(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金（ＳＭＡ）シェル（１０３）であって、長手方向の軸（Ｌ）、前記長手方向の軸（Ｌ）に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体（１０２）と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル（１０３）；並びに
前記内装内に配置され、かつ前記ＳＭＡシェル（１０３）に接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）であって、前記ＳＭＡシェル（１０３）の前記外側輪郭と前記硬化されるべき構造体（１０２）との間の相互作用圧力（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）をもたらす前記ＳＭＡシェル（１０３）に抗する圧力を加えるように構成され、前記外側輪郭は、前記硬化されるべき構造体（１０２）の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）を備え、
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）は、実質的に正弦曲線の構成に配置された少なくとも１つのＳＭＡ要素を更に備える、マンドレル（１０）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのＳＭＡ要素は、不均等に間隔が空けられた湾曲を有する実質的に正弦曲線の構成に配置され得る、請求項１に記載のマンドレル（１０）。
【請求項３】
形状記憶合金（ＳＭＡ）シェル（１０３）であって、長手方向の軸（Ｌ）、前記長手方向の軸（Ｌ）に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体（１０２）と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル（１０３）；並びに
前記内装内に配置され、かつ前記ＳＭＡシェル（１０３）に接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）であって、前記ＳＭＡシェル（１０３）の前記外側輪郭と前記硬化されるべき構造体（１０２）との間の相互作用圧力（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）をもたらす前記ＳＭＡシェル（１０３）に抗する圧力を加えるように構成され、前記外側輪郭は、前記硬化されるべき構造体（１０２）の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）を備え、
第２のＳＭＡシェル（１０８）であって、前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）は、前記ＳＭＡシェル（１０３）と前記第２のＳＭＡシェル（１０８）との間に配置され、かつ前記ＳＭＡシェル（１０３）及び前記第２のＳＭＡシェル（１０８）に接続される、第２のＳＭＡシェル（１０８）を更に備える、マンドレル（１０）。
【請求項４】
前記第２のＳＭＡシェル（１０８）に接続され、かつ前記硬化されるべき構造体（１０２）と前記ＳＭＡシェル（１０３）の前記外側輪郭との間で、前記長手方向の軸（Ｌ）に沿って、軸方向の圧力をもたらすように構成されるＳＭＡフィン（１０６）を更に備える、請求項３に記載のマンドレル（１０）。
【請求項５】
前記ＳＭＡフィン（１０６）に接続され、かつ前記長手方向の軸（Ｌ）に沿って前記ＳＭＡフィン（１０６）を安定化するように構成される軸方向に延伸するハブ（１０７）を更に備える、請求項４に記載のマンドレル（１０）。
【請求項６】
前記ＳＭＡフィン（１０６）のうちの少なくとも１つ、及び前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）は、前記ＳＭＡシェル（１０３）に抗する種々の圧力領域（Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６）をもたらすように構成される、請求項４に記載のマンドレル（１０）。
【請求項７】
形状記憶合金（ＳＭＡ）シェル（１０３）であって、長手方向の軸（Ｌ）、前記長手方向の軸（Ｌ）に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体（１０２）と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル（１０３）；並びに
前記内装内に配置され、かつ前記ＳＭＡシェル（１０３）に接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）であって、前記ＳＭＡシェル（１０３）の前記外側輪郭と前記硬化されるべき構造体（１０２）との間の相互作用圧力（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３）をもたらす前記ＳＭＡシェル（１０３）に抗する圧力を加えるように構成され、前記外側輪郭は、前記硬化されるべき構造体（１０２）の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）を備え、
前記ＳＭＡシェル（１０３）に接続された長手方向のＳＭＡ作動部材（１０９）を更に備え、前記長手方向のＳＭＡ作動部材（１０９）は、マンドレル（１０）の長手方向の曲げ又は前記長手方向の軸（Ｌ）の周りのねじりのうちの１以上をもたらすように構成される、マンドレル（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）は、前記ＳＭＡシェル（１０３）上に半径方向外向きの圧力をもたらす、請求項１、３または７に記載のマンドレル（１０）。
【請求項９】
前記ＳＭＡシェル（１０３）は、少なくとも第１の内装領域及び第２の内装領域を成形するために、前記長手方向の軸（Ｌ）に関して半径方向及び長手方向のうちの１以上において、実質的に非一様な断面を有し、前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材（１０４）は、前記第１の内装領域及び前記第２の内装領域において、前記ＳＭＡシェル（１０３）に抗して実質的に同じ圧力を加えるように構成される、請求項１、３または７に記載のマンドレル（１０）。
【請求項１０】
複合構造体（１０２）を成形する方法であって：
硬化されるべき前記複合構造体（１０２）を形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレル（１０）の周りに配置すること；
前記ＳＭＡマンドレル（１０）のうちの少なくとも１つのＳＭＡ部材（１０９）を用いて、前記ＳＭＡマンドレル（１０）の外側輪郭表面によって、前記硬化されるべき複合構造体（１０２）へ圧力が移送されるように、前記ＳＭＡマンドレル（１０）のＳＭＡシェル（１０３）に抗して前記圧力を加えることを含み、前記外側輪郭は、前記複合構造体（１０２）の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有し、
前記ＳＭＡ部材（１０９）は、前記ＳＭＡシェル（１０３）に接続された長手方向のＳＭＡ作動部材（１０９）である、方法。
【請求項１１】
前記圧力は、前記ＳＭＡマンドレル（１０）の長手方向の軸（Ｌ）に関して複数の方向に加えられる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記硬化されるべき複合構造体（１０２）上に作動シェル（１０１）を配置することを更に含み、前記ＳＭＡマンドレル（１０）は、前記作動シェル（１０１）に抗して前記硬化されるべき複合構造体（１０２）の圧縮をもたらす、請求項１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例示的な実施形態の側面は、概して、硬化された構造体を成形することにおいて使用されるマンドレルに関し、特に、形状記憶合金アクチュエータを有するマンドレルに関する。
【背景技術】
【０００２】
マンドレルは、しばしば、製造される製品を形作ることが必要とされる場合に採用される。マンドレルは、硬化され、かつ形作られる製品、例えば、硬化された組物複合構造体、熱可塑性プラスチック、樹脂構造体、又は任意の他の適切な若しくは類似の材料を生成するように構成され得る。マンドレルは、しばしば、硬化プロセスの間の硬い作動シェル若しくはフォーム（ａ  ｒｉｇｉｄ  ａｃｔｕａｔｉｏｎ  ｓｈｅｌｌ  ｏｒ  ｆｏｒｍ）に抗して、材料（例えば、複合材料）上に作動を提供することによって、材料を望ましい形又は構成に形作るように構成され得る。複合材料及び作動シェル若しくはフォームに抗してマンドレルによって加えられる圧力は、仕上げられた複合材料の所定の形、形状、又は構成の形成を可能にし得る。現在、複合材料の形成において採用される先行技術のマンドレルは、しばしば、硬い作動シェルに抗して複合材料上に作動圧力を提供するために、マンドレル内での化学反応を採用する。例えば、化学反応は、作動シェル若しくはフォーム内でシリコンを使用する溶融性の膨張可能なマンドレル、又はマンドレルを用いて作動圧力を生成する任意の他の適切な手段を介して、取得され得る。しかしながら、この方法は、いくつかの欠点を提示する。図１を参照すると、化学的に作動されたマンドレルによって成形された形作られた複合構造体の幾つかの例が示されている。従来のマンドレルを作動する化学反応は、作動シェルの内装に沿って一様な圧力を提供するのに十分ではない可能性がある。非一様な圧力は、従来のマンドレルによって成形された複合構造体において、一様な厚さを生み出すことにおける困難さをもたらし得る（例えば、図１Ａから図１Ｃを参照）。
【０００３】
従来のマンドレルを作動する化学反応は、また、従来のマンドレルによって加えられる圧力の精密な制御に関する問題を提示し得る。化学反応の性質のために、従来のマンドレルによって適用される圧力は、一様ではなく、かつ制御することが困難である。従来のマンドレルの形が複雑であり、かつ非一様な断面を有するところでは、化学反応がマンドレルを作動する原因となる場合に、マンドレルの全体の長さに沿って一定の圧力を提供することは、しばしば、困難であり得る（例えば、図１Ｃを参照）。
【発明の概要】
【０００４】
したがって、複合構造体を硬化するための形状記憶合金アクチュエータを有するマンドレルは、上述の懸念に対処することが企図され、有用である。
【０００５】
本開示の１以上の側面において、マンドレルが開示される。形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、長手方向の軸、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装内に配置され、かつＳＭＡシェルと接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材であって、ＳＭＡシェルの外側輪郭と硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらすＳＭＡシェルに抗する圧力を加えるように構成され、外側輪郭は、硬化されるべき構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有するマンドレルである。
【０００６】
本開示の１以上の側面において、マンドレルが開示される。第１の形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、長手方向の軸、外側輪郭を有し、かつ内装空間を成形し、外側輪郭が硬化されるべき複合材と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装空間内に配置され、かつ第１のＳＭＡシェルに抗して膨張圧力の領域をもたらすように構成され、かつ硬化されるべき複合材への膨張圧力の移送をもたらす、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有するマンドレルである。
【０００７】
本開示の１以上の側面において、硬化されるべき複合構造体を成形する方法が開示される。硬化されるべき複合構造体を形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレルの周りに配置すること、並びにＳＭＡマンドレルの少なくとも１つのＳＭＡ部材を用いて、ＳＭＡマンドレルの外側輪郭表面によって硬化されるべき複合構造体へ圧力が移送されるように、ＳＭＡマンドレルのＳＭＡシェルに抗して圧力を加えることであって、外側輪郭は、複合構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、圧力を加えることを含む方法である。
【０００８】
本開示の１以上の側面において、形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレルを用いて構造体上の圧力を調整する方法が開示される。硬化プロセスの間に硬化されるべき複合構造体の形状を画定すること、複合構造体のための硬化プロセスに対する圧力及び温度を識別すること、ＳＭＡマンドレルを識別された圧力及び温度に合致させることによってＳＭＡマンドレルを設計することであって、ＳＭＡマンドレルは、複合構造体の硬化された形状に輪郭が合わされる、設計すること、並びにＳＭＡマンドレルを組み立て、ＳＭＡマンドレルの輪郭が合わされた外側表面が複合構造体と相互作用するように組み立てられたＳＭＡマンドレルを複合構造体内に配置すること、及び複合構造体を硬化することを含む方法である。
【０００９】
本開示の１以上の側面において、複合構造体を成形するためのシステムが開示され、システムは、作動シェルであって、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び複合構造体の所定の硬化された形に対応する内装輪郭を有する、作動シェル、長手方向の軸、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び所定の形を有する外側輪郭を有する形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、硬化されるべき複合構造体と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装内に配置され、かつＳＭＡシェルと接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材であって、複合構造体を硬化するために複合構造体を圧縮するため、及び複合構造体の所定の硬化された形をもたらすために、ＳＭＡシェルの外側輪郭と硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらすＳＭＡシェルに抗する圧力を加えるように構成され、外側輪郭は、硬化されるべき構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有する。
【００１０】
本開示の上述の実施例は一般論として説明されており、以下で添付図面を参照するが、それらは必ずしも正寸で描かれているわけではなく、複数の図を通して、類似の参照記号は同一又は類似の部分を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】従来のマンドレルを用いて生成された先行技術の複合構造体の例示的な図である。
【図１Ｂ】従来のマンドレルを用いて生成された先行技術の複合構造体の例示的な図である。
【図１Ｃ】従来のマンドレルを用いて生成された先行技術の複合構造体の例示的な図である。
【図２】本開示の側面による形状記憶合金マンドレルを示す例示的な断面図である。
【図２Ａ】本開示の側面による正弦曲線の形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図２Ｂ】本開示の側面による正弦曲線の形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図２Ｃ】本開示の側面による正弦曲線の形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図２Ｄ】本開示の側面による正弦曲線の形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図３】本開示の側面による別の形状記憶合金マンドレルを示す例示的な断面図である。
【図３Ａ】本開示の側面による形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図３Ｂ】本開示の側面による形状記憶合金の作動部材の例示的な断面図である。
【図４】本開示の側面による形状記憶合金の作動部材のデザインを示す図である。
【図４Ａ】本開示の側面による形状記憶合金の作動部材を示す例示的な図である。
【図４Ｂ】本開示の側面による形状記憶合金の作動部材を示す例示的な図である。
【図４Ｃ】本開示の側面による種々の断面形を有する形状記憶合金マンドレルの例示的な図である。
【図４Ｄ】本開示の側面による種々の断面形を有する形状記憶合金マンドレルの例示的な図である。
【図４Ｅ】本開示の側面による種々の断面形を有する形状記憶合金マンドレルの例示的な図である。
【図５】本開示の側面による複合材硬化プロセスを示す例示的な流れ図である。
【図６】本開示の側面による形状記憶合金マンドレルの設計を示す例示的な流れ図である。
【図７】本開示の側面による航空機の製造及び保守方法の流れ図である。
【図８】本開示の側面による航空機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
上で言及されたブロック図の中において、もしそうであるならば、様々な要素及び／又は構成要素を接続する実線は、機械的、電気的、流体的、光学的、電磁的、及び他の結合、及び／又はそれらの組み合わせを表現し得る。本明細書の中において使用されるように、「結合された」は、間接的のみならず直接的に関連することを意味する。例えば、部材Ａは部材Ｂと直接的に関連し得、又は例えば別の部材Ｃを介して、間接的にそれらが関連し得る。ブロック図の中で描かれているこれら以外の結合又は接続もまた存在し得る。様々な要素及び／又は構成要素を接続する点線は、もしそうであるならば、機能及び目的の点で実線によって表されているものに類似した結合又は接続を表す。しかし、点線によって表された結合は、選択的に提供され得るか、又は開示の代替的な若しくは随意の側面に関し得る。同様に、点線で表された要素及び／又は構成要素は、もしそうであるならば、本開示の代替的な又は随意の側面を示す。環境的な要素は、もしそうであるならば、点線で表される。
【００１３】
上で言及されたブロック図の中において、ブロックはまた、作動及び／又は作動の部分を表現し得る。様々なブロックを接続する線は、任意の特定の順序を意味せず、又は作動若しくは作動の部分の依存関係を意味しない。
【００１４】
以下の説明において、開示されている概念の完全な理解を提供するために、多数の特定の詳細が明記されるが、その概念は、これらの特定事項の一部又は全てがなくとも、実践され得る。他の事例においては、開示を不必要に分かりにくくすることを避けるために、既知のデバイス及び／又はプロセスの詳細が省略されている。幾つかの概念は具体的な実施例との関連において説明される一方で、これらの実施例は限定的であることを企図しないことが理解されるだろう。全ての数字、温度などは、「概ね」の値であり、かつ例示的な目的に対してのみ提供される。全ての具体的な数字、温度、及び任意の他の具体的な情報は、多かれ少なかれの値であり、又は任意の適切な数字若しくは温度であり得る。
【００１５】
本書の「一実施例」又は「一側面」への言及は、実施例又は側面に関連して説明される１以上の特徴、構造又は特性が、少なくとも１つの実行形態に含まれることを意味する。明細書内に頻出する「一実施例」又は「一側面」という表現は、同一の実施例又は側面を表し得るか、又はそうではないこともある。
【００１６】
今度は図２を参照すると、構造体硬化プロセスのための圧密ユニット１００（すなわち、複合構造体を硬化するためのユニット）の形状記憶合金マンドレル１０が示されている。形状記憶合金（さもなければＳＭＡ、スマートメタル、記憶金属、及び記憶合金として知られる）は、特定の変化に応答して、形、位置、剛性、及び任意の数の機械的特性を変えることができる金属の一分類である。例えば、特定のＳＭＡに対して、機械的特性における変化は、温度の変化又は電磁場に対する暴露に応答し得る。ＳＭＡマンドレルは、例えば、ＳＭＡ構造体が特定の温度に晒される場合に、特定の条件が満たされる場合、「記憶された」形に戻るそれらの特性のために、化学反応マンドレルに対する固体の状態の代替物となり得る。ＳＭＡは、特定の金属的な特性を妥協することなしに、マルテンサイトからオーステナイトの状態への遷移（及びその反対）のフェーズの間に、制御されたやり方で機能するために、ＳＭＡ構造体を「訓練（ｔｒａｉｎｉｎｇ）」することによって特定の位置において特定の圧力を提供するように調整され得る。適切に調整された場合、ＳＭＡ構造体は、マルテンサイトとオーステナイトとの間で遷移する際に、変位の間に高い圧力を加え得、かつ従来（すなわち、化学反応ベース）のマンドレルよりも速く変位得る。例えば、ＳＭＡ構造体の変位によって提供される圧力は、フェーズの遷移の間に取り囲んでいる構造体に対して約１００Ｋｓｉ（又はそれ以上）までであり得る。更に、ＳＭＡ構造体が機械的に作動する際に、内側から外側へ又は外側から内側へ、作動の間の変位が、圧力に対して化学反応に依存する従来のマンドレルと違って、制御されたやり方で実行され得る。
【００１７】
例えば、ＳＭＡは、所定の状態の下で可逆な固体の状態のフェーズを披歴するニッケルチタニウム合金を含み得る。フェーズの遷移の間に、合金は、構造的なレベルにおいて形における明白かつ可逆な変化を経験し得、材料を硬化させることに対して適切な可逆特性及び性能を生み出す。ニッケルチタニウム合金に対するフェーズの遷移は、近似的に摂氏２０から３０度の範囲の温度にわたり生じ得、かつ合金は、遷移温度が比較的高く（近似的に摂氏６０から８０度）又は比較的低く（近似的に摂氏２０度から０度）になることを可能にするように前処理が行われ得る。しかしながら、本開示の代替的な側面において、任意の適切な形状記憶合金又は材料は、亜鉛、銅、金、及び鉄のＳＭＡを含んで、ＳＭＡマンドレルとして機能するように構成され得るが、それらに限定されるものではない。本開示の代替的な側面において、形状記憶ポリマーがまたＳＭＡマンドレルとして機能するように構成され得る。
【００１８】
図２及び図２Ｂを再び参照すると、形状記憶合金マンドレル１０は、軸方向に延伸するハブ１０７を有し、それは、形状記憶合金マンドレル１０の長手方向の軸Ｌに実質的に沿って延伸するように配置される。軸方向に延伸するハブ１０７は、任意の適切な材料から作られ得る。本開示の一側面において、軸方向に延伸するハブ１０７は、高い温度又は高い圧力の状況に耐えることができる金属又は他の材料から成り得る。本開示の別の側面において、軸方向に延伸するハブ１０７は、また、ＳＭＡから成り得、それは硬化プロセスの間に作動を提供し得る。
【００１９】
形状記憶合金マンドレル１０は、また、軸方向に延伸可能なハブ１０７が形状記憶合金のフィン１０６を半径方向に支持し、かつそこから形状記憶合金のフィン１０６が作動し得るプラットフォーム（例えば、共通ベース）を提供するように、軸方向に延伸可能なハブ１０７に連絡可能に相互作用し、接続し、又はさもなければ取り付けられる形状記憶合金のフィン１０６を有する。開示される実施形態の一側面において、形状記憶合金のフィン１０６（以後、「ＳＭＡフィン１０６という」）は、軸方向に延伸するハブ１０７から半径方向に延伸し得る。開示される実施形態の他の側面において、ＳＭＡフィン１０６は、任意の適切な方向における延伸のために軸方向に延伸するハブ１０７に接続され得る。ＳＭＡフィン１０６は、形状記憶材料、例えば、上述された任意の形状記憶材料から成る。ＳＭＡフィン１０６が軸方向に延伸するハブ１０７に接続されるので、作動の間に、ＳＭＡフィン１０６は、ＳＭＡフィン１０６がマルテンサイトとオーステナイトとの間で遷移する際に、軸方向に延伸するハブ１０７から外側へ半径方向の圧力を加え得る。開示される実施形態の一側面において、ＳＭＡフィン１０６は、半径方向に実質的に一様な圧力を提供するために、作動の間に半径方向に延伸し得る。本開示の他の側面において、ＳＭＡフィン１０６は、半径方向、軸方向、及びねじり方向のうちの１以上に沿うことを含んで、任意の適切な方向において圧力を提供し得る。本実施形態の他の側面において、ＳＭＡフィン１０６のうちの各々は、硬化又は強化プロセスの間に、種々のレベルの半径方向の圧力又は種々のレベルの変位を提供するために、調整又は訓練され得る。ＳＭＡフィン１０６のうちの各々によって加えられる種々の半径方向の圧力は、例えば、形状記憶合金マンドレル１０を用いて複雑な形を成形することを容易にし得る。形状記憶合金マンドレル１０が複雑な断面形状を有する複雑な形を成形し得るところでは、形状記憶合金のフィン１０６の種々のレベルの変位が、実質的に一様な厚さの複合構造体を成形するために、形状記憶合金マンドレル１０の内側周囲に沿った実質的に一様なレベルの圧力を可能にし得る。開示される実施形態の他の側面において、ＳＭＡフィン１０６のうちの各々によって加えられる種々の半径方向の圧力及び変位は、また、複合構造体の種々のポイント又は領域が、複合構造体上のマンドレルによって加えられる種々のレベルの半径方向の圧力によって形成され得るところの、形の形成を容易にし得る。本開示の他の側面において、ＳＭＡフィン１０６は、また、以下により詳細に議論される作動シェル１０１の内装周囲に沿って、種々の領域の圧力（すなわち、非一様な圧力）を提供し得る。例えば、図２Ｃを参照すると、ＳＭＡマンドレル１０は、複合構造体１０２上の第１の圧力領域（Ｐ１）、第２の圧力領域（Ｐ２）、及び第３の圧力領域（Ｐ３）などの、種々の圧力領域を提供している。本開示の一側面において、種々の圧力領域は、長手方向の軸の周りに（すなわち、形状記憶合金マンドレル１０の周囲の周りに）軸方向に配置され得る。しかしながら、本開示の他の側面において、種々の圧力領域は、周囲の周りに（すなわち、圧密ユニット１００の周囲の１以上の部分に沿って）配置され得る。これは、図２Ｄにおいて見ることができ、ＳＭＡマンドレル１０は、複合構造体１０２の周囲の種々の部分上に、種々の圧力領域Ｐ４、Ｐ５、及びＰ６を提供し得る。開示される実施形態の更に別の側面において、ＳＭＡフィン１０６のうちの各々によって加えられる種々の半径方向の圧力及び変位は、また、同時ではなくて温度によって順番に作動するように訓練され、又は調整され得る。例えば、ＳＭＡフィン１０６のうちの各々は、それらのそれぞれのフェーズ遷移温度に到達して、ＳＭＡフィン１０６の作動の更なる調整を提供するので、温度が変化すると、ＳＭＡフィン１０６の種々の組は別々に作動し得る（例えば、種々の時間及び／又は種々の方向において作動する）。
【００２０】
図２及び図２Ｂを再び参照すると、ＳＭＡフィン１０６は、内側制御層／第２のＳＭＡシェル１０８が、ＳＭＡフィン１０６によって支持されるように、内側制御層又は第２のＳＭＡシェル１０８に結合される。内側制御層／第２のＳＭＡシェル１０８は、ＳＭＡフィン１０６とＳＭＡ作動部材１０４との間の境界層として機能するように構成され得る。内側制御層／第２のＳＭＡシェル１０８は、ＳＭＡ材料を含んで、任意の適切な材料（すなわち、高い温度及び高い圧力の状況を取り扱うことができる任意の材料）から作られ得る。本開示の一側面において、内側制御層／第２のＳＭＡシェル１０８は、ＳＭＡフィン１０６によって加えられる半径方向の圧力を均等に分散することを補助することができる。
【００２１】
形状記憶合金の作動部材１０４（以後、「ＳＭＡ作動部材１０４」という）は、形状記憶合金マンドレル１０の付加的な形状記憶合金の作動要素である。ＳＭＡ作動部材１０４は、例えば、上で説明されたもの若しくは任意の他の適切なＳＭＡ材料などの、ＳＭＡ材料から作られた付加的なＳＭＡ要素を含み得る。図２及び図２Ａにおいて見られ得るように、ＳＭＡ作動部材１０４は、実質的に正弦曲線の構成において配置され得る。正弦曲線の構成は、実質的に等しく間隔が空けられた湾曲を有する正弦曲線形において構成されたＳＭＡ要素から成り得る。しかしながら、本開示の他の側面において、実質的に不規則に間隔を空けられた湾曲を有する実質的に正弦曲線の構成が、また、可能である（図４Ｂの１０４Ｂを参照）。実質的に正弦曲線の構成は、形状記憶合金マンドレル１０の周囲の断面に沿って、半径方向、軸方向、及びねじり方向のうちの１以上にわたる調整された制御を可能にし得る。正弦曲線の構成は、形状記憶合金マンドレル１０の断面の具体的なポイントにおいて、具体的なレベルの半径方向の圧力及び変位の精密な調整を可能にし得る。正弦曲線の構成は、また、形（すなわち、複雑な形）における非一様な断面を横断してさえ、ＳＭＡ作動部材１０４を介して一定な圧力の適用を可能にし得る。しかしながら、開示される実施形態の他の側面において、ＳＭＡ作動部材１０４は、また、ＳＭＡフィン１０６に関して上述したようなやり方において、作動シェル１０１の内装周囲に沿って、種々の圧力領域（すなわち、非一様な圧力）を提供し得る。本開示の一側面において、種々の圧力領域は、長手方向の軸の周りに（すなわち、形状記憶合金マンドレル１０の周囲の周りに）軸方向に配置され得る。しかしながら、本開示の他の側面において、種々の圧力領域は、周方向に（すなわち、周囲の一部分にわたり)配置され得る。ＳＭＡ作動部材１０４が、種々の温度の下で、又はＳＭＡフィン１０６と比較した条件の下で作動するように訓練され得ることは、注意されるべきである。これは、作動圧力のより具体的な調整を可能にする。例えば、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４は、複合材硬化プロセスの間に温度が変化すると、連続的に（例えば、同時ではなくて、他のものの前に１つのものが）作動し得る。今度は、図４を参照すると、ＳＭＡ作動部材１０４に対する設計のプロセスを示す図が示されている。図４は、具体的に、フェーズの遷移プロセスの間に具体的なレベルの変位及び移動を得るために、実質的に正弦曲線のＳＭＡ部材１０４を調整することによって得られ得る、ＳＭＡ作動部材１０４の変位の程度及び角度にわたる制御のレベルを示す。図４において見られ得るように、第１の作動状態４０１及び第２の作動状態４０２における実質的に正弦曲線のＳＭＡ作動部材１０４が、様々な作動状態４０３の重なりと同様に示されている。今度は図４Ａを参照すると、正弦曲線のＳＭＡ作動部材１０４の作動されたフォームが示されている。今度は図４Ｂを参照すると、ＳＭＡ作動部材１０４は、形状記憶合金の作動部材１０４の表面に沿って変位及び圧力を具体的に調整し得る、実質的に不均等に間隔を空けられた湾曲を有する準不規則な正弦曲線の構成４０５を有し得��。図４、図４Ａから図４Ｂにおいて示されるＳＭＡ作動部材１０４は、単純で、急速で、かつ効率的な製造技術を可能にし得、その製造技術は、形状記憶合金マンドレル内の制御された圧密圧力を提供し、かつ複雑な複合部品形状を製造する場合に一様な厚さを生み出す。以下で更に議論される付加的なＳＭＡ作動部材１０９、及び本明細書の中において開示される任意の他のＳＭＡ要素と同様に、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４を含んで、ＳＭＡマンドレル１０の全てのＳＭＡ要素が、集団的に「ＳＭＡアクチュエータ」として言及され得ることは、注意してほしい。前に述べたように、ＳＭＡアクチュエータは、ＳＭＡマンドレル１０の外側輪郭と硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらし、かつ硬化されるべき構造体の所定の硬化された形状に対応する所定の作動された形を有する。
【００２２】
再び図２及び図２Ｂを参照すると、ＳＭＡ作動部材１０４は、実質的に作動シェル１０１の内側表面１０１ａの周りに配置されている。作動シェル１０１は、長手方向の軸ＬをＳＭＡマンドレル１０と分かち合う実質的に硬いシールド又はフォームであり得、かつ内側表面１０１ａは、長手方向の軸Ｌに沿って延伸する。作動シェル１０１は、金属又は任意の他の適切な硬い材料から作られ得る。本開示の１つの側面において、作動シェル１０１を成形する材料は、複合構造体の硬化プロセスの間の高温の下でさえ硬く成り得る。作動シェル１０１を成形する材料は、また、複合構造体に対する硬化プロセスの間の圧力に耐えるのに十分な適切な硬さを有し得る。しかしながら、本開示の他の側面において、作動シェル１０１は、また、複合材の硬化プロセスの間に付加的な圧力を提供し得るＳＭＡ材料から成り得る。内側表面１０１ａは、硬化されるべき複合構造体１０２と相互作用（例えば、実質的に接触）し得る。作動シェル１０１は、硬化プロセスの間に複合構造体１０２がとる所定の形態又は形を提供する内側表面１０１ａを有し得る。形状記憶合金の作動部材１０４及びＳＭＡフィン１０６は、硬化プロセスの間に作動シェル１０１の内側周囲１０１ａに抗して複合構造体１０２が圧すように、複合構造体１０２に抗する半径方向外向きの圧力を提供し、複合構造体１０２は硬化に後に作動シェル１０１の所定の形と合致する。ＳＭＡ作動部材１０４及びＳＭＡフィン１０６によって生成される圧力は、作動シェル１０１に抗する複合構造体１０２の硬化を容易にし得る。本開示の一側面において、作動シェル１０１は、図２において示されるように、実質的に円形の断面を有し得る。しかしながら、本開示の他の側面において、作動シェル１０１は、実質的に任意の適切な形態又は形をとり得る（例えば、作動シェル１０１の付加的な例示的断面に対する図４Ｃから図４Ｅを参照せよ）。
【００２３】
上述したように、硬化されるべき複合構造体１０２は、硬化プロセスの間に、形状記憶合金の作動部材１０４と作動シェル１０１の間に位置決めされ得る。本開示の一側面において、形状記憶合金マンドレル１０は、硬化プロセスの間に、ＳＭＡ作動部材１０４によって加えられる一様な圧力分布を提供するために、ＳＭＡ作動部材１０４と複合構造体１０２との間に、任意の適切な材料（例えば、ＳＭＡ材料）の（図３において示される）外側境界層又は第１のＳＭＡシェル１０３を有する。開示される実施形態の一側面において、ＳＭＡ作動部材１０４は、第１のＳＭＡシェル１０３と第２のＳＭＡシェル１０８との間に配置され、かつそれらに接続される。外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３は、内装空間を成形する内装を有する。外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３は、複数の内装領域において、例えば、第１の内装領域（Ｒ１）及び第２の内装領域（Ｒ２）（例えば、図５のブロック５０４を参照）を成形するために、長手方向の軸に関する半径方向及び長手方向のうちの１以上において実質的に非一様な断面を有し得る。しかしながら、他の側面において、外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３は、任意の適切な断面をとり得る。外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３は、外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３からの複合構造体１０２の解放、及びそれ故、ＳＭＡマンドレル１０からの解放を可能にするために、任意の適切な構成を有し得る。外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３は、長手方向の軸ＬをＳＭＡマンドレル１０と分かち合う。複合構造体１０２は、マンドレルによって硬化され得る、又は成形され得る任意の適切な構造体であり得る。例えば、複合構造体１０２は、マンドレルによって硬化され得、かつ形作られ得る組物複合構造体であり得る。本開示の代替的な一側面において、複合構造体１０２は、任意の適切な材料、例えば、熱可塑性プラスチック、樹脂構造体、金属、又はマンドレルによって、形作られ、成形され、若しくは硬化され得る任意の他の材料であり得る。硬化プロセスの間に、圧密圧力が、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４によって、複合構造体１０２上の半径方向若しくは軸方向に沿って加えられ得る。ＳＭＡマンドレル１０が硬化プロセスの間に作動される場合、ＳＭＡマンドレル１０の外側輪郭は、複合構造体１０２の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有し得る。
【００２４】
今度は図３を参照すると、圧密ユニット１００ＡのＳＭＡマンドレル１０Ａの別の側面が示されている。図３の構造体は、図２に示される構造体と実質的に対応し得る。開示される実施形態の一側面において、ＳＭＡ作動マンドレル１０は、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４に加えて、任意の数の長手方向のＳＭＡ作動部材１０９を有する。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、実質的に長手方向の軸Ｌに沿って延伸し、かつ外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３を介してＳＭＡ作動部材１０４と相互作用し、第２の境界層／境界ＳＭＡシェル１１０を介して複合構造体１０２と相互作用する。外側境界層／第１のＳＭＡシェル１０３及び第２の境界層／境界ＳＭＡシェル１１０は、硬化プロセスの間に、ＳＭＡ作動部材１０４及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９の変位の間に、半径方向及び／又は軸方向の圧力の一様な分布を可能にし得る。前に述べたように、ＳＭＡアクチュエータは、第２の境界層／境界ＳＭＡシェル１１０の外側輪郭と、硬化されるべき複合構造体１０２との間の相互作用圧力をもたらし、かつ硬化されるべき複合構造体１０２の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する。本開示の一側面において、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９の移動を妨げるために、かつ硬化プロセスの間に作動圧力の移送をより良く可能にするために、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、境界層１０３及び第２の境界層１１０に取り付けられ得、又は固定され得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、境界層１０３及び第２の境界層／境界ＳＭＡシェル１１０内で、等しい間隔を空けられて、かつ一様に分布されるやり方で配置され得る。本開示の一側面において、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、複数のＳＭＡロッドの形態をとり得（例えば、ＳＭＡ作動部材１０９’を参照）、それは、硬化プロセスの間にＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４に加えて、形及び位置において変位し得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、硬化プロセスの間のみに、図２のＳＭＡマンドレル１０に比べて、より大きい半径方向及び／又は軸方向の膨張若しくは変位を可能にする。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、複合構造体１０２の少なくとも一部分をねじるねじり力を提供し得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、硬化プロセスの間に、複合構造体１０２上に加えられるべきより大きい移送圧力を可能にし得る。
【００２５】
長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４とは異なるパラメータを用いて訓練され得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、種々の状態、例えば、ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４の状態からの種々の温度に反応し得る。これは、硬化プロセスの種々のポイントにおける種々の温度において、ＳＭＡフィン１０６、ＳＭＡ作動部材１０４、及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９の連続的な作動を可能にし得る（例えば、同時ではなくて１つのものが他のものの前に）。ＳＭＡアクチュエータマンドレル１０Ａの様々なＳＭＡ構成要素の連続的な作動は、硬化プロセスの間における作動圧力のより洗練された調整を可能にする。更に、個別の長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、硬化及び作動プロセスにわたるより大きな制御を更に可能にするために、種々の温度において種々の作動を提供するように調整され得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、作動シェル１０１の内装周囲表面１０１ａに抗して、軸方向、半径方向、及びねじり方向のうちの１以上に、実質的に一様な圧力を提供する。本開示の他の側面において、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、上述したものと類似のやり方において、作動シェル１０１の内装周囲に沿って、種々の圧力領域（すなわち、非一様な圧力）を提供し得る。本開示の一側面において、種々の圧力領域は、長手方向の軸の周りに（すなわち、形状記憶合金マンドレル１０Ａの周囲の周りに）軸方向に配置され得る。しかしながら、本開示の他の側面において、種々の圧力領域は、上述されたものと類似のやり方において、周方向に配置され得る。
【００２６】
長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、例えば、図３及び図３Ａにおいて見られるような、ＳＭＡチューブ又はロッドなどの形態をとり得る。代替的な側面において、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、任意の適切な構成又は形をとり得る。長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、複合構造体１０２に抗して圧力を加え得、かつＳＭＡマンドレル１０Ａの長手方向の軸Ｌに関する任意の適切な方向に沿って作動する。今度は図３及び図３Ａを参照すると、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９’において見られるように、実質的に円形の断面を有し得る。しかしながら、今度は図３Ｂを参照すると、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９’は、実質的に弓状の（すなわち、Ｕ形状の）断面を有し得る。長手方向のＳＭＡ作動部材の実質的に弓状の断面は、そこにおいて圧力が複合構造体１０２上に加えられる位置又は領域を更に調整するために、弓状の断面の上端面１０９Ａ”及び底面１０９Ｂ”に沿って、圧力を加えることを可能にし得る。本開示の他の側面において、長手方向のＳＭＡ作動部材１０９”は、任意の適切な構成を有し得る。
【００２７】
今度は図４Ｃから図４Ｅを参照すると、ＳＭＡマンドレル１０、１０Ａは、任意の適切な形又は形態を有し得、かつＳＭＡ作動部材１０４、ＳＭＡフィン１０６、及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、また、任意の適切な形を有し得る。例えば、図４Ｃにおいて、ＳＭＡマンドレルは、１１角形の作動シェル１０１及び５角形のマンドレル１０Ｂを含み得る。他の側面において、ＳＭＡマンドレルは、実質的に矩形の作動シェル１０１Ｂ、及び実質的に矩形のマンドレル１０Ｃ（図４Ｄ参照）、又は正方形のマンドレル１０Ｄ、及び正方形の作動シェル１０１Ｃ（図４Ｅ参照）を有し得る。マンドレル１０Ｂから１０Ｄ及び作動シェル１０１Ａから１０１Ｃは、マンドレル１０、１０Ａ、及び作動シェル１０１のうちの１以上に実質的に類似し得る。他の側面において、マンドレル１０Ｂから１０Ｄ及び作動シェル１０１Ａから１０１Ｃは、任意の適切な形を有し得る。マンドレル１０Ｂから１０Ｄは、作動シェル１０１Ａから１０１Ｃとは異なる形を有し得る。例えば、１１角形の作動シェル１０１Ａは、図４Ｃにおいて示されるように、５角形のマンドレル１０Ｂと共に利用され得る。作動シェル１０１Ａとマンドレル１０Ｂとの間の種々の形は、マンドレル１０Ｂと作動シェル１０１Ａとの間に位置決めされる複合構造体１０２の各々の部分又は領域上に加えられる圧力の更なる調整を容易にする。今度は図５を参照すると、複合構造体を硬化する方法の例示的な流れ図が示されている。方法は、図２において示されるようなＳＭＡマンドレル１０に関して説明されるが、図４Ｃから図４Ｅにおいて示されるＳＭＡマンドレルと同様に、ＳＭＡマンドレル１０Ａを使用して同様に適用され得る。複合構造体１０２は、作動シェル１０１の内側に配置され、かつＳＭＡマンドレル１０は、成形されるべき複合構造体１０２の内側に配置され得る。他の側面において、複合構造体１０２は、ＳＭＡマンドレル１０上に配置され得、かつその後、ユニットとして作動シェル１０１の中へ挿入され得る。ＳＭＡマンドレル１０は、上述されたように、ＳＭＡマンドレル１０、１０Ａに実質的に類似し得る。ブロック５０３において、硬化プロセスの部分として、熱が、ＳＭＡマンドレル１０に適用される。ブロック５０４において、硬化プロセスにおける熱が、ＳＭＡアクチュエータ（すなわち、ＳＭＡフィン１０６、ＳＭＡ作動部材１０４、及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９）のうちの１以上が作動されることをもたらす。ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４及び長手方向の作動部材１０９のうちの１以上は、軸方向、半径方向、及びねじり方向の圧力のうちの１以上を生成するように作動する。ＳＭＡマンドレル１０のＳＭＡアクチュエータの作動は、複合構造体１０２上に実質的に制御された概して外向きの半径方向の圧力を生成し得る。ＳＭＡフィン１０６及びＳＭＡ作動部材１０４及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９のうちの１以上が、硬化プロセスの間に作動される場合、ＳＭＡマンドレル１０の外側輪郭は、複合構造体１０２の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有し得る。ブロック５０４において見られるように、ＳＭＡフィン１０６、ＳＭＡ作動部材１０４、及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９は、複合構造体の硬化を更にカスタマイズするために、作動シェル１０１、１０１Ａから１０１Ｃの種々の非一様なポイント又は領域に沿って均等に実質的に一様な圧力を生成するために調整される。
【００２８】
今度は図６を参照すると、硬化プロセスの間に、ＳＭＡマンドレル１０、１０Ａから１０Ｄによって、複合構造体１０２上の圧密圧力を調整するための例示的な流れ図が示されている。ブロック６０１において、ＳＭＡマンドレルによって作られるべき複合構造体の表面の構造的な形状が画定される。一旦、複合構造体の構造的な形状が画定されると、ブロック６０２において、複合構造体の形状は、複合構造体を成形するための硬化プロセスに対して必要とされる圧力（及びその向き）及び温度を識別するために解析される。ブロック６０３において、複合構造体の硬化プロセスに対して識別された圧力及び温度に基づいて、適切なＳＭＡマンドレル材料が、ＳＭＡマンドレルの構成と同様に、選択され得る。例えば、これは、複合構造体１０２の硬化をもたらすための所定の圧力を提供するために、ＳＭＡマンドレル１０、１０Ａ（例えば、ＳＭＡフィン１０６、ＳＭＡ作動部材１０４、及び長手方向のＳＭＡ作動部材１０９）の形及び構成と同様に、作動シェル１０１、１０１Ａから１０１Ｃの形状の構成を含み得る。作動シェル１０１、１０１Ａから１０１Ｃは、複合構造体の画定された構造的な形状に対応する内装輪郭を有し得る。作動される場合、ＳＭＡマンドレル１０、１０Ａは、また、複合構造体の画定された構造的な形状に対応する所定の形を有する外側輪郭を有し得る。上述されたように、ＳＭＡアクチュエータは、硬化プロセスの間の種々の時間において作動され得る。ブロック６０４において、ＳＭＡアクチュエータに対する作動訓練プロセスが定義される。ＳＭＡアクチュエータマンドレルに対する訓練プロセスが実行されている際に、ＳＭＡアクチュエータマンドレルの試験は、ＳＭＡアクチュエータマンドレルが訓練プロセスの間に繰り返して改良されるので、硬化プロセスに対する圧力及び温度を更に識別するために、ブロック６０２に戻ることを可能にし得る。
【００２９】
本明細書に明記された方法の作動を説明する開示及び図の描写は、必ずしも、作動が実行されるべき一連の流れを決定していると解釈すべきではない。むしろ、１つの例示的な順序が示されていても、作動の一連の流は、適切な場合には改変され得ると理解されたい。そのため、特定の作動は、異なる順序で、又は同時に実行され得る。加えて、本開示の幾つかの側面において、本明細書で説明されている全ての作動が実行される必要があるわけではない。
【００３０】
本開示の実施例は、図７において示される航空機の製造及び保守方法１１００、及び図８において示される航空機１１０２の文脈の中において説明され得る。具体的には、本明細書の中において説明されるＳＭＡアクチュエータマンドレルは、例えば、航空機の製造の任意の段階において採用され得、かつＳＭＡアクチュエータマンドレルによって成形される複合構造体は、航空機の設計及び製造において使用される任意の適切な航空機の部品または構成要素を成形し得る。製造前の段階では、例示的な方法１１００は、航空機１１０２の仕様および設計１１０４と、材料調達１１０６とを含み得る。製造段階では、航空機１１０２の、構成要素とサブアセンブリの製造１１０８と、システムインテグレーション１１１０とが行われる。本明細書の中において説明されるＳＭＡアクチュエータマンドレルは、構成要素及びサブアセンブリの製造プロセス１１０８の部分として採用され得る。他の側面において、ＳＭＡアクチュエータマンドレルは、また、ＳＭＡアクチュエータマンドレルの設計プロセスに対する仕様及び設計１１０４の部分として採用され得る。その後、航空機１１０２は、認可および納品１１１２を経て運航１１１４に供され得る。顧客により運航される期間に、航空機１１０２には、定期的な整備および保守１１１６（改変、再構成、改修なども含み得る）が予定される。
【００３１】
例示的な方法１１００のプロセスの各々は、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、かつ、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得る。
【００３２】
図８の中において示されるように、例示的な方法１１００によって生産された航空機１１０２は、複数の高次システム及び内装１１２２を有する機体１１１８を含み得る。高次システムの実施例は、推進システム１１２４、電気システム１１２６、油圧システム１１２８、及び環境システム１１３０のうちの１以上を含む。ＳＭＡマンドレルによって成形された複合構成要素を含み得るシステムの実施例は、推進システム１１２４、電気システム１１２６、油圧システム１１２８、及び環境システム１１３０を含み得る。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業及び船舶産業などの他の産業にも適用され得る。
【００３３】
本明細書で示され、説明されている装置及び方法は、製造及び保守方法１１００の、１以上の任意の段階において用いられ得る。例えば、構成要素及びサブアセンブリの製造１１０８に対応する構成要素又はサブアセンブリは、航空機１１０２の運航期間中に製造される構成要素またはサブアセンブリと同様のやり方で作製または製造され得る。また、装置、方法、又はそれらの組み合わせの１以上の側面は、例えば、航空機１１０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機１１０２のコストを削減することにより、製造状況１１０８及び１１１０で利用され得る。同様に、装置若しくは方法の実現、又はそれらの組み合わせの１以上の側面は、限定する訳ではないが例としては、航空機１１０２の運航期間中に、例えば整備および保守１１１６のために利用され得る。
【００３４】
本開示の１以上の側面において、マンドレルが開示される。形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、長手方向の軸、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装内に配置され、かつＳＭＡシェルと接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材であって、ＳＭＡシェルの外側輪郭と硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらすＳＭＡシェルに抗する圧力を加えるように構成され、外側輪郭は、硬化されるべき構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有するマンドレルである。
【００３５】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、実質的に正弦曲線の構成に配置された少なくとも１つのＳＭＡ要素を更に備える。
【００３６】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ要素は、不均等に間隔が空けられた湾曲を有する実質的に正弦曲線の構成に配置され得る。
【００３７】
本開示の１以上の側面において、第２のＳＭＡシェルを更に備え、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、ＳＭＡシェル及び第２のＳＭＡシェルの間に配置され、かつそれらに接続される。
【００３８】
本開示の１以上の側面において、第２のＳＭＡシェルに接続され、かつ硬化されるべき構造体とＳＭＡシェルの外側輪郭との間で、長手方向の軸に沿って、軸方向の圧力をもたらすように構成されるＳＭＡ作動フィンを更に備える。
【００３９】
本開示の１以上の側面において、ＳＭＡ作動フィンに接続され、かつ長手方向の軸に沿ってＳＭＡ作動フィンを安定化するように構成される軸方向に延伸するハブを更に備える。
【００４０】
本開示の１以上の側面において、ＳＭＡ作動フィンのうちの少なくとも１つ、及び少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、ＳＭＡシェルに抗して種々の圧力領域をもたらすように構成される。
【００４１】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、ＳＭＡシェル上に半径方向外向きの圧力をもたらす。
【００４２】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、ＳＭＡシェルの周囲の周りに配置される。
【００４３】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、第１の圧力領域の中でＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力が、第２の圧力領域の中でＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力とは異なる、少なくとも１つの第１の圧力領域及び第２の圧力領域をもたらすように構成される。
【００４４】
本開示の１以上の側面において、第１及び第２の圧力領域は、長手方向の軸に沿って軸方向に配置される。
【００４５】
本開示の１以上の側面において、第１及び第２の圧力領域は、長手方向の軸の周りの周方向に配置される。
【００４６】
本開示の１以上の側面において、ＳＭＡシェルは、少なくとも第１の内装領域及び第２の内装領域を成形するために、長手方向の軸に関する半径方向及び長手方向のうちの１以上において、実質的に非一様な断面を有する。
【００４７】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、第１の内装領域及び第２の内装領域においてＳＭＡシェルに抗して実質的に同じ圧力を加えるように構成される。
【００４８】
本開示の１以上の側面において、ＳＭＡシェルに接続された長手方向に延伸するＳＭＡ部材を更に備え、長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、長手方向の曲げ又は長手方向の軸の周りのねじりのうちの１以上をもたらすように構成される。
【００４９】
本開示の１以上の側面において、マンドレルが開示される。第１の形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、長手方向の軸、外側輪郭を有し、かつ内装空間を成形し、外側輪郭が硬化されるべき複合材と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装空間内に配置され、かつ第１のＳＭＡシェルに抗して膨張圧力の領域をもたらすように構成され、かつ硬化されるべき複合材への膨張圧力の移送をもたらす、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有するマンドレルである。
【００５０】
本開示の１以上の側面において、領域は少なくとも第１の圧力領域及び第２の圧力領域を備え、ここで、第１の圧力領域の中で第１のＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力は、第２の圧力領域の中で第１のＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力とは異なる。
【００５１】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、長手方向の軸に関して少なくとも半径方向及び軸方向の膨張圧力を提供するように構成される。
【００５２】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材から複合材へ膨張圧力を移送するために、第１のＳＭＡシェルの外側に配置された境界ＳＭＡシェル、及び第１のＳＭＡシェルと境界ＳＭＡシェルとの間に配置され、かつそれらに接続する少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材を更に備える。
【００５３】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、第１のＳＭＡシェルの周囲の周りに間隔を空けて配置された複数の長手方向に延伸するＳＭＡロッドを備える。
【００５４】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、長手方向の軸に沿って複合材にねじり力及び曲げ力のうちの１以上をもたらすように構成される。
【００５５】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、実質的にロッド形状を有するように構成される。
【００５６】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、実質的に弓状の形を有するように構成される。
【００５７】
本開示の１以上の側面において、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、周方向に配置されたＳＭＡ及び半径方向に配置されたＳＭＡの要素のうちの１以上を備える。
【００５８】
本開示の１以上の側面において、硬化されるべき複合構造体を成形する方法が開示される。硬化されるべき複合構造体を形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレルの周りに配置すること、並びにＳＭＡマンドレルの少なくとも１つのＳＭＡ部材を用いて、ＳＭＡマンドレルの外側輪郭表面によって硬化されるべき複合構造体へ圧力が移送されるように、ＳＭＡマンドレルのＳＭＡシェルに抗して圧力を加えることを含む方法である。
【００５９】
本開示の１以上の側面において、圧力が、ＳＭＡマンドレルの長手方向の軸に関して複数の方向に加えられる。
【００６０】
本開示の１以上の側面において、硬化されるべき複合構造体上に作動シェルを配置することを更に含み、ここで、ＳＭＡマンドレルは、作動シェルに抗して硬化されるべき複合構造体の圧縮をもたらす。
【００６１】
本開示の１以上の側面において、形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレルを用いて構造体上の圧力を調整する方法が開示される。硬化プロセスの間に硬化されるべき複合構造体の形状を画定すること、複合構造体のための硬化プロセスに対する圧力及び温度を識別すること、ＳＭＡマンドレルを識別された圧力及び温度に合致させることによってＳＭＡマンドレルを設計することであって、ＳＭＡマンドレルは、複合構造体の硬化された形状に輪郭が合わされる、設計すること、並びにＳＭＡマンドレルを組み立て、ＳＭＡマンドレルの輪郭が合わされた外側表面が複合構造体と相互作用するように組み立てられたＳＭＡマンドレルを複合構造体内に配置すること、及び複合構造体を硬化することを含む方法である。
【００６２】
本開示の１以上の側面において、複合構造体を成形するためのシステムが開示され、システムは、作動シェルであって、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び複合構造体の所定の硬化された形に対応する内装輪郭を有する、作動シェル、長手方向の軸、長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び所定の形を有する外側輪郭を有する形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、硬化されるべき複合構造体と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに内装内に配置され、かつＳＭＡシェルと接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材であって、複合構造体を硬化するために複合構造体を圧縮するため、及び複合構造体の所定の硬化された形をもたらすために、ＳＭＡシェルの外側輪郭と硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらすＳＭＡシェルに抗する圧力を加えるように構成され、外側輪郭は、硬化されるべき構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有する。
【００６３】
装置及び方法の種々の実施例と態様が、本書で開示されているが、それらは、多種多様な構成要素、特徴及び機能を含む。本書で開示されている装置及び方法の様々な実施例と態様は、本書で開示されている装置及び方法の他の実施例と態様のうちの任意のものの、任意の構成要素、特徴及び機能を、任意の組み合わせにおいて含む可能性があり、かつ、かかる可能性は全て、本開示の本質及び範囲に含まれるように意図されることを、理解すべきである。
【００６４】
上述の説明及び添付図面に提示された教示の恩恵を受けて、本書に明記された本開示の多数の変形例及び他の実施例が、本開示が関連する技術分野における当業者には想起されるであろう。
【００６５】
さらに、本開示は下記の条項に従う実施形態を含む。
条項１
形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルであって、長手方向の軸、前記長手方向の軸に沿って延伸する内装、及び外側輪郭を有し、硬化されるべき構造体と相互作用するように構成される、ＳＭＡシェル、並びに
前記内装内に配置され、かつ前記ＳＭＡシェルと接続された少なくとも１つのＳＭＡ作動部材であって、前記ＳＭＡシェルの前記外側輪郭と前記硬化されるべき構造体との間の相互作用圧力をもたらす前記ＳＭＡシェルに抗する圧力を加えるように構成され、前記外側輪郭は、前記硬化されるべき構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を備える、マンドレル。
条項２
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、実質的に正弦曲線の構成に配置された少なくとも１つのＳＭＡ要素を更に備える、条項１に記載のマンドレル。
条項３
前記少なくとも１つのＳＭＡ要素は、不均等に間隔が空けられた湾曲を有する実質的に正弦曲線の構成に配置され得る、条項２に記載のマンドレル。
条項４
第２のＳＭＡシェルを更に備え、前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、前記ＳＭＡシェルと前記第２のＳＭＡシェルとの間に配置され、かつ前記ＳＭＡシェル及び前記第２のＳＭＡシェルに接続される、条項１に記載のマンドレル。
条項５
前記第２のＳＭＡシェルに接続され、かつ前記硬化されるべき構造体と前記ＳＭＡシェルの前記外側輪郭との間で、前記長手方向の軸に沿って、軸方向の圧力をもたらすように構成されるＳＭＡ作動フィンを更に備える、条項４に記載のマンドレル。
条項６
前記ＳＭＡ作動フィンに接続され、かつ前記長手方向の軸に沿って前記ＳＭＡ作動フィンを安定化するように構成される軸方向に延伸するハブを更に備える、条項５に記載のマンドレル。
条項７
前記ＳＭＡ作動フィンのうちの少なくとも１つ、及び前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、前記ＳＭＡシェルに抗する種々の圧力領域をもたらすように構成される、条項５に記載のマンドレル。
条項８
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、前記ＳＭＡシェル上に半径方向外向きの圧力をもたらす、条項１に記載のマンドレル。
条項９
前記ＳＭＡシェルは、少なくとも第１の内装領域及び第２の内装領域を成形するために、前記長手方向の軸に関する半径方向及び長手方向のうちの１以上において、実質的に非一様な断面を有する、条項１に記載のマンドレル。
条項１０
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、前記第１の内装領域及び前記第２の内装領域において、前記ＳＭＡシェルに抗して実質的に同じ圧力を加えるように構成される、条項９に記載のマンドレル。
条項１１
前記ＳＭＡシェルに接続された前記長手方向に延伸するＳＭＡ部材を更に備え、前記長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、前記マンドレルの長手方向の曲げ又は長手方向の軸の周りのねじりのうちの１以上をもたらすように構成される、条項１に記載のマンドレル。
条項１２
第１の形状記憶合金（ＳＭＡ）シェルを備え、前記第１のＳＭＡシェルは、長手方向の軸、外側輪郭を有し、かつ内装空間を成形し、前記第１のＳＭＡシェルの外側輪郭は、硬化されるべき複合材と相互作用するように構成されており；及び
前記内装空間内に配置され、かつ前記第１のＳＭＡに抗して膨張圧力の領域をもたらすように構成され、かつ硬化されるべき複合材への膨張圧力の移送をもたらす、少なくとも１つのＳＭＡ作動部材を有する、マンドレル。
条項１３
前記領域は少なくとも第１の圧力領域及び第２の圧力領域を備え、前記第１の圧力領域の中で前記第１のＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力は、前記第２の圧力領域の中で前記第１のＳＭＡシェルに抗して加えられる圧力とは異なる、条項１２に記載のマンドレル。
条項１４
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、前記長手方向の軸に関して少なくとも半径方向及び軸方向の膨張圧力を提供するように構成される、条項１２に記載のマンドレル。
条項１５
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材から前記複合材へ膨張圧力を移送するために、前記第１のＳＭＡシェルの外側に配置された境界ＳＭＡシェル、及び前記第１のＳＭＡシェルと前記境界ＳＭＡシェルとの間に配置され、かつ前記第１のＳＭＡシェル及び前記境界ＳＭＡシェルに接続する少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材を更に備える、条項１２に記載のマンドレル。
条項１６
前記少なくとも１つの長手方向に延伸するＳＭＡ部材は、前記第１のＳＭＡシェルの周囲の周りに間隔を空けて配置された複数の長手方向に延伸するＳＭＡロッドを備える、請求項１５に記載のマンドレル。
条項１７
前記少なくとも１つのＳＭＡ作動部材は、周方向に配置されたＳＭＡ及び半径方向に配置されたＳＭＡの要素のうちの１以上を備える、条項１５に記載のマンドレル。
条項１８
複合構造体を成形する方法であって：
硬化されるべき複合構造体を形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレルの周りに配置すること；
前記ＳＭＡマンドレルの少なくとも１つのＳＭＡ部材を用いて、前記ＳＭＡマンドレルの外側輪郭表面によって、前記硬化されるべき複合構造体へ圧力が移送されるように、前記ＳＭＡマンドレルのＳＭＡシェルに抗して前記圧力を加えることを含み、前記外側輪郭は、前記複合構造体の所定の硬化された形に対応する所定の作動された形を有する、方法。
条項１９
前記圧力は、前記ＳＭＡマンドレルの長手方向の軸に関して複数の方向に加えられる、条項１８に記載の方法。
条項２０
前記硬化されるべき複合構造体上に作動シェルを配置することをさらに含み、前記ＳＭＡマンドレルは、前記作動シェルに抗して前記硬化されるべき複合構造体の圧縮をもたらす、条項１８に記載の方法。それ故、本開示は、開示された具体的な実施形態に限定されるものではなく、かつ変形例や他の実施形態は、添付の特許請求の範囲内に含まれることが企図されることを理解するべきである。更に、上述の説明及び添付図面は、要素及び／又は機能のある例示的な組み合わせに照らして実施形態の例を説明しているが、付随する特許請求の範囲から逸脱せずに、代替的な実行形態によって要素及び／又は機能の種々の組み合わせが提供され得ることを、理解すべきである。
【符号の説明】
【００６６】
１０  形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレル
１０Ａ  形状記憶合金（ＳＭＡ）マンドレル
１０Ｂ  ５角形のマンドレル
１０Ｃ  実質的に矩形のマンドレル
１０Ｄ  正方形のマンドレル
１００  圧密ユニット
１０１  作動シェル
１０１ａ  内側表面
１０１Ａ  作動シェル
１０１Ｂ  実質的に矩形の作動シェル
１０１Ｃ  正方形の作動シェル
１０２  複合構造体
１０３  第１のＳＭＡシェル
１０４  ＳＭＡ作動部材
１０６  ＳＭＡフィン
１０７  軸方向に延伸するハブ
１０８  第２のＳＭＡシェル
１０９  長手方向のＳＭＡ作動部材
４０１  第１の作動状態
４０２  第２の作動状態
４０３  様々な作動状態
４０５  実質的に不均等に間隔を空けられた湾曲を有する準不規則な正弦曲線の構成
５０１  ブロック
５０２  ブロック
５０３  ブロック
５０４  ブロック
６０１  ブロック
６０２  ブロック
６０３  ブロック
６０４  ブロック
１１００  航空機の製造及び保守方法
１１０４  仕様及び設計
１１０６  材料の調達
１１０８  構成要素及びサブアセンブリの製造
１１１０  システムインテグレーション
１１１２  認可及び納品
１１１４  運航
１１１６  整備及び保守
１１０２  航空機
１１１８  機体
１１２２  内装
１１２４  推進システム
１１２６  電気システム
１１３０  環境システム
【図１Ａ】
0006616978.tif 000002
【図１Ｂ】
0006616978.tif 000003
【図１Ｃ】
0006616978.tif 000004
【図２】
0006616978.tif 000005
【図２Ａ】
0006616978.tif 000006
【図２Ｂ】
0006616978.tif 000007
【図２Ｃ】
0006616978.tif 000008
【図２Ｄ】
0006616978.tif 000009
【図３】
0006616978.tif 000010
【図３Ａ】
0006616978.tif 000011
【図３Ｂ】
0006616978.tif 000012
【図４】
0006616978.tif 000013
【図４Ａ】
0006616978.tif 000014
【図４Ｂ】
0006616978.tif 000015
【図４Ｃ】
0006616978.tif 000016
【図４Ｄ】
0006616978.tif 000017
【図４Ｅ】
0006616978.tif 000018
【図５】
0006616978.tif 000019
【図６】
0006616978.tif 000020
【図７】
0006616978.tif 000021
【図８】
0006616978.tif 000022