体のための扁平体を作製するように構成されている。形状生成手段は、扁平体を用いて、熱可塑性シートから部分体を形成するように構成されている。成形システムは、扁平形状を有する熱可塑性シートを用いて、部品の表面を覆うようにデザインされた保護構造体を形成するように構成されている。
【００１２】
要約すれば、本発明の一態様によると、部品の表面の外面形状部に密着するように、熱可塑性材料を均一の厚みを有するように成形してなる成形体を含む着脱式保護要素が提供され、成形体は、着脱式保護要素を部品に密着させるように構成された特異部を有する内面形状部を含む。
【００１３】
好ましくは、上記着脱式保護要素において、着脱式保護要素を部品に密着させるように構成された特異部は、抜き勾配を含む。
【００１４】
好ましくは、上記着脱式保護要素は、モールド上に着脱式保護要素を位置付けするように構成されたインデックス部をさらに含む。
【００１５】
好ましくは、上記着脱式保護要素は、当該着脱式保護要素を部品から取り外すように構成されたインジケータをさらに含む。
【００１６】
好ましくは、上記着脱式保護要素において、熱可塑性材料は、延性、靱性、透過性、耐水性、耐薬品性、抗菌性、保全性、表面密着性、透明度、及び他の所望の特性のうち、少なくとも１つを有する。
【００１７】
本発明の他の態様によると、方法が提供され、当該方法は、三次元モデルに基づいて、第１熱可塑性材料からなる熱可塑性シートから、部分体を切り取ることと、部分体をモールドに固定することと、部分体及びモールドを真空下で加熱して構造体を形成すること、とを含む。
【００１８】
好ましくは、上記方法は、付加製造により、三次元モデルに基づいてモールドを形成することをさらに含み、このモールドは第２熱可塑性材料からなる。
【００１９】
好ましくは、上記方法は、三次元モデルから部品の表面を識別することと、三次元モデルに基づいて、モールド表面の表面形状部をデザインすることと、表面形状部を修正して、修正表面形状部を形成すること、とをさらに含み、モールドの形成は、付加製造により、修正表面形状部を用いて、第２熱可塑性材料からなるモールドを形成することを含む。
【００２０】
好ましくは、上記方法は、部品の表面を構造体で覆うことにより、部品上に保護カバーを形成することをさらに含む。
【００２１】
好ましくは、上記方法において、部分体及びモールドを真空下で加熱することにより構造体を形成する工程は、第２熱可塑性材料の融解温度よりも低い温度であって、且つ、第１熱可塑性材料を軟化させるために十分な温度に達するまで部分体及びモールドを加熱することを含む。
【００２２】
本発明のさらに他の態様によると、方法が提供され、当該方法は、部品の三次元モデルから部品の表面を識別することと、三次元モデルに基づいて、モールド表面の表面形状部をデザインすることと、表面形状部を修正して、修正表面形状部を形成することと、付加製造により、修正表面形状に基づいてモールドを形成することと、三次元モデルに基づいて扁平体をデザインすることと、熱可塑性シートから扁平体を切り取り、部分体を形成することと、部分体をモールドに固定することと、部分体及びモールドを、真空下で加熱して構造体を形成することと、を含む。
【００２３】
好ましくは、上記方法は、部品の表面を構造体で覆うことをさらに含む。
【００２４】
好ましくは、上記方法において、表面形状部を修正して修正表面形状部を形成する工程は、加熱時の真空バッグによるアール付けに影響を与える特異部を導入することを含む。
【００２５】
好ましくは、上記方法において、表面形状部を修正して修正表面形状部を形成する工程は、構造体の内面形状部を縮小する特異部を導入することを含む。
【００２６】
好ましくは、上記方法において、付加製造により修正表面形状部に基づいてモールドを形成する工程は、レーザー焼結を用いて、熱可塑性材料からなるモールドを形成することを含み、モールドは、ベース、アール、及びモールド表面を有する。
【００２７】
本発明のさらに他の態様によると、装置が提供され、当該装置は、部品の表面を識別して、部品の表面を覆うようにデザインされた構造体のための扁平体を作製するように構成されているデザイン手段と、扁平体を用いて、熱可塑性シートから部分体を形成するように構成されている形状生成手段と、扁平形状を有する熱可塑性シートを用いて、部品の表面を覆うようにデザインされた保護構造体を形成するように構成されている成形システムと、を備える。
【００２８】
好ましくは、上記装置において、デザイン手段は、部品の三次元モデルを用いて、部品の表面を識別して、部品の表面を覆うように構成された扁平体を作製するように構成されている。
【００２９】
好ましくは、上記装置において、構造体は、保護カバーである。
【００３０】
好ましくは、上記装置において、熱可塑性シートは、第１熱可塑性材料を含み、上記装置は、第２熱可塑性材料から成形システムのモールドを形成するように構成されている付加製造装置をさらに含む。
【００３１】
好ましくは、上記装置において、第２熱可塑性材料は、第１熱可塑性材料よりも高い融解温度を有している。
【００３２】
特徴及び機能は、本開示の様々な実施形態において個別に達成可能であり、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、以下の記載と図面から分かるであろう。
【００３３】
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は、添付した請求項に記載されている。しかしながら、例示的な実施形態、並びに、好ましい使用形態、更にその目的及び利点は、以下に示す添付の図面と共に本開示の例示的な実施形態の詳細な説明を参照する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】
【００３４】
【図１】例示的な実施形態を実施可能な航空機を示す図である。
【図２】例示的な実施形態に係る製造環境を示すブロック図である。
【図３】例示的な実施形態に係る、保護カバーの使用が望ましい航空機構造を示す図である。
【図４】例示的な実施形態に係る、保護カバーの使用が望ましい航空機部品を示す図である。
【図５】例示的な実施形態に係るモールドを示す図である。
【図６】例示的な実施形態に係るモールドの正面を示す図である。
【図７】例示的な実施形態に係る、扁平体を有する２つの部分体を示す図である。
【図８】例示的な実施形態に係る、モールドに固定された２つの部分体を示す図である。
【図９】例示的な実施形態に係る、モールドに形成された２つの構造体を示す図である。
【図１０】例示的な実施形態に係る、航空機の部品に配置された２つの構造体を示す図である。
【図１１】例示的な実施形態に係る、熱可塑性部品を形成するための処理フローを示す図である。
【図１２】例示的な実施形態に係る、熱可塑性部品を形成するための処理フローを示す図である。
【図１３】例示的な実施形態に係る、航空機製造及びサービス方法を示すブロック図である。
【図１４】例示的な実施形態を実施可能な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】
【００３５】
ここで、図面、特に図１を参照すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機が示されている。この実施例では、航空機１００は、機体１０６に取り付けられた翼１０２及び翼１０４を有する。航空機１００は、翼１０２に取り付けられたエンジン１０８と、翼１０４に取り付けられたエンジン１１０とを含む。
【００３６】
機体１０６は、尾部１１２を有している。水平尾翼１１４、水平尾翼１１６、及び垂直尾翼１１８は、機体１０６の尾部１１２に取り付けられている。
【００３７】
航空機１００は、例示的な実施形態に係る、熱可塑性部品が実装される航空機の一例である。例えば、熱可塑性部品は、機体１０６内の旅客キャビンに配置される。さらに、熱可塑性部品は、組み立て及び製造過程において、水平尾翼１１６又は水平尾翼１１４を覆う保護カバーであってもよい。保護カバーは、航空機１００の使用前に取り外される。
【００３８】
この航空機１００の説明は、様々な例示的な実施形態が実施される１つの環境を説明するために行われている。図１に示す航空機１００の説明は、様々な例示的な実施形態を実施する方法に対して構造的限定を加えるものではない。例えば、航空機１００は、民間旅客機として示されている。様々な例示的な実施形態は、例えば、自家用機、回転翼機、その他の適切なタイプの航空機等の、他のタイプの航空機に適用することができる。
【００３９】
図２は、例示的な実施形態に係る製造環境を示すブロック図である。図２に示すように
、製造環境２００は、熱可塑性部品が形成される環境の一実施例である。製造環境２００は、図１に示す航空機１００で用いられる熱可塑性部品が形成される環境の一実施例である。
【００４０】
同図に示すように、製造環境２００は、アセンブリ２０１、部品２０２、構造体２０４、及びモールド２０６を含む。いくつかの実施例では、アセンブリ２０１はモールド２０６を含む。いくつかの実施例では、 着脱式保護要素２１０等の着脱式保護要素は、部品
２０２の全て又は一部を覆うことが望ましい。具体的には、着脱式保護要素２１０等の着脱式保護要素を、部品２０２の表面２０８上に配置することが望ましい。着脱式保護要素は、部品２０２の輸送中又は使用前に部品２０２の表面が傷つけられたり、他の望まれない欠陥が発生することを防止することができる。輸送後、部品２０２を使用する前に、着脱式保護要素は取り外される。これらの実施例では、部品２０２の表面２０８を覆う着脱式保護要素２１０を形成するために、構造体２０４が製造される。着脱式保護要素２１０は、保護カバー又は保護構造体と呼ばれることもある。部品２０２の表面２０８は、外面形状部２１２を有する。
【００４１】
これらの実施例では、構造体２０４は、部品２０２の外面形状部２１２に密着するように構成されている。構造体２０４は、熱可塑性材料２１４で形成されている。構造体２０４は、成形体２１６を有している。構造体２０４の成形体２１６は、特異部２２０を有する内面形状部２１８を備えている。特異部２２０は、部品２０２の表面２０８における外面形状部２１２に、構造体２０４を密着させるように構成されている。構造体２０４は、本開示の方法にしたがって、熱可塑性シート２２２で形成されている。構造体２０４が熱可塑性シート２２２で形成される実施例では、構造体２０４の熱可塑性材料２１４は均一な厚みを有する。いくつかの実施例では、部品２０２は、熱可塑性部品であることが望ましい。これらの実施例では、部品２０２は、構造体２０４からなる。これらの実施例では、部品２０２は、本開示の方法にしたがって、熱可塑性シート２２２から製造される。
【００４２】
製造環境２００は、構造体２０４を形成するための機具を含む。同図に示すように、製造環境２００は、データベース２２４と、真空装置２２６と、加熱装置２２８と、切断装置２３０と、デザイン手段２８０と、形状生成手段２８２と、成形システム２８４とを含む。
【００４３】
データベース２２４は、部品２０２の三次元モデル２３２を含む。構造体２０４は、三次元モデル２３２に基づいて形成される。具体的には、扁平体２３４は、三次元モデル２３２に基づいてデザインされる。いくつかの実施例では、デザイン手段２８０は、部品２０２の表面２０８を識別し、部品２０２の表面２０８を覆うようにデザインされた構造体２０４のための扁平体２３４を作製するように構成されている。
【００４４】
扁平体２３４を熱可塑性シート２２２から切り取ることにより部分体（portion）２３
６が形成される。扁平体２３４を有する部分体２３６をモールド２０６で成形すると、成形体２１６を有する構造体２０４が形成される。成形体２１６は、三次元モデル２３２の表面２３８に基づいている。
【００４５】
構造体２０４が、部品２０２に用いられる着脱式保護要素２１０の形態をとる実施例では、成形体２１６は、表面２０８を覆うように構成される。表面２３８は、表面２０８を三次元でデザインしたものである。この結果、これらの実施例では、成形体２１６は、表面２３８を覆うように構成される。これらの実施例では、成形体２１６の内面形状部２１８は、構造体２０４を表面２３８に密着させる特異部２２０を有している。着脱式保護要素２１０は、インジケータ２４１を有している。インジケータ２４１は、部品２０２の使用前に、着脱式保護要素２１０を取り外すことを知らせるものである。部品２０２が構造
体２０４で形成される実施例では、成形体２１６は、表面２３８と略同一である。例えば、成形体２１６は、扁平体２３４をモールド２０６に固定するために追加されたインデックス部２４０を有していることを除けば、表面２３８と同一である。
【００４６】
部分体２３６は、形状生成手段２８２により形成される。形状生成手段２８２は、扁平体２３４を用いて、熱可塑性シート２２２から部分体２３６を形成するように構成されている。扁平体２３４は、切断装置２３０を用いて、熱可塑性シート２２２から切り取られる。切断装置２３０は、少なくとも、切断速度、切断精度、切断エッジ粗度、及び切断時に発生する熱のうち、少なくとも１つに基づいて選択される。切断装置２３０は、ウォータージェット２４２の形態をとることができる。ウォータージェット２４２は、熱可塑性シート２２２から扁平体２３４を切り取る処理を、手作業で行うよりも早く行うことができる。他の例において、切断装置２３０は、レーザーカッター、高温ガスカッター、ルーター加工具(router)、鋸、穿孔具、パンチング機具、切込み具（scoring equipment）、
又は他の適切な機具の形態をとる。鋸は、円形鋸、帯鋸、サーベル鋸、ジグソー、又は他の適切な機具の形態をとる。
【００４７】
扁平体２３４は、熱可塑性シート２２２から切り取られ、構造体２０４の形状に形成される。したがって、構造体２０４は、熱可塑性材料２１４で形成されていることになる。熱可塑性材料２１４は、特性２３５を有している。特性２３５は、例えば、延性、靱性、透過性、耐水性、耐薬品性、抗菌性、保全性、表面密着性、透明度、又は他の所望の特性を含む。いくつかの実施例では、熱可塑性材料２１４は、Ｋｙｄｅｘ（カイデックス：登録商標）２３７である。Ｋｙｄｅｘ２３７は、アクリルとポリ塩化ビニールの合成物質である。Ｋｙｄｅｘ２３７は、材料の靱性に基づいて選択されてもよい。Ｋｙｄｅｘ２３７は、材料の延性に基づいて選択されてもよい。いくつかの実施例では、熱可塑性材料２１４は、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン２３９である。アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン２３９は、アクリロニトリル、ブタジエン、及びスチレンから形成される。いくつかの実施例では、熱可塑性材料２１４は、第１熱可塑性材料と呼ばれる。
【００４８】
扁平体２３４を有する部分体２３６が熱可塑性シート２２２から切り取られると、部分体２３６は、モールド２０６に固定される。部分体２３６は、部分体２３６のインデックス部２４０と、モールド２０６のインデックス部２４４とを用いて、モールド２０６に固定される。いくつかの例では、インデックス部２４０は、穴２４６の形態をとる。いくつかの例では、インデックス部２４４は、穴２４８の形態をとる。これらの例においては、穴２４６及び穴２４８に留め具を通すことにより、扁平体２３４をモールド２０６に固定することができる。
【００４９】
成形システム２８４は、扁平体２３４を有する熱可塑性シート２２２を用いて、部品２０２の表面２０８を覆うようにデザインされた着脱式保護要素２１０を形成するように構成されている。いくつかの実施例では、成形システム２８４は、真空装置２２６、加熱装置２２８、及び、モールド２０６のうち少なくとも１つを含む。
【００５０】
真空装置２２６は、モールド２０６を真空引きするように構成されている。真空装置２２６は、真空源、真空バッグ、真空テーブル、シール材、又は他の所望の真空材料を含む。真空装置２２６は、部分体２３６がモールド２０６に固定されている状態で、モールド２０６及び部分体２３６を真空引きするために用いられる。
【００５１】
加熱装置２２８は、部分体２３６及びモールド２０６を加熱するように構成されている。部分体２３６がモールド２０６に固定された状態で、真空下にある部分体２３６を加熱することにより、モールド２０６に適合するように部分体２３６が成形される。具体的には、部分体２３６は、モールド表面２５０に適合するように成形され、構造体２０４とし
て成形される。
【００５２】
部分体２３６及びモールド２０６は、熱可塑性材料２１４を軟化させるために十分な温度に達するまで加熱される。部分体２３６及びモールド２０６は、モールド２０６の材料２５２の融点よりも低い特定の温度に達するまで加熱される。
【００５３】
モールド２０６は、ベース２５４及びモールド表面２５０を有し、材料２５２の複数の層２５６で形成されている。材料２５２は、熱可塑性材料２５８であってもよい。熱可塑性材料２５８は、特性２６０を有するように選択される。特性２６０は、例えば、強度、剛性、融解温度、材料コスト、及び他の所望の特性を含む。具体的には、熱可塑性材料２５８は、構造体２０４の熱可塑性材料２１４の軟化温度よりも高い融解温度を有するように選択される。また、熱可塑性材料２５８は、構造体２０４の熱可塑性材料２１４の融解温度よりも高い融解温度を有するように選択される。さらに、熱可塑性材料２５８は、モールド２０６が付加製造工程(additive manufacturing process)により形成可能なように選択される。いくつかの実施例では、熱可塑性材料２５８はラテックス２６２である。いくつかの例では、熱可塑性材料２５８は、第２熱可塑性材料と呼ばれる。いくつかの実施例では、モールド２０６は、熱可塑性材料２５８以外の材料で形成してもよい。
【００５４】
モールド２０６のベース２５４は、アール２６４を有するようにデザインされている。アール２６４は、真空装置２２６により独立したアールが形成されることを防止するように構成されている。例えば、真空バッグは、面同士の間に交点を有するモールドに対して、独立したアールやしわを形成することがある。
【００５５】
モールド表面２５０は、三次元モデル２３２の表面２３８に基づいてデザインされた表面形状部２６６を有している。表面形状部２６６は、修正されて、修正表面形状部２６８となる。モールド２０６は、修正表面形状部２６８に基づいて形成されている。
【００５６】
修正表面形状部２６８は、特異部２７０を有している。特異部２７０は、修正表面形状部２６８に配されているが、表面形状部２６６には配されていない。特異部２７０が修正表面形状部２６８に配されることにより、構造体２０４の成形体２１６を修正することができる。特異部２７０が修正表面形状部２６８に配されることにより、成形処理に影響を与えることができる。例えば、特異部２７０は、成形後にモールド２０６から構造体２０４を取り外し易くする。特異部２７０は、抜き勾配(draft angle)２７２及びインデック
ス部２４４を含む。インデックス部２４４は、穴２４８の形態をとることができる。
【００５７】
例えば、抜き勾配２７２は、モールド２０６から構造体２０４を取り外し易くする。抜き勾配２７２は、構造体２０４を部品２０２に密着させるための、内面形状部２１８の特異部２２０を形成する。具体的には、抜き勾配２７２は、部品２０２の表面２０８の外面形状部２１２を内面形状部２１８が押し付けるように、内面形状部２１８を形成する。したがって、着脱式保護要素２１０は、留め具や接着剤を用いることなく、抜き勾配２７２により部品２０２に密着する。
【００５８】
製造環境２００は、モールド２０６を形成するための機具を含む。同図に示すように、製造環境２００は、付加製造装置２７４を含む。モールド２０６は、付加製造装置２７４を用いて形成される。従来の機械加工処理では、材料を取り除くことにより構造体を形成する。付加製造処理では、材料を加えることにより構造体を形成する。具体的には、付加製造処理では、連続する個々の層を追加することにより、構造体を形成する。
【００５９】
付加製造装置２７４は、三次元プリンター、レーザー焼結装置２７８、又はその他の所望の付加製造装置のうち少なくとも１つの形態をとることができる。
【００６０】
１つの実施例では、付加製造装置２７４は、順次複数の層２５６を形成することによりモールド２０６を形成する。複数の層２５６それぞれの厚みは、付加製造装置２７４の解像度により異なる。付加製造装置２７４は、材料２５２からモールド２０６を形成する。
【００６１】
付加製造装置２７４を用いてモールド２０６を形成することにより、構造体２０４及びモールド２０６を所望の時間内で製造することができる。具体的には、いくつかの例では、構造体２０４及びモールド２０６は、同じ日に製造することができる。さらに、付加製造装置２７４を用いてモールド２０６を形成することにより、従来の金属モールドに比べて製造コストを削減することができる。モールド２０６は、所望のコスト及び所望の時間内で製造できるため、単回使用の目的でモールド２０６を作製することができる。
【００６２】
次に図３を参照すると、例示的な実施形態に係る、保護カバーの使用が望ましい航空機構造が示されている。航空機構造３００は、フランジ３０２、ボルト３０４、及び突出部３０６を有している。同図に示すように、航空機構造３００は、航空機の水平尾翼の一部、例えば、図１に示す航空機１００の水平尾翼１１４の一部である。
【００６３】
突出部３０６は、フランジ３０２内に位置している。航空機構造３００が動くと、ボルト３０４が、突出部３０６の表面３０８及び表面３１０を傷つける可能性がある。この結果、航空機構造３００の品質が、所望の品質よりも低下してしまい、交換や手直しが必要になることもある。
【００６４】
表面３０８及び表面３１０をボルト３０４から保護するには、突出部３０６の周辺に、着脱式保護要素を配置することが望ましい。しかしながら、空間３１２、空間３１４、及び空間３１６により、発泡材料やカバー等を含む従来の保護要素は使用できない。さらに、従来の保護要素は、この例においては、破れたり裂けたりし易く、交換が度々必要になるため望ましくない。
【００６５】
したがって、他のデザインの保護要素が望まれる。さらに、保護要素の形成は、迅速且つ低コストで行われることが望ましい。
【００６６】
次に図４を参照すると、例示的な実施形態に係る、保護カバーの使用が望ましい航空機部品が示されている。図示されている航空機部品４００は、図３に示される、表面３０８及び表面３１０を有する突出部３０６を含む。また、航空機部品４００は、部分４０２、部分４０４、及びボルト４０６を有する。保護カバーにより航空機部品４００の表面４０８を保護することが望ましい。表面４０８は、突出部３０６の表面３０８及び表面３１０を含む。
【００６７】
次に図５を参照すると、例示的な実施形態に係るモールドが示されている。モールド５００は、図２のブロック形式で示されるモールド２０６を物理的に実現した例である。この実施例では、モールド５００は、図２に示す着脱式保護要素２１０等の着脱式保護要素を形成するために用いられる。
【００６８】
図示のように、モールド５００は、図２に示す付加製造装置２７４等の、付加製造装置により積層された複数の材料層から形成される。モールド５００は、図２に示す熱可塑性材料２５２等の、熱可塑性材料で形成されている。モールド５００は、ベース５０２及びモールド表面５０４を有している。ベース５０２は、アール５０６を有している。アール５０６は、真空装置により独立したアールが形成されることを防止するように構成されている。例えば、真空バッグは、面同士の間に交点を有するモールドに対して、独立したアールやしわを形成することがある。
【００６９】
モールド表面５０４は、修正表面形状部５０８を有している。修正表面形状部５０８は、インデックス部５１０を含む。インデックス部５１０は、この例では、複数の穴５１２の形態をとる。複数の穴５１２は、穴５１４、穴５１６、穴５１８、及び穴５２０を含む。
【００７０】
次に図６を参照すると、例示的な実施形態に係るモールドの正面が示されている。具体的には、図６は、図５における方向６−６から見たモールド５００を示している。
【００７１】
図６から分かるように、修正表面形状部５０８もまた、抜き勾配６０２を含んでいる。抜き勾配６０２は、モールド５００の修正表面形状部５０８のテーパーである。具体的には、モールド５００は、抜き勾配６０２の角度で、幅６０４から幅６０６にかけてテーパー状である。抜き勾配６０２は、モールド５００から材料を取り外し易くするように構成されている。さらに、抜き勾配６０２は、モールド５００上において、構造体に特異部を形成するように構成されている。構造体に形成された特異部により、モールド５００の形成の基礎となった部品に構造体を密着させることができる。
【００７２】
次に図７を参照すると、例示的な実施形態に係る、扁平体を有する２つの部分体が示されている。部分体７００及び部分体７０２は、図２に示す部分体２３６を具現化したものである。部分体７００は、扁平体７０４を有する。部分体７０２は、扁平体７０６を有する。成形後、部分体７００及び部分体７０２は、図２に示す部品２０２等の部品を覆うための保護カバーを形成する。
【００７３】
扁平体７０４は、インデックス部７０８を有する。インデックス部７０８は、穴７１０及び穴７１２を含む。インデックス部７０８は、図５に示すモールド５００等のモールドに対して扁平体７０４を固定するために用いられる。穴７１４は、図２に示すインジケータ２４１等のインジケータとして機能する。具体的には、穴７１４は、保護カバーを識別するためのタグ、又は他の構造体を保持するために用いられる。穴７１４が、タグ又は他の構造を保持するために用いられることにより、オペレータに対して、保護カバーの取り外しを忘れないように注意喚起することができる。
【００７４】
扁平体７０６は、インデックス部７１６を有する。インデックス部７１６は、穴７１８及び穴７２０を含む。インデックス部７１６は、図５に示すモールド５００等のモールドに対して扁平体７０６を固定するために用いられる。穴７２２は、図２に示すインジケータ２４１等のインジケータとして機能する。具体的には、穴７２２は、保護カバーを識別するためのタグ、又は他の構造体を保持するために用いられる。穴７１４が、タグ又は他の構造を保持するために用いられることにより、オペレータに対して、保護カバーの取り外しを忘れないように注意喚起することができる。
【００７５】
次に図８を参照すると、例示的な実施形態に係るモールドに固定された２つの部分が示されている。図示のように、図７に示す部分体７００及び部分体７０２は、図５に示すモールド５００に固定されることにより、アセンブリ８００を形成している。部分体７００は、留め具８０２及び留め具８０４によりモールド５００に固定される。留め具８０２は、部分体７００の穴７１０と、モールド５００の穴５１４とを貫通して配置されている。留め具８０４は、部分体７００の穴７１２と、モールド５００の穴５１６とを貫通して配置されている。留め具８０６は、部分体７０２の穴７２０と、モールド５００の穴５１８とを貫通して配置されている。留め具８０８は、部分体７０２の穴７１８と、モールド５００の穴５２０とを貫通して配置されている。
【００７６】
部分体７００及び部分体７０２をモールド５００に固定した後、図２に示す真空装置２
２６等の真空装置を、アセンブリ８００上に配置する。次にアセンブリ８００を真空下で加熱して、構造体を形成する。アセンブリ８００は、モールド５００の熱可塑性材料の融解温度よりも低い特定の温度に達するまで加熱される。アセンブリ８００は、部分体７００及び部分体７０２の熱可塑性材料を軟化させるために十分な温度に達するまで加熱される。
【００７７】
次に図９を参照すると、例示的な実施形態に係る、モールドに形成された２つの構造体が示されている。構造体９０２及び構造体９０４は、図２に示す構造体２０４を物理的に実現したものである。構造体９０２及び構造体９０４は、部分体７００及び部分体７０２を真空下で加熱することにより形成される。構造体９０２及び構造体９０４は、モールド５００に対して形成されているため、構造体９０２及び構造体９０４は、それぞれモールド表面５０４に基づいた内面形状部を有している。部品の表面を構造体９０２及び構造体９０４で覆うことにより、構造体９０２及び構造体９０４は部品の保護カバーの役目を果たす。
【００７８】
図１０は、例示的な実施形態に係る、航空機の部品に配置された２つの構造体を示す図である。具体的には、構造体９０２及び構造体９０４は、航空機部品４００上に配置される。構造体９０２及び構造体９０４は、航空機部品４００の表面４０８を覆う着脱式保護要素１００２を形成する。構造体９０２及び構造体９０４は、構造体９０２及び構造体９０４それぞれの形状に基づいて、航空機部品４００の表面４０８に密着する。
【００７９】
次に図１１を参照すると、例示的な実施形態に係る、熱可塑性部品を形成するための処理フローが示されている。図１１に示す処理は、熱可塑性部品を形成するために実行される。いくつかの実施例では、熱可塑性部品は、保護カバーの形態をとる。図１１に示す処理は、図２に示す構造体２０４を形成するために実行される。
【００８０】
処理を開始すると、まず、部品２０２の三次元モデル２３２から、部品２０２の表面２３８を識別する（工程１１０２）。次の処理段階として、三次元モデル２３２に基づいて、モールド表面２５０の表面形状部２６６をデザインする（工程１１０４）。次の処理段階として、表面形状部２６６を修正して、修正表面形状部２６８を形成する（工程１１０６）。いくつかの実施例では、表面形状部を修正して修正表面形状部を形成すると、加熱時の真空バッグによるアール付けに影響を与える特異部が導入される。これらの実施例では、上記特異部は、図２に示すアール２６４を含んでいる。いくつかの実施例では、表面形状部を修正して修正表面形状部を形成すると、構造体の内面形状部を縮小する特異部が導入される。これらの実施例では、上記特異部は、図２に示す抜き勾配２７２を含み、この抜き勾配は、図２に示す内面形状部２１８に影響を与える。
【００８１】
次の処理段階として、付加製造により、修正表面形状部２６８に基づいたモールド２０６を形成する（工程１１０８）。例えば、モールド２０６は、図２に示す付加製造装置２７４を用いて形成される。いくつかの実施例では、付加製造により修正表面形状部に基づいてモールドを形成する工程は、レーザー焼結を用いて熱可塑性材料からなるモールドを形成することを含み、このモールドは、ベース、アール、及びモールド表面を有する。
【００８２】
次の処理段階として、三次元モデル２３２に基づいて、扁平体をデザインする（工程１１１０）。この扁平体は、例えば、図２に示す扁平体２３４である。図２に示す扁平体２３４は、三次元モデル２３２の表面２３８に基づいてデザインされている。次の処理段階として、熱可塑性シート２２２から扁平体２３４を切り取り、部分体を形成する（工程１１１２）。この部分体は、例えば、熱可塑性シート２２２から切り取られた、図２に示す部分体２３６である。次の処理段階として、部分体２３６をモールド２０６に固定する（工程１１１４）。次の処理段階として、部分体２３６及びモールド２０６を真空下で加熱
することにより、構造体２０４を形成する（工程１１１６）。その後、処理を終了する。
【００８３】
いくつかの実施例において、構造体を形成した後、この構造体を部品の表面上に配置する。これらの実施例では、構造体は、保護カバーの形態をとる。
【００８４】
図１２は、例示的な実施形態に係る、熱可塑性部品を形成するための処理フローを示す図である。図１２に示す処理は、熱可塑性部品を形成するために実行される。いくつかの実施例では、熱可塑性部品は、保護カバーの形態をとる。図１２に示す処理は、例えば、図２に示す構造体２０４を形成するために実行される。
【００８５】
処理を開始すると、まず、三次元モデル２３２に基づいて、第１熱可塑性材料からなる熱可塑性シート２２２から、部分体２３６を切り取る（工程１２０２）。部分体２３６は、例えば、図２に示す切断装置２３０等の所望の切断装置を用いて、熱可塑性シート２２２から切り取られる。いくつかの例では、部分体２３６は、図２に示すウォータージェット２４２等のウォータージェットを用いて切り取ることができる。
【００８６】
次の処理段階として、部分体２３６をモールド２０６に固定する（工程１２０４）。部分体２３６は、当該部分体のインデックス部と、モールドのインデックス部とを用いて、モールド２０６に固定される。いくつかの実施例では、部分体２３６の穴と、モールド２０６の穴とに留め具を挿入する。次の処理段階として、部分体２３６及びモールド２０６を真空下で加熱することにより、構造体２０４を形成する（工程１２０６）。いくつかの実施例では、部分体２３６及びモールド２０６を真空下で加熱することにより構造体２０４を形成する工程は、第２熱可塑性材料の融解温度よりも低い温度であって、且つ、第１熱可塑性材料を軟化させるために十分な温度に達するまで部分体２３６及びモールド２０６を加熱することを含む。その後、処理を終了する。
【００８７】
いくつかの実施例において、構造体２０４を形成した後、構造体２０４を部品２０２の表面２０８上に配置する。これらの例では、構造体２０４は、部品２０２の保護カバーを形成する。
【００８８】
本開示の例示的な実施形態を、図１３においては航空機の製造及びサービス方法１３００に関連させ、図１４においては航空機１４００に関連させて説明する。まず、図１３を参照すると、例示的な実施形態に係る航空機の製造及びサービス方法が、ブロック図の形態で示されている。生産開始前の工程として、航空機の製造及びサービス方法１３００は、図１４に示した航空機１４００の仕様決定及び設計１３０２と、材料調達１３０４とを含む。
【００８９】
生産中には、図１４に示す航空機１４００の部品及び小組立品の製造１３０６、並びに、システムインテグレーション１３０８が行われる。その後、図１４に示す航空機１４００は、認証及び納品１３１０の工程を経て、使用１３１２に入る。顧客による使用１３１２中は、図１４の航空機１４００は、定例のメンテナンス及びサービス１３１４に組み込まれる。このサービスは、調整、変更、改修、及び他のメンテナンス又はサービスを含み得る。
【００９０】
航空機の製造及びサービス方法１３００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、オペレーター、又はこれらの組み合わせによって実行又は実施することができる。これらの例において、オペレーターは顧客であってもよい。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。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が、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、
サービス組織等であってもよい。
【００９１】
図１４を参照して説明すると、例示的な実施形態を実施可能な航空機がブロック図で示されている。この例において、航空機１４００は、図１３に示した航空機の製造及びサービス方法１３００によって生産され、複数のシステム１４０４及び内装１４０６を備えた機体１４０２を含み得る。システム１４０４の例には、１又はそれ以上の推進系１４０８、電気系１４１０、油圧系１４１２、及び環境系１４１４が含まれる。また、その他のシステムをいくつ含んでいてもよい。また、航空宇宙産業に用いた場合を例として示しているが、種々の例示的な実施形態を、例えば自動車産業等の他の産業に適用してもよい。
【００９２】
本明細書において実施される装置及び方法は、図１３に示した航空機の製造及びサービス方法１３００おける、少なくとも１つの段階において、採用することができる。さらに、本明細書において実施される装置及び方法は、図１４に示した航空機１４００の一部を形成するために採用することができる。例えば、１以上の例示的な実施形態は、機体１４０２の一部又は航空機１４００の内装１４０６を形成するために用いられてもよい。
【００９３】
１つ又はそれ以上の例示的な実施形態は、部品及び小組立品の製造１３０６と、システムインテグレーション１３０８と、認証及び納品１３１０と、メンテナンス及びサービス１３１４とのうち少なくとも１つの段階において、用いられてもよい。例えば、１つ又はそれ以上の例示的な実施形態は、部品及び小組立品の製造１３０６の工程中に用いられてもよい。構造体２０４が図２に示す部品２０２である場合、部品２０２は、部品及び小組立品の製造１３０６の工程中に用いられてもよい。具体的に、部品２０２は、例えば荷物棚カバー又は肘掛け等の航空機の内装の一部であってもよい。さらに、メンテナンス及びサービス１３１４の工程中に交換作業を行うために、構造体２０４を用いてもよい。例えば、航空機１４００の定期的なメンテナンス中に部品交換を行うために、構造体２０４を着脱式保護要素２１０として用いることにより、部品２０２を保護してもよい。
【００９４】
付加製造によりモールドを形成することで、このモールドは所望の特性を有することができる。具体的には、付加製造を用いることで、所望の価格で所望の時間内にモールドを形成することができる。したがって、付加製造を用いることにより、コスト効率の良い、単回使用の成形を行うことが可能になる。
【００９５】
モールド上に構造体を形成することで、この構造体は所望の特性を有することができる。モールド上に構造体を形成することで、熱可塑性シート２２２の特性が保持される。さらに、モールド上に構造体を形成することで、この構造体を所望の時間内に形成することができる。
【００９６】
付加製造装置２７４を用いてモールド２０６を形成することで、例えば、引き抜き、押し出し、又は金属製モールドを用いた成形等の従来の方法よりも少ない資源を用いて構造体２０４を製造することができる。例えば、付加製造装置２７４を用いてモールド２０６を形成することにより、より短時間で構造体２０４を製造することができる。さらに、付加製造装置２７４を用いてモールド２０６を形成することにより、より低い成形型コストで構造体２０４を製造することができる。したがって、所望の特性を有した熱可塑性部品を、所望の時間内且つ所望のコストで製造することができる。
【００９７】
特異部２２０を有する内面形状部２１８を備えるように構造体２０４を形成することにより、構造体２０４は着脱式保護要素２１０の役目を果たすことができる。着脱式保護要素２１０は、接着剤や留め具を用いることなく、特異部２２０を用いて部品２０２の表面２０８に密着する。着脱式保護要素２１０は、輸送中に部品２０２を破損から守り、部品２０２の使用前に取り外される。着脱式保護要素２１０は、従来の保護用着脱式機具ほど
場所をとることなく、部品を保護することができる。
【００９８】
様々な例示的な実施形態の説明は、例示及び説明のために提示したものであり、全てを網羅することや、開示した形態での実施に限定することを意図するものではない。多くの変形又は変更が当業者には明らかであろう。さらに、例示的な実施形態は、他の例示的な実施形態とは異なる特徴をもたらす場合がある。選択した実施形態は、実施形態の原理及び実際の用途を最も的確に説明するために、且つ、当業者が、想定した特定の用途に適した種々の変形を加えた様々な実施形態のための開示を理解できるようにするために、選択且つ記載したものである。
【図１】
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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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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月5日(2019.6.5)
【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】
三次元モデルに基づいて、第１熱可塑性材料からなる熱可塑性シートから、部分体を切り取ることと、
前記部分体をモールドに固定することと、
前記部分体及び前記モールドを真空下で加熱して構造体を形成すること、とを含む方法であって、
付加製造により、前記三次元モデルに基づいて第２熱可塑性材料からなる前記モールドを形成することをさらに含み、
前記部分体及び前記モールドを真空下で加熱することにより前記構造体を形成する工程は、前記第２熱可塑性材料の融解温度よりも低い温度であって、且つ、前記第１熱可塑性材料を軟化させるために十分な温度に達するまで前記部分体及び前記モールドを加熱することを含む、方法。
【請求項２】
前記三次元モデルから部品の表面を識別することと、
前記三次元モデルに基づいて、モールド表面の表面形状部をデザインすることと、
前記表面形状部を修正して、修正表面形状部を形成すること、とをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記表面形状部を修正して、前記修正表面形状部を形成する工程は、付加製造により、前記修正表面形状部を用いて、前記第２熱可塑性材料からなる前記モールドを形成することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
部品の表面を前記構造体で覆うことにより、前記部品上に保護カバーを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記部品の前記表面を前記構造体で覆うことをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記表面形状部を修正して前記修正表面形状部を形成する工程は、加熱時の真空バッグによるアール付けに影響を与える特異部を導入することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記表面形状部を修正して前記修正表面形状部を形成する工程は、前記構造体の内面形状部を縮小する特異部を導入することを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
付加製造により前記修正表面形状部に基づいてモールドを形成する工程は、レーザー焼結を用いて、熱可塑性材料からなるモールドを形成することを含み、前記モールドは、ベース、アール、及び前記モールド表面を有する、請求項１に記載の方法。
【外国語明細書】
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2019166837000002.pdf
2019166837000003.pdf
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