(57)【要約】      （修正有）【課題】２つの繊維複合構成要素を抵抗溶接して繊維複合構造を得る方法の提供。【解決手段】導電性繊維（２）を２つの繊維複合構成要素（１）の接合領域（５）内に配置するステップであって、各導電性繊維（２）は、電気絶縁性コーティングを有する炭素繊維を含む、配置するステップと、接合領域（５）を溶接温度まで加熱し、繊維複合構成要素（１）を接合領域（５）内で溶融させるように電流を導電性繊維（２）に流すステップと、２つの繊維複合構成要素（１）を接合領域（５）によって結合させて繊維複合構造を得るように接合領域を硬化させるステップと、を含む、方法。【選択図】図２
2019081353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの繊維複合構成要素（１）を抵抗溶接して繊維複合構造（１０）を得る方法（Ｍ）であって、
導電性繊維（２）を前記２つの繊維複合構成要素（１）の接合領域（５）内に配置するステップ（Ｍ１）であって、各導電性繊維（２）は、電気絶縁性コーティング（４）を有する炭素繊維（３）を含む、配置するステップと、
前記接合領域（５）を溶接温度まで加熱し、前記繊維複合構成要素（１）を前記接合領域（５）内で溶融させるように電流を前記導電性繊維（２）に流すステップ（Ｍ２）と、
前記２つの繊維複合構成要素（１）を前記接合領域（５）によって結合させて前記繊維複合構造（１０）を得るように前記接合領域（５）を硬化させるステップ（Ｍ５）と、を含む、方法。
【請求項２】
前記配置するステップ（Ｍ１）が、複数の前記繊維複合構成要素（１）を接合域（６）内で互いに最も近接して接触させて配置するステップを含む、請求項１に記載の方法（Ｍ）。
【請求項３】
前記導電性繊維（２）の少なくとも一部分が、前記２つの繊維複合構成要素（１）間の前記接合域（６）に配置される、請求項２に記載の方法（Ｍ）。
【請求項４】
前記導電性繊維（２）の少なくとも一部分が、前記それぞれの導電性繊維（２）の少なくとも端部が前記それぞれの繊維複合構成要素（１）から突起するように前記接合領域（５）内で前記２つの繊維複合構成要素（１）の少なくとも一体化されている、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項５】
前記配置するステップ（Ｍ１）が、前記２つの繊維複合構成要素（１）を互いに押しつけるステップを含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項６】
前記導電性繊維（２）が、束、テープ、マット、織布、不織布、レイド・スクリム、および個々の繊維の少なくとも１つの形態で配置される、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項７】
さらに、
前記溶接温度を記録するステップ（Ｍ３）と、
前記記録された溶接温度に基づいて前記電流を調節するステップ（Ｍ４）と、をさらに含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項８】
前記溶接温度が、サーモグラフィー・カメラ（７）によって記録される、請求項７に記載の方法（Ｍ）。
【請求項９】
前記溶接温度が、前記繊維複合構成要素（１）に一体化された温度センサ（８）によって記録される、請求項７または８に記載の方法（Ｍ）。
【請求項１０】
前記溶接温度が、少なくともポリエーテルエーテルケトンの溶融点に対応する、請求項１から９のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項１１】
使用される導電性繊維（２）が、電気絶縁性コーティング（４）として、ポリマー電解質コーティングを有する、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）。
【請求項１２】
請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法によって製造される繊維複合構造（１０）。
【請求項１３】
請求項１２に記載の繊維複合構造（１０）を有する航空機または宇宙船（１００）。
【請求項１４】
導電性繊維（２）であって、該それぞれの導電性繊維（２）の少なくとも端部が、前記繊維複合構成要素（１）から突起するように前記繊維複合構成要素（１）の接合領域（５）内で前記繊維複合構成要素（１）に一体化され、各導電性繊維（２）は、電気絶縁性コーティング（４）を有する炭素繊維（３）を含む、導電性繊維（２）を備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法（Ｍ）に使用する繊維複合構成要素（１）。
【請求項１５】
前記電気絶縁性コーティングが、ポリマー電解質コーティングとして構成される、請求項１４に記載の繊維複合構成要素（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維複合構成要素を抵抗溶接して繊維複合構造を得る方法に関する。本発明は、さらに、この繊維複合構造、およびこの方法において使用するための繊維複合構成要素に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明およびその基礎となる課題は、旅客機に関連して一部詳細に説明されるが、幅広い用途にも使用することができる。説明する方法および装置は、さまざまな車両および輸送産業のすべての分野、たとえば道路車両、鉄道車両、数多くの異なる航空機、または船においても同様に使用することができる。本発明の方法および装置は、さらに、数多くの異なるタイプの繊維複合構成要素の生産において使用することができる。
【０００３】
現代の航空機構造では、航空機の構造構成要素は、たとえば炭素繊維で補強されたプラスチックなどの繊維複合材料から製造されることが多くなっている。これに関連して、比較的最近検討されている可能性の１つは、たとえば旅客機の胴体構造における熱可塑性物質の使用である。熱可塑性物質は、特定の温度範囲内で変形しやすいので、溶接するのに理想的である。熱可塑性物質の使用は、大型の複雑な構造構成要素のための生産プロセスのさらなる自動化を可能にする。
【０００４】
抵抗溶接は、溶接される接合ゾーンに電流を流す、導電性材料のための有利な溶接方法である。電気抵抗が、その後、前記ゾーンの加熱を引き起こす。したがって２つの被着体を接合ゾーンの領域内で溶融温度まで加熱することで、被着体間のコヒーレント結合の形成を可能にする。溶接結合は、力および／または圧力を使用して被着体を接合ゾーン内で互いに押しつけることによってさらに改良される。抵抗溶接の利点の１つは、外部熱源を必要としないことであり、熱は、局所的に区切られた接合領域のみに特異的に導入される。正確な方法のためには、接合ゾーンにおける温度分布、すなわち抵抗分布の均一性を最大限にすることが有利である。
【０００５】
この溶接手順を繊維複合構成要素に適用するのに利用可能なさまざまな方法が存在する。適切な熱抵抗および十分な電気化学的適合性、すなわち繊維複合材料との適合性を有する適切な導電性材料を使用することが、ここでは一般的に有利である。抵抗溶接の１つの方法では、金属格子を２つの被着体間の接合領域内に配置することができ、次いで電流が前記格子に流される。したがって、この方法では、金属格子は溶接された構造内に留まる。そのため、金属格子は、結果として生じる繊維複合構成要素の重量を増大させ、繊維複合材料の構造内に不連続部を作り出す。別の方法では、炭素繊維を導電構成要素として接合領域内に導入することができる。構造的な観点から、この解決策は、炭素繊維で補強された繊維複合構成要素の場合に特異的に利点を提供する。その理由は、これは、いずれの場合も、炭素繊維をあらかじめ含んでいるため、発熱性炭素繊維を構造内に永久的に結合させることが許容されるためである。導電性炭素繊維が構造炭素繊維と接触する場合、この方法では漏出電流が生じる可能性があり、さらに、構成要素内への熱の伝達につながる可能性がある。
【０００６】
非特許文献１および非特許文献２は、構造電池、たとえば車両の繊維複合構造に一体化された電池におけるコーティングされた炭素繊維の使用を説明している。炭素繊維は、電気化学浴によって施された、数百ナノメートルの厚さを有する固体ポリマー電解質コーティングを有する（炭素繊維の一般的な直径は、約６から７マイクロメートルである）。このコーティングは、とりわけ、電気絶縁効果を有し、約１マイクロメートルだけ繊維直径を増大させる。このタイプのコーティングは、７００℃を上回る温度に耐えることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｌｅｉｊｏｎ  ｍａｒｃｋｅ  ｔａｌ．，“Ｓｏｌｉｄ  ｐｏｌｙｍｅｒ  ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ−ｃｏａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｆｉｂｒｅｓ  ｆｏｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ａｎｄ  ｎｏｖｅｌ  ｍｉｃｒｏｂａｔｔｅｒｉｅｓ，”Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，８９，１４９−１５７，２０１３
【非特許文献２】Ａｓｐｅｔａｌ．，“ＲＥＡＬＩＳＡＴＩＯＮ  ＯＦ  ＳＴＲＵＣＴＵＲＡＬ  ＢＡＴＴＥＲＹ  ＣＯＭＰＯＳＩＴＥ  ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ，”２０ｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｃｏｐｅｎｈａｇｅｎ，  Ｊｕｌｙ  １９−２４，２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に照らして、本発明は、熱可塑性繊維複合構成要素の抵抗溶接から、改良された解決策を見出す目的に基づく。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、前記目的は、請求項１の特徴を有する方法、請求項１２の特徴を有する繊維複合構造、請求項１３の特徴を有する航空機または宇宙船、および請求項１４の特徴を有する繊維複合構成要素によって、達成される。
【００１０】
したがって、２つの繊維複合構成要素を抵抗溶接して繊維複合構造を得る方法が提供される。方法は、導電性繊維を２つの繊維複合構成要素の接合領域内に配置するステップであって、各導電性繊維が、電気絶縁性コーティングを有する炭素繊維を含む、配置するステップを含む。方法は、さらに、接合領域を溶接温度まで加熱し、繊維複合構成要素を接合領域内で溶融させるように電流を導電性繊維に流すステップを含む。方法は、さらに、２つの繊維複合構成要素を接合領域によって結合させて繊維複合構造を得るように接合領域を硬化させるステップを含む。
【００１１】
本発明の方法によって製造された繊維複合構造が、さらに提供される。
【００１２】
本発明の繊維複合構造を備える航空機または宇宙船が、さらに提供される。
【００１３】
本発明の方法に使用される繊維複合構成要素がさらに提供される。繊維複合構成要素は、導電性繊維を含む。導電性繊維は、それぞれの導電性繊維の少なくとも端部が繊維複合構成要素から突起するように繊維複合構成要素の接合領域内で繊維複合構成要素に一体化されている。ここでは各導電性繊維は、電気絶縁性コーティングを有する炭素繊維を含む。
【００１４】
本発明の基礎となる概念は、コーティングされた炭素繊維を、繊維複合構成要素、たとえば、プラスチック製のマトリクスと、前記マトリクスを通り抜ける炭素繊維とを有する構成要素の抵抗溶接のための導電体として使用することにある。導電性繊維は、例えば、２つの繊維複合構成要素間に配置することができる。電源を繊維の端部に適用して加熱電流をこれに流すことができる。別の例では、一方または両方の繊維複合構成要素にあらかじめ一体化されている導電性繊維を提供する。この場合、導電性繊維の端部のみがそれぞれの繊維複合構成要素から突起している。この例では、その後、２つの繊維複合構成要素が適切に配置されるとすぐに電流を導電性繊維に導入することができる。導電性繊維の電気絶縁性コーティングにより、いかなる漏出電流または実際には短絡も結果として生じさせることなく、繊維が互いに接触することが容易に可能であるため、漏出電流または類似の影響の発生を大きく低減すること、または実際にはこれを完全に回避することが可能である。こうして、熱損失を最小限に抑え、実質的に回避することができる。炭素繊維のためのこれらのコーティングは、比較的低コストおよび効率的な生産率で、大規模製造を含む方法によって、７００℃を上回る非常に高い熱抵抗を有して製造することができる。したがって、可能性として、航空機および宇宙船分野において使用するのに特に適した熱可塑性物質の溶接が含まれる。例えば、溶融点が３００℃を上回るポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を溶接することも容易に可能である。本発明のさらなる利点は、導電性繊維の炭素繊維が、繊維複合構成要素の補強繊維として直接的に役立ち、結果として不連続部または電気化学反応を伴わずに、これらの自然な構成をある程度形成できる点にある。さらに、電気絶縁性コーティングの選択は、結合挙動に対する逆効果が回避されるように、すなわち、導電性繊維の結合挙動がコーティングされていない炭素繊維の結合挙動に類似するように最適化することができる。
【００１５】
有利な実施形態およびさらなる展開が、他の従属請求項において、さらに図を参照して説明される。
【００１６】
別の展開によれば、配置するステップは、繊維複合構成要素を接合域内に互いに最も近接して接触させて配置するステップを含むことができる。したがって、繊維複合構成要素は、前記接合域において互いに溶接されて、高次の繊維複合構造を形成する。ここでは、繊維複合構成要素の形状は互いにすでに合致しており、それによってこれらを互いに（場合によっては炭素繊維をそれらの間において）接触させるだけで高品質の溶接を（たとえば、繊維複合構成要素を互いにさらに押しつけることなく）達成することが可能である。
【００１７】
導電性繊維の少なくとも一部分は、２つの繊維複合構成要素間の接合域内に配置することができる。例えば、コーティングされた炭素繊維製の織物を２つの繊維複合構成要素の１つ上に配置することができ、他の繊維複合構成要素をその織物およびその下に位置付けられた繊維複合構成要素上に配置することができる。織物は、炭素繊維の端部、すなわちそれらのそれぞれの２つの端部が、繊維複合構成要素を超えて突起するように構成することができるので、電源と端部の接続を可能にする。
【００１８】
別の展開によれば、それぞれの導電性繊維の少なくとも端部が、それぞれの繊維複合構成要素から突起するように、２つの繊維複合構成要素の接合領域内で少なくとも１つの内に一体化することができる。したがって、有利には、導電性繊維を、例えば、繊維複合構成要素の製造中にこれに直接一体化することが可能である。基本的に、導電性繊維は、従来的に使用されている、コーティングされていない炭素繊維と全く同じようにして繊維複合材料の生産において加工し、処理することができる。さらに、導電性繊維は、実際には、繊維複合構成要素の補強繊維として直接機能することができる。しかし、導電性繊維の繊維複合構成要素内への一体化を、製造後のその後の接合まで遅延させること、たとえば、導電性繊維を中に導入する通路開口部が複合構成要素内に設けられることも同様に基本的に可能である。導電性繊維は、有利には、表面の近傍における周囲において繊維複合構成要素内に一体化される。したがって、この一体化方法は、抵抗溶接中にその後利用される接合領域によって最適化され得る。例えば、導電性繊維は、表面の近傍に、および基本的にはこれに平行に、繊維複合構成要素に一体化することができ、この場合、この表面は、その後接合域として利用することができる。
【００１９】
別の展開によれば、配置するステップは、２つの繊維複合構成要素を互いに押しつけるステップを含むことができる。しかし、一部の用途では、たとえば接合域において繊維複合構成要素の一方を他方の繊維複合構成要素上に配置することによって、２つの繊維複合構成要素を接触させるだけで同様に十分になり得る。しかし、一部の用途では、力または圧力を使用して繊維複合構成要素を互いに押しつけることによって溶接の品質を改良することができる。特に、２つの繊維複合構成要素が接合域全体にわたって密接に接触し、所定の溶接温度が接合域全体にわたって適切に達成され、維持されることを確実にすることが可能である。
【００２０】
別の展開によれば、導電性繊維は、束、テープ、マット、織布、不織布、レイド・スクリム（ｌａｉｄ  ｓｃｒｉｍ）、および個々の繊維の少なくとも１つの形態で配置され得る。基本的に、導電性繊維は、当業者に知られており、繊維複合構成要素の一般的な製造から知られているさまざまな変形形態で、配置または一体化することができる。
【００２１】
別の展開によれば、方法は、さらに、溶接温度を記録するステップを含むことができる。方法は、さらに、記録された溶接温度に基づいて電流を調節するステップを含むことができる。この別の展開では、導電性繊維に流される電流は、たとえば、材料の欠陥、または繊維構成要素の配置中の取り扱い時における欠陥などのために、所定の溶接温度からの逸脱が局所的にまたは全体的に発生した場合はいつでも適切に調整することができる。
【００２２】
溶接温度は、サーモグラフィー・カメラによって記録することができる。例えば、繊維複合構成要素から発せられた赤外線を検出し、これを電気信号に変換する１つまたは複数のサーマル・イメージング・カメラを使用することが可能である。
【００２３】
溶接温度は、温度センサによって記録することができる。温度センサは、繊維複合構成要素内に一体化することが可能である。一体化された温度センサは、温度を接合領域において、または接合域において、または少なくともその近傍において直接的に測定することができるという利点がある。したがって、溶接プロセスの非常に現実的な画像を得、この画像を使用して前記プロセスの調節を最適化することが可能である。
【００２４】
別の展開によれば、溶接温度は、少なくともポリエーテルエーテルケトンの溶融点に対応することができる。特に、溶接温度は、３００℃を上回り、または実際には３８０℃を上回って、たとえば４００℃以上に設定することができ、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を確実に溶融する。ＰＥＥＫは、非常に高い溶融点を有する熱可塑性物質であり、特に航空機および宇宙船分野において利点を提供する。
【００２５】
方法の別の展開によれば、ポリマー電解質コーティングを電気絶縁性コーティングとして有する導電性繊維を使用することができる。したがって、繊維複合構成要素の別の展開によれば、電気絶縁性コーティングは、ポリマー電解質コーティングとして、特に固体ポリマー電解質コーティングとして構成することができる。例えば、ポリマー電解質コーティングは、モノメタクリル酸メトキシ・ポリエチレン・グリコールを含むことができる。これらのポリマー電解質コーティングの熱抵抗は、少なくとも７００℃まで及ぶことができ、それと同時に、コーティングは、繊維で補強された構成要素、たとえば炭素繊維で補強された熱可塑性物質に結合するための優れた結合特性を提供する。
【００２６】
別の展開によれば、電気絶縁性コーティングは、０．１マイクロメートルから１マクロメートルの範囲の厚さを有することができる。特に、電気絶縁性コーティングは、０．５マイクロメートルの厚さを有することができる。炭素繊維は、例えば、６から７マイクロメートルの直径を有することができ、したがって導電性繊維の結果生じる直径は、約７から８マイクロメートルである。
【００２７】
上記の実施形態および別の展開は、これが有用である限り、任意の所望の方法で互いに組み合わせることができる。本発明の他の可能な実施形態、別の展開、および実施はまた、明示的に言及していない、上記において、またはこれ以後本発明の例に関連して説明する本発明の特徴の組み合わせを含む。特に、当業者はまた、個々の態様を改良または補足として本発明のそれぞれの基本的な形態に加えるであろう。
【００２８】
本発明は、図に提供された本発明の例を参照して以下でより詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態による、２つの繊維複合構成要素の抵抗溶接方法に使用するための導電性繊維の概略断面図である。
【図２】図１に対応する導電性繊維を間に位置付けた繊維複合構成要素の斜視図である。
【図３】本発明の別の実施形態による、抵抗溶接方法に使用するための繊維複合構成要素の斜視図である。
【図４】図２または３に使用される２つの繊維複合構成要素の抵抗溶接方法の流れ図である。
【図５】図４からの方法によって製造される繊維複合構造を有する航空機の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
添付の図は、本発明の実施形態の理解を高めるように意図される。これらは、実施形態を示し、本説明と併用して本発明の原理および概念を説明する役割を果たす。他の実施形態および言及する利点の多くは、図から明らかである。図の要素は、必ずしも互いに関して実際の縮尺で示されているわけではない。
【００３１】
別途述べない限り、同一もしくは機能的に同一であるか、または同一の効果を有する要素、特徴、および構成要素は、いずれの場合も、図において同じ参照記号を有する。
【００３２】
図１は、本発明の実施形態による２つの繊維複合構成要素１の抵抗溶接方法Ｍに使用するための導電性繊維２の概略断面図である。
【００３３】
導電性繊維２は、電気絶縁性コーティング４が設けられた炭素繊維３を含む。電気絶縁性コーティング４は、固体ポリマー電解質コーティングとして構成される。このタイプの電気化学コーティングは、例えば、炭素繊維３を適切な機械化学浴に浸漬することによって製造することができる。特有の例では、コーティングは、モノメタクリル酸メトキシ・ポリエチレン・グリコールの重合化によって達成することができる。例えば、炭素繊維３は、６から７マイクロメートルの直径を有することができる。このタイプの固体ポリマー電解質コーティングは、非常に薄く、たとえば０．５マイクロメートルの厚さで構成することができ、導電性繊維２の結果生じる全体直径は、約７から８マイクロメートルである。このタイプのコーティングは、さらに、７００℃を超える温度に耐えることができるので、ＰＥＥＫなどの熱可塑性物質の溶接に理想的に適している。
【００３４】
導電性繊維２のこの構成は、抵抗溶接方法に使用するためのいくつかの利点を提供する。まず、導電性繊維２のこの構成は、構造、および繊維複合材料とのその適合性に関して、従来の炭素繊維のものに類似している。したがって、これを、繊維複合構成要素内の補強繊維として使用することができ、または望ましくないいかなる反応も発生させることなく、繊維複合構成要素に一体化することができる。第２に、固体ポリマー解質コーティングは、電気絶縁体として構成され、電流がそこを通って流れる複数の導電性繊維２と隣接する導電性繊維２との間にいかなる電流漏出および／または短絡も発生させることなく、導電性繊維２を他の導電性繊維２から電気的に絶縁することができる。このタイプの導電性繊維２は、さらに、ＰＥＥＫの溶接に十分な熱抵抗性のものである。２つの繊維複合構成要素１の抵抗溶接方法Ｍにおけるそのような導電性繊維２の有利な使用は、他の図を参照して以下に説明される。
【００３５】
この目的を達成するために、図２は、図１に示す導電性繊維２を有する繊維複合構成要素１の概略斜視図であり、一方で図４は、２つの繊維複合構成要素１の抵抗溶接に対応する方法Ｍの流れ図である。
【００３６】
繊維複合構成要素１は、例えば、熱可塑性物質製のマトリクスを有することができ、多数の炭素繊維によって補強される。熱可塑性物質は、例えば、約３８０℃の非常に高い溶融点を有することができるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）とすることができる。２つの繊維複合構成要素１は、同一に構成された矩形ブロックとして図２に概略的にのみ示される。特有の使用において、繊維複合構成要素１は、例えば、航空機１００、旅客機の胴体用の構造構成要素などとすることができる（図５を参照）。繊維複合構成要素１は、接合領域５内に上下に配置されており、多数の導電性繊維２が、繊維複合構成要素１間の接合域６内にシート様、格子様の配置で設けられている。導電性繊維２は、ここでは、接合領域５から横方向に突起する。繊維複合構成要素１および導電性繊維２のこの配置は、単なる一例である。基本的に、当業者は、具体的な使用に適切な導電性繊維２を、束、テープ、マット、織布、不織布、レイド・スクリム、および／または個々の繊維の形態で、シート様配置または任意の他のタイプの配置で導入することができる。
【００３７】
したがって、方法Ｍは、Ｍ１（図４を参照）として、導電性繊維２を２つの繊維複合構成要素１の接合領域５内に配置するステップを含み、この場合、繊維複合構成要素１は接合域６内でできるだけ密接して互いに接触させられ、導電性繊維２の少なくとも一部分は、２つの繊維複合構成要素１間の接合域６内に配置される。方法Ｍは、さらに、Ｍ２として、接合領域５を溶接温度まで加熱し、繊維複合構成要素１を接合領域５内で溶融させるように電流を導電性繊維２に流すステップを含む。この目的を達成するために、例えば、電源を接合領域５の外側から導電性繊維２に接続することが可能である。さらに、力および／または圧力を使用して２つの繊維複合構成要素１を互いに押しつけて、構成要素の結合を助け、温度分布の均一性を最大限にし、それぞれ、繊維複合構成要素１が接合域６全体にわたって密接に接触していることを保証することができる。
【００３８】
方法Ｍは、さらに、Ｍ３として、溶接温度を記録するステップと、Ｍ４として、記録された溶接温度に基づいて電流を調節するステップとを含むことができる。この目的を達成するために、実施形態のこの例では、サーモグラフィー・カメラ７、たとえばサーマル・イメージング・カメラが設けられる。このカメラは、溶接温度が所望の温度から逸脱した場合に、適宜、電流の局所的または全体的な調整を可能にするように溶接温度を連続的に記録する。ＰＥＥＫが、この場合、熱可塑性物質として使用されるため、溶接温度が少なくともＰＥＥＫの溶融温度を超えるように気をつけなければならない。プロセス温度として明確に使用できる溶接の温度の例は、約４００℃である。
【００３９】
最後に、方法は、Ｍ５として、２つの繊維複合構成要素１が接合領域５によって結合されて繊維複合構造１０を得るように接合領域５を硬化させるステップを含む。導電性繊維２の突起端部は除去することができる。この繊維複合構造１０は、例えば、航空機１００のより高次の構造構成要素とすることができる。図５は、例えば、本発明の方法Ｍによって製造された強化要素、ストリンガー、横材、外装セクション、天井パネル、床パネルおよび／または壁パネルなどの繊維複合構造１０が中に導入されている航空機１００を示す。
【００４０】
したがって、説明する方法Ｍにより、効率的であり、容易に自動化できる抵抗溶接方法によって、２つの繊維複合構成要素１から繊維複合構造１０を製造することが可能である。炭素繊維３製のコアを有する導電性繊維２は、ここでは導電体としての（すなわち溶接のために熱を生成する抵抗の供給源として）役割を果たし、個々の導電性繊維２は、電気絶縁性コーティング４によって互いから絶縁されている。漏出電流および望ましくない熱損失がこうして防止される。金属格子または類似の不利な材料を使用する必要はない。その代わりに、高い適合性のコーティングを有する炭素繊維３が使用され、これらは、いかなる不利な結果を生じさせることもなく繊維複合構成要素１に結合することができ、さらに、前記構成要素を補強する役割を果たすことができる。
【００４１】
図３は、本発明の別の実施形態による抵抗溶接方法Ｍにおいて使用するための繊維複合構成要素１の概略斜視図である。
【００４２】
図２に示す実施形態とは異なり、この例では、導電性繊維２は、これらの端部が繊維複合構成要素１から突起するように接合領域５内で繊維複合構成要素１に一体化されている。図３では、導電性繊維２は、単なる例として、それぞれの繊維複合構成要素１の表面の近傍において互いに平行に並んで配置されている。この実施形態では、表面は接合域６の役割を果たす。接合域６では、２つの繊維複合構成要素１は、電流を導電性繊維２に流す前に互いに最も近接して接触させて置かれる（図３の矢印を参照）。例えば、導電性繊維２は、前記構成要素の製造中、繊維複合構成要素１に直接一体化することができ、補強することができる。しかし、基本的に、導電性繊維２の繊維複合構成要素１への一体化を、製造後のその後の接合まで遅らすことも同様に可能である。繊維複合構成要素１が互いに最も近接して接触して置かれるとすぐに、電流が導電性繊維２に流され、それによって繊維複合構成要素１は、その後、互いに溶接される。この実施形態では、例えば、温度センサ８を使用して溶接温度を記録することができる。この温度センサ８は、それぞれ、導電性繊維２の近傍において繊維複合構成要素１に一体化されているので、接合領域５内の温度を直接決定することができる。接合領域５の硬化Ｍ５の後、導電性繊維２の突起する端部を、たとえば切断することによって除去することができる。
【００４３】
基本的に、本発明は、説明する実施形態に制限されない。例えば、図２および３からの２つの実施形態は、導電性繊維２の一部分を繊維複合構成要素１間に配置することが可能であり、また一方で、導電性繊維２の別の部分を製造中、あらかじめ繊維複合構成要素１内に一体化することができるように互いに組み合わせることもできる。
【００４４】
簡潔にするために、さまざまな特徴が、上記の詳細な説明では１つまたは複数の例においてまとめられている。しかし、本明細書では、上記の説明が単に例示的であり、制限的ではないことは明らかである。これは、さまざまな特徴および本発明の例の代替策、改変形態、および等価物のすべてを網羅する役割を果たす。上記の説明を考慮した後、当業者は、自身の技術的知識に基づいて多くの他の例をただちに直接的に考察するであろう。
【００４５】
本発明の例は、本発明の基礎となる原理の可能な限り最適な説明および前記原理の実際の使用の可能性を提供する目的で選択され、説明されている。したがって、当業者は、意図する用途に関連して、本発明およびさまざまな本発明の例の改変および使用を最適化することができる。特許請求の範囲、および本説明においても、用語「含む」および「有する」は、「備える」の意味とともに中立用語として使用される。さらに、用語「ある（ａ）」および「１つ（ｏｎｅ）」の使用は、原則として、説明された複数の特徴および構成要素を排除することは意図していない。
【符号の説明】
【００４６】
１  繊維複合構成要素
２  導電性繊維
３  炭素繊維
４  電気絶縁性コーティング
５  接合領域
６  接合域
７  サーモグラフィー・カメラ
８  温度センサ
１０  繊維複合構造
１００  航空機
Ｍ  方法
Ｍ１  方法ステップ
Ｍ２  方法ステップ
Ｍ３  方法ステップ
Ｍ４  方法ステップ
Ｍ５  方法ステップ
【図１】
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【図２】
2019081353.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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