(57)【要約】  透過性の３次元熱可塑性テープは、ファイバトウのレイヤ（プライ）を接合して強度の高い樹脂注入構造体を形成するために役立つものである。１つ以上の実施形態において、上記テープは、３次元プリンティングにより製造され、また、所定位置にファイバトウのレイヤを固定して当該ファイバトウの移動を防止するために、これらのファイバトウの間に取り付けられる。【選択図】  図１１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）及び第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）を含む２次元グリッド（３５２）であって、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）は、第１方向（３６２）に配向しており、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）は、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）と交差するように第２方向（３６４）に配向している、２次元グリッドと、
前記２次元グリッド（３５２）から延びる複数のピラー（３６８）と、を含み、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）、及び前記複数のピラー（３６８）は、３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）を形成している、テープ（３５０）。
【請求項２】
前記３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）は、ベール中間層（３９４）を含む、請求項１に記載のテープ（３５０）。
【請求項３】
前記３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）は、積層体（３９２）のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）間の３次元（３Ｄ）中間層（３９４ａ）である、請求項１又は２に記載のテープ（３５０）。
【請求項４】
ピラー（３６８）の高さＨは、０．３ｍｍ≦Ｈ≦５ｍｍの範囲内にある、請求項１〜３に記載のテープ（３５０）。
【請求項５】
前記２次元（３Ｄ）グリッド（３５２）から延びる前記ピラー（３６８）において隣接するピラー（３６８）間の間隔（３９８）ＳEが、０．８ｍｍ≦ＳE≦５ｍｍの範囲内にある、請求項１〜４に記載のテープ（３５０）。
【請求項６】
前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）において隣接する第１フィラメント（３５６）間の間隔（３９８）Ｓhが、０．８ｍｍ≦Ｓh≦５ｍｍの範囲内にあり、
前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）において隣接する第２フィラメント（３６０）間の間隔（３９８）Ｓvが、０．８ｍｍ≦Ｓv≦５ｍｍの範囲内にある、請求項１〜５のいずれかに記載のテープ（３５０）。
【請求項７】
前記ピラー（３６８）の平均直径Ｅdが、０．０２ｍｍ≦Ｅd≦１．０ｍｍの範囲内にある、請求項１〜６に記載のテープ（３５０）。
【請求項８】
前記第１フィラメント（３５６）及び前記第２フィラメント（３６０）のそれぞれの直径ｄは、０．０４ｍｍ≦ｄ≦２ｍｍの範囲内にある、請求項１〜７に記載のテープ（３５０）。
【請求項９】
前記２次元グリッド（３５２）は、前記第１フィラメント（３５６）及び前記第２フィラメント（３６０）によって境界が定められた孔（３４４）を有するメッシュ（３７４）を含み、当該孔（３４４）は、前記テープ（３５０）に樹脂（３８０）を注入し易くするために、前記メッシュ（３７４）の表面積の４０〜８０％を占める、請求項１〜８に記載のテープ（３５０）。
【請求項１０】
前記ピラー（３６８）は、０度から５度の範囲内の角度θで傾斜しており、当該角度θは、前記ピラー（３６８）のうちの１つのピラーの基部（３１８）、及び前記ピラー（３６８）のうちの前記１つのピラーの先端を通るライン（３２２ａ）と、前記２次元グリッド（３５２）に垂直な方向（３２２ｂ）との間の角度である、請求項１〜９に記載のテープ（３５０）。
【請求項１１】
前記ピラー（３６８）は、前記第１フィラメント（３５６）と前記第２フィラメント（３６０）との交差部分（３９８ａ）から延びている、請求項１〜１０に記載のテープ（３５０）。
【請求項１２】
前記ピラー（３６８）は、前記第１フィラメント（３５６）と前記第２フィラメント（３６０）との交差部分（３９８ａ）の間の位置（３９９）において、前記第１フィラメント（３５６）又は前記第２フィラメント（３６０）から延びている、請求項１〜１１に記載のテープ（３５０）。
【請求項１３】
前記ピラー（３６８）は、前記テープ（３５０）と第２テープ（３５０ｂ）とを接続するために、当該第２テープ（３５０ｂ）における第２の２次元グリッド（３５２ｂ）から延びる前記ピラー（３６８）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ように構成されている、請求項１〜１２に記載のテープ（３５０）。
【請求項１４】
前記ピラー（３６８）は、前記テープ（３５０）の第１面（Ｓ１）、及び前記テープ（３５０）の第２面（Ｓ２）から延びている、請求項１〜１３に記載のテープ（３５０）。
【請求項１５】
前記ピラー（３６８）は、引延し材（３０８ｂ）を含む、請求項１〜１４に記載のテープ（３５０）。
【請求項１６】
前記第１フィラメント（３５６）、前記第２フィラメント（３６０）、及び／又は前記ピラー（３６８）は、熱可塑性材料、又は当該熱可塑性材料含有複合材料を含む、請求項１〜１５に記載のテープ（３５０）。
【請求項１７】
複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）を製造する方法であって、
第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を含む複数のテープ（３５０）間に１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）を配置することを含み、前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々は、ファイバトウ（３０２）を含み、
各テープ（３５０）は、
第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）及び第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）を含む２次元グリッド（３５２）であって、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）は、第１方向（３６２）に配向しており、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）は、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）と交差するように第２方向（３６４）に配向している、２次元グリッドと、
前記２次元グリッド（３５２）から延びる複数のピラー（３６８）と、を含み、前記第１組（３５８）の第１フィラメント（３５６）、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）、及び前記複数のピラー（３６８）は、３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）を形成しており、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）は、前記ファイバトウ（３０２）間の空隙（３１０、３４２）に入り込んでいる、方法。
【請求項１８】
前記配置することは、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）に前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの１つ以上を積層して、当該レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの当該１つ以上のレイヤにおける前記ファイバトウ（３０２）間の前記空隙（３１０、３４２）に、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）を通過させることと、
前記１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）に前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を配置して、当該第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記ピラー（３６８）の少なくとも一部が、前記空隙（３１０、３４２）を通過した前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）の一部（１１０６）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ようにすることと、をさらに含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）をさらに含み、前記配置することは、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）に前記複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々を順に積層し、その際、
前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々における前記ファイバトウ（３０２）間の前記空隙（３１０、３４２）のうちの複数が、互いに積み重なって、前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の全てを貫通する複数の重ね開口（１１０４）が形成されるようにし、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）が、前記重ね開口（１１０４）を貫通するか、或いは当該開口に入り込むようにすることと、
前記複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）に前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を配置して、当該第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記ピラー（３６８）が、前記重ね開口（１１０４）を通過するか、或いは当該開口に入り込んだ前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）の一部（１１０６）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ようにすることと、をさらに含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）は、第１レイヤ（３１２）（３１２ａ）と第２レイヤ（３１２）（３１２ｂ）とを含み、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）における前記ピラー（３６８）は、前記重ね開口（１１０４）に入り、且つ前記第１レイヤ（３１２）（３１２ａ）を通過して前記第２レイヤ（３１２ｂ）（３１２）に入り込む第１の長さを有し、
前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記ピラー（３６８）は、前記重ね開口（１１０４）に入り、且つ前記第２レイヤ（３１２ｂ）を通過するが、前記第１レイヤ（３１２）（３１２ａ）には到達しない第２の長さを有する、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ピラー（３６８）は、第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）と第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）と、を含み、
前記第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）は、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び／又は前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記２次元グリッド（３５２）の第１面から延びており、
前記ピラー（３６８）のうちの前記第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）は、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び／又は前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記２次元グリッド（３５２）の第２面から延びている、請求項１７〜２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記テープ（３５０）は、第３テープ（３５０ｃ）を含み、前記方法は、
前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）に前記ファイバトウ（３０２）を含む追加のレイヤ（３１２）を配置し、その際、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）が、前記１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）に向かって延びる前記ピラー（３６８）を含み、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）が、前記追加のレイヤ（３１２）に向かって延びるようにすることと、
前記追加のレイヤ（３１２）に第３テープ（３５０ｃ）（３５０）を積層し、その際、前記第３テープ（３５０ｃ）（３５０）における前記第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）が、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）から延びる前記第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ようにすることと、をさらに含み、
前記第３テープ（３５０ｃ）における前記第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）、及び／又は前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）は、前記追加のレイヤ（３１２）における前記ファイバトウ（３０２）間の前記空隙（３１０、３４２）に入り込むか、当該空隙を貫通している、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）は、製品（１０５２）の第１コンポーネント（１０５０）に含まれており、前記追加のレイヤ（３１２）は、前記製品（１０５２）の第２コンポーネント（１０５４）に含まれている、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１コンポーネント（１０５０）は、一体型航空機構造体（１０００）の補強材（１００６）であり、前記第２コンポーネント（１０５４）は、当該一体型航空機構造体（１０００）のスキン（１００４）である、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）における前記第１フィラメント（３５６）、前記第２フィラメント（３６０）、及び前記ピラー（３６８）間の複数の孔空隙（３１０、３４２）の各々の内部に樹脂（３８０）を注入することをさらに含む、請求項１７又は１８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の参照】
【０００１】
本願は、米国特許法１２０条の規定に従って、２０１９年３月２６日に出願された「THREE DIMENSIONAL PRINTED FIBROUS INTERLOCKING INTERLAYERS」と題する米国特許出願第１６／３６４，６０６号からの優先権を主張するものであり、当該出願は、米国特許法１２０条の規定に従って、２０１８年４月１９日付で出願された同時係属中且つ共同して譲渡された「THERMOPLASTIC CELLULAR NETWORK TOUGHENED COMPOSITES」（代理人整理番号第１４７．３０４−ＵＳ−Ｕ１号（１７−２１９３−ＵＳ−ＮＰ））と題する米国実用特許出願第１５／９５７，０７１号の一部継続出願である。これら両出願は、参照により本願に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
１．技術分野
本開示の説明は、新規の複合材構造体、及びこれを製造する方法に関する。
【０００３】
２．関連技術の説明
ファイバトウのレイヤを含む複合材料は、軽量で比較的強度が高く、且つ、複雑な形状に成形可能であるため、構造材料として金属の代わりに用いられている。しかしながら、ファイバトウを含む複合材料からなる従来の構造体は、応力を受けると亀裂（特にレイヤ間剥離）が生じうる。
【０００４】
中間レイヤ（例えば、熱可塑性のベールや粒子など）を用いる従来の複合材強化技術は、高い応力が集中する領域で破壊を抑制するのにあまり有効ではない。多くの場合、所望の厚み方向靭性特性（through thickness toughness properties）を得るために強化フィルム接着材が必要であり、許容可能な設計デフォルト条件として機械的ファスナが必要な場合がある。これは、構造体の厚み全体に亘って高応力領域（１００）（例えば、図１に示すような接合アール状部分（joint radius））が生じる一体型の航空機構造体においては特に懸念される問題である。したがって、接合アール状部分で生じる亀裂（１０２）が進行してレイヤが弱化すると、それだけで脆性破壊（brittle failure）を引き起こす可能性がある。このような亀裂は、厚み方向強化技術を用いて軽減することができるが、従来の厚み方向関連方法（例えば、フィルム接着材など）は、流動成形構造体には採用されていない。これは、樹脂の注入に際し当該樹脂の流入経路が中断されて、ボイド、孔隙箇所、及びドライスポットなどの欠陥が生じるためである。このような欠陥は、複合材料の積層構造体の面内特性を著しく低下させる。
【０００５】
厚み方向技術とその制約の例を以下に列挙する。
・Ｚピン：ファイバトウ（fiber tows）のレイヤを用いた積層補強材に使用されるが、挿入過程において微細構造に欠陥が生じる。
・ステッチ：ファイバトウのレイヤを含む乾燥ファイバプリフォームの強化に使用されるが、挿入過程において微細構造に欠陥が生じうる。
・典型的には流動成形法において使用されるファイバトウのレイヤを含む三次元（３Ｄ）織／３Ｄ編／３Ｄ編組のプリフォーム（3D woven/3D knitted/3D braided preform）。しかしながら、製造過程において３Ｄプリフォーム内にファイバトウの不整合が生じるため、これらのプリフォームは特定の幾何形状に限定されうる。
【０００６】
図２は、従来のベール（veil）、ステッチ、及びｚピンで強化された複合材料の特性を示すＡｓｈｂｙプロット（Ashby plot）であり、面内特性が、モードＩレイヤ間破壊靭性（Mode I Interlaminar Fracture Toughness (Gic)）に対する有孔圧縮強度（Open Hole Compression (OHC) strength）として測定されたギャップを強調表示している。図２に示すように、厚み方向関連方法は、ベールと比較した場合、モードＩ破壊靭性を大幅に向上させることができ、ｚピンを用いると、１４００％までの向上が可能である。しかしながら、厚み方向の補強材を用いると、製造過程において誘発される微細構造の欠陥により、ＯＨＣ強度に関する圧縮特性や他の面内特性が低下する。これに対して、中間レイヤとして用いられるベールは、ＯＨＣの低減が少なく、ファイバトウを含むプリフォームにベールを用いる際にファイバトウの破壊が少ない。しかしながら、一部の用途においては、Ｇｉｃの改善効果は十分でない。したがって、従来において達成されていない性能の不足は、連続した厚み方向補強材を用いて、面内特性を低下させることなく高いモードＩ破壊靭性を得ることにより埋めることができる。
【０００７】
ここで求められている技術は、複合材料の全体に亘って連続的であり、且つ面内特性を低下させない厚み方向技術である。本発明の実施形態は、この要望を満たすものである。
【発明の概要】
【０００８】
本開示においては、複数のピラーに取り付けられた２次元グリッドを有する３次元ネットワークを含むテープについて説明する。３次元ネットワークは、限定するものではないが、以下の実施形態を含む多くの方法で具現化することができる。
【０００９】
１．２次元グリッドと複数のピラーとを含み、前記２次元グリッドは、第１組の第１フィラメント及び第２組の第２フィラメントを有し、前記第１組の第１フィラメントは、第１方向に配向しており、前記第２組の第２フィラメントは、前記第１組の第１フィラメントと交差するように第２方向に配向しており、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから（例えば、上向き又は下向きに）延びており、前記第１組の第１フィラメント、前記第２組の第２フィラメント、及び前記複数のピラーが、３次元ネットワークを形成している、テープ。
【００１０】
２．前記３次元ネットワークは、ベール中間層を含む、実施形態１に記載のテープ。
【００１１】
３．前記３次元ネットワークは、積層体のレイヤ間の３次元中間層である、実施形態１又は２に記載のテープ。
【００１２】
４．前記レイヤは、前記積層体において隣接したレイヤであり、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから最大距離延びており、前記最大距離は、前記２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記２次元グリッドから、前記隣接するレイヤのうちの１つの底面（最も近くに位置する面）までの間隔よりも短い、実施形態３に記載のテープ。
【００１３】
５．前記レイヤは、前記積層体において隣接するレイヤであり、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから最大距離延びており、前記最大距離は、前記２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記２次元グリッドから前記隣接するレイヤのうちの１つの頂面（前記２次元グリッドから最も遠くに位置する面）までの間隔と等しく、前記ピラーの先端は、前記レイヤのうちの１つの頂面と同じ位置にある、実施形態３に記載のテープ。
【００１４】
６．前記レイヤは、前記積層体において隣接するレイヤであり、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから最大距離延びており、前記最大距離は、前記２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記２次元グリッドと、前記隣接するレイヤのうちの１つの頂面（前記２次元グリッドから最も遠くに位置する面）との間の間隔よりも長く、前記ピラーは、前記隣接するレイヤのうちの１つを通ってその上方に延びている、実施形態３に記載のテープ。
【００１５】
７．以下の寸法のうちの１つ又は任意の組み合わせを有する、実施形態１〜６のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ：
・前記ピラーの高さＨが、０．３ミリメータ（ｍｍ）≦Ｈ≦５ｍｍの範囲内にある。
・前記ピラーが、前記２次元グリッドから延びており、隣接するピラー間の間隔ＳEが、０．８ｍｍ≦ＳE≦５ｍｍの範囲内にある。
・前記第１組の第１フィラメントにおいて隣接する第１フィラメント間の間隔Ｓhが、０．８ｍｍ≦Ｓh≦５ｍｍの範囲内にある。
・前記第２組の第２フィラメントにおいて隣接する第２フィラメント間の間隔Ｓvが、０．８ｍｍ≦Ｓv≦５ｍｍの範囲内にある。
・前記ピラーの平均直径Ｅdが、０．０２ｍｍ≦Ｅd≦１ｍｍの範囲内にある。
・前記第１組の第１フィラメント及び前記第２組の第２フィラメントのそれぞれの直径Ｅｄが、０．０４ｍｍ≦ｄ≦２ｍｍの範囲内にある。
【００１６】
８．前記２次元グリッドは、前記第１フィラメント及び前記第２フィラメントによって境界が定められた孔を有するメッシュを含み、当該孔は、前記テープに樹脂を注入し易くするために、前記メッシュの表面積の４０〜８０％を占める、実施形態１〜７のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００１７】
９．前記ピラーは、０度から５度の範囲内の角度で傾斜しており、前記角度は、前記ピラーの基部、及び当該ピラーの先端を通るラインと、前記２次元グリッドに垂直な方向との間の角度である、実施形態１〜８のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００１８】
１０．前記ピラーは、前記第１フィラメントと前記第２フィラメントとの交差部分から（例えば、上向き又は下向きに）延びている、実施形態１〜９のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００１９】
１１．前記ピラーは、前記第１フィラメントと前記第２フィラメントとの交差部分の間の位置において、前記第１フィラメント又は前記第２フィラメントから（例えば、上向き又は下向きに）延びている、実施形態１〜１０のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２０】
１２．前記ピラーは、前記テープと第２テープとを接続するために、前記第２テープにおける第２の２次元グリッドから延びるピラーと引っ掛かり合うように構成されている、実施形態１〜１１のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２１】
１３．前記第１フィラメント、前記第２フィラメント、及び／又は前記ピラーは、例えば付加製造で使用される材料を含み、当該材料は、限定するものではないが、ポリアミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）ポリフェニルスルホンなどの熱可塑性材料、或いは、これらの熱可塑性材料と、カーボンナノチューブ、グラフェン、粘土改質剤、不連続ファイバ、界面活性剤、安定剤、粉末や微粒子などの改質剤及び／又は含有物とを組み合わせた複合材料を含む、実施形態１〜１２のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２２】
１４．前記ピラーは、引延し材を含む、実施形態１〜１３のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２３】
１５．前記第１フィラメント、前記第２フィラメント、及び／又は前記ピラーは、熱可塑性材料、又は当該熱可塑性材料含有複合材料を含む、実施形態１〜１４のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２４】
１６．前記ピラーは、前記テープの第１面、及び前記テープの第２面から延びている、実施形態１〜１５のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載のテープ。
【００２５】
１７．第１テープと第１群のピラーとを含む複合材製品であって、前記第１テープは、第１組の第１フィラメント及び第２組の第２フィラメントを有する第１の２次元グリッドを含み、前記第１組の第１フィラメントは、第１方向に配向しており、前記第２組の第２フィラメントは、前記第１組の第１フィラメントと交差するように第２方向に配向しており、前記第１群のピラーは、前記第１の２次元グリッドから（例えば、上向き又は下向きに）延びている、複合材製品。前記複合材製品は、第２テープと第２群のピラーとをさらに含み、前記第２テープは、第３組の第３フィラメント及び第４組の第４フィラメントを有する第２の２次元グリッドを含み、前記第３組の第３フィラメントは、第３方向に配向しており、前記第４組の第４フィラメントは、前記第３組の第３フィラメントと交差するように第４方向に配向しており、前記第２群のピラーは、前記第２の２次元グリッドから（例えば、上向き又は下向きに）延びており、前記第１群のピラーの各々は、前記第２群のピラーのうちの１つに引っ掛かっている。
【００２６】
１８．前記第１テープと前記第２テープとの間にファイバトウのレイヤをさらに含み、前記第１群の第１ピラーは、前記第１の２次元グリッドから上向き又は下向きに最大距離延びており、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドから当該第１の２次元グリッドに最も近くに位置する前記レイヤの底面までの間隙よりも短い、実施形態１７に記載の複合材製品。
【００２７】
１９．前記第１テープと前記第２テープとの間にファイバトウのレイヤをさらに含み、前記第１群の第１ピラーは、前記第１の２次元グリッドから上向き又は下向きに最大距離延びており、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドから最も遠くに位置する前記レイヤの頂面までの間隔と等しく、前記第１群のピラーの先端は、前記レイヤの前記頂面と同じ位置にある、実施形態１７に記載の複合材製品。
【００２８】
２０．前記第１テープと前記第２テープとの間にファイバトウのレイヤをさらに含み、前記第１群の第１ピラーは、前記第１の２次元グリッドから上向き又は下向きに最大距離延びており、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドに垂直な方向に測定される距離であり、前記最大距離は、前記第１の２次元グリッドから前記レイヤの頂面（前記２次元グリッドから最も遠くに位置する前記レイヤの面）までの間隔よりも長く、前記第１群のピラーは、前記レイヤを通ってその上方に延びている、実施形態１７に記載の複合材製品。
【００２９】
２１．実施形態１６に記載の複合材製品を含み、前記第１テープに取り付けられるスキンと、前記第２テープに取り付けられる補強材と、前記２次元グリッドの孔を充填する樹脂と、をさらに含む、一体型航空機構造体。
【００３０】
本開示では、複合材製品を作製する方法をさらに説明する。上記方法は、以下の実施形態を含む多くのやり方で実現可能であるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
２２．第１テープ及び第２テープを含む複数のテープ間にファイバトウのレイヤを配置することを含み、各テープは、第１組の第１フィラメント及び第２組の第２フィラメントを有する２次元グリッドと、複数のピラーと、を含み、前記第１組の第１フィラメントは、第１方向に配向しており、前記第２組の第２フィラメントは、前記第１組の第１フィラメントと交差するように第２方向に配向しており、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから延びており、前記第１組の第１フィラメント、前記第２組の第２フィラメント、及び前記複数のピラーは、３次元ネットワークを形成しており、前記第１テープの前記ピラーは、前記ファイバトウ間の空隙に入り込んでいる、方法。
【００３２】
２３．前記配置することは、前記第１テープに前記レイヤを積層して、前記レイヤにおける前記ファイバトウ間の空隙に、前記第１テープの前記ピラーを通過させることと、前記レイヤに前記第２テープを配置して、当該第２テープの前記ピラーが、前記空隙を通過した前記第１テープの前記ピラーの一部に引っ掛かるようにすることと、を含む、実施形態２２に記載の方法。
【００３３】
２４．前記レイヤは、各々が前記ファイバトウを含む複数のレイヤのうちの１つであり、前記配置することは、前記第１テープに前記複数のレイヤの各々を順に積層し、その際、前記レイヤの各々における前記ファイバトウ間の複数の異なる空隙のうちの複数が互いに積み重なって、前記複数のレイヤの全てを貫通する複数の重ね開口が形成されるようにするとともに、前記第１テープの前記ピラーが前記重ね開口を貫通するか、或いは当該開口に入り込むようにすることと、前記複数のレイヤに前記第２テープを配置し、その際、前記第２テープの前記ピラーが前記重ね開口を貫通するか、或いは当該開口内に延びる前記第１テープの前記ピラーの一部に引っ掛かるようにすることと、をさらに含む、実施形態２３に記載の方法。
【００３４】
２５．前記複数のレイヤは、第１レイヤと第２レイヤとを含み、前記第１テープにおける前記ピラーは、前記重ね開口に入り、且つ前記第１レイヤを通過して前記第２レイヤに入り込む第１の長さを有し、前記第２テープにおける前記ピラーは、前記重ね開口に入り、且つ前記第２レイヤを通過するが、前記第１レイヤには到達しない第２の長さを有する、実施形態２４に記載の方法。
【００３５】
２６．前記ピラーは、前記２次元グリッドの第１面から延びる第１ピラーと、前記２次元グリッドの第２面から延びる第２ピラーと、を含む、実施形態２２〜２５のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載の方法。
【００３６】
２７．前記テープは、第３テープを含み、前記方法は、前記第２テープに前記ファイバトウを含む追加のレイヤを配置し、その際、前記第２テープの前記第２ピラーが、前記レイヤに向かって延び、前記第２テープの前記第１ピラーが前記追加のレイヤに向かって延びるようにすることと、前記追加のレイヤに第３テープを積層し、その際、前記第３テープにおける前記第２ピラーが、前記第２テープから延びる前記第１ピラーに引っ掛かるようにすることと、をさらに含み、前記第３テープにおける前記第２ピラー、及び／又は前記第２テープにおける前記第１ピラーは、前記追加のレイヤにおける前記ファイバトウ間の前記空隙に入り込むか、当該空隙を貫通している、実施形態２６に記載の方法。
【００３７】
２８．前記レイヤは、製品の第１コンポーネントに含まれており、前記追加のレイヤは、前記製品の第２コンポーネントに含まれている、実施形態２７に記載の方法。
【００３８】
２９．前記第１コンポーネントは、一体型航空機構造体の補強材であり、前記第２コンポーネントは、前記一体型航空機構造体のスキンである、実施形態２７に記載の方法。
【００３９】
３０．前記３次元ネットワークにおける前記第１フィラメント、前記第２フィラメント、及び前記ピラー間の複数の孔空隙の各々の内部に樹脂を注入することをさらに含む、実施形態２２〜２９のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載の方法。
【００４０】
３１．複合材製品を製造する方法であって、第１テープ及び第２テープを含む複数のテープを取り付けることを含み、前記第１テープは、第１コンポーネントに取り付けられ、前記第２テープは、第２コンポーネントに取り付けられ、各テープは、第１組の第１フィラメント及び第２組の第２フィラメントを有する２次元グリッドと、複数のピラーと、を含み、前記第１組の第１フィラメントは、第１方向に配向しており、前記第２組の第２フィラメントは、前記第１組の第１フィラメントと交差するように第２方向に配向しており、前記複数のピラーは、前記２次元グリッドから延びており、前記第１組の第１フィラメント、前記第２組の第２フィラメント、及び前記複数のピラーは、３次元ネットワークを形成しており、前記第１テープにおける前記ピラーが前記第２テープにおける前記ピラーに引っ掛かるように、前記第１テープ及び前記第２テープが配置される、方法。
【００４１】
３２．前記第１コンポーネントは第１群のレイヤを含み、前記第２コンポーネントは第２群のレイヤを含み、前記レイヤの各々は、ファイバトウを含む、実施形態３１に記載の方法。
【００４２】
３３．前記ピラーは、前記２次元グリッドの第１面から延びる第１ピラーと、前記２次元グリッドの第２面から延びる第２ピラーとを含み、前記複数のテープは、第３テープと第４テープとを含み、前記第１コンポーネントは、前記第３テープを含み、前記第２コンポーネントは、前記第４テープを含み、前記第１テープにおける前記第１ピラーは、前記第２テープにおける前記第２ピラーに引っ掛かっており、前記第１テープにおける前記第２ピラーは、前記第１群のレイヤのうちの１つにおける前記ファイバトウ間の空隙に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、前記第３テープの前記ピラーに引っ掛かっており、前記第２テープにおける前記第１ピラーは、前記第２群のレイヤのうちの１つにおける前記ファイバトウ間の空隙に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、前記第４テープの前記ピラーに引っ掛かっている、実施形態３１又は３２に記載の方法。
【００４３】
３４．前記第１コンポーネントは、一体型航空機構造体の補強材であり、前記第２コンポーネントは、前記一体型航空機構造体のスキンである、実施形態３１〜３３のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載の方法。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
以下では図面を参照するが、これらの図面全体を通して、同様の参照符号は、対応する部品を示している。
【図１】ファイバトウのレイヤを含むＴジョイントにおける高応力集中領域を示す図である。
【図２】従来の構造では達成できない（破壊靭性の達成、及びファイバトウのレイヤの面内特性の維持に関する）性能を表すギャップを示す図である。
【図３Ａ】本明細書で説明する１つ以上の実施形態による、ファイバトウと組み合わされる３次元（３Ｄ）ネットワークを示す図である。
【図３Ｂ】３Ｄネットワーク状に付着させた材料がアンカーと、起立部と、基部とを含むことを示す図である。
【図３Ｃ】複数の異なるレイヤにおけるファイバトウによって空隙が画定される実施形態を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｃの上面図である。
【図３Ｅ】樹脂が複合材料と組み合わされる実施形態を示す図である。
【図３Ｆ】１つ以上の実施形態による、連続ロール又はテープ形式で配置可能であって、且つ面外（ｚ面としても知られる）に配向されたピラーパターンを含む（例えば、透過性ベール中間層の形態の）片面３Ｄプリントテープを示す図である。
【図３Ｇ】１つ以上の実施形態による、連続ロール又はテープ形式で配置可能であって、且つ面外（ｚ面としても知られる）に配向されたピラーパターンを含む（例えば、透過性ベール中間層の形態の）両面３Ｄプリントテープを示す図である。
【図３Ｈ】１つ以上の実施形態による、ｚ面の短繊維の主要な幾何学的特徴、及び基部を用いた配置パターンを示す図である。
【図３Ｉ】テープの作製に使用される様々なパラメータの例を示す図である。
【図３Ｊ】１つ以上の実施形態による、溶融接合を伴う片面テープを示す図である。
【図３Ｋ】１つ以上の実施形態による、純粋な機械的接合を用いた両面テープを示す図である。
【図３Ｌ】１つ以上の実施形態による、純粋な機械的接合を用いた両面テープを示す図である。
【図３Ｍ】１つ以上の実施形態による、ロール状に配置されたテープを示す断面図である。
【図４】本明細書で説明する複合材製品の製造に使用可能な３次元（３Ｄ）プリンタの例を示す図である。
【図５】１つ以上の実施形態による、複合材製品の製造方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】１つ以上の実施形態による、セルネットワークを形成する際の、ノズルの軌道の例を示す図である。
【図６Ｂ】本明細書で説明する実施形態のテープを作製するためのノズルの移動の例を示す図である。
【図７Ａ】フィラメント供給速度Ｒ＝０．５回転／分であって、且つノズル速度Ｆ＝５００ｍｍ／分のプリント条件を用いてアンカーから引き出された例示的なピラー又はファイバが、直径１５０マイクロメートル、長さ２．９ｍｍ、及び面密度６ｇ／ｍ2を有することを示す図である。
【図７Ｂ】１つ以上の実施例による、フック（例えば、スワンネック形状のフック）を有するピラーを示す図である。
【図８】１つ以上の実施例による、片面に直接付着させた３Ｄテープを含むファイバトウのレイヤを示す図である。
【図９】１つ以上の実施例による、両面に直接付着させた３Ｄテープを含むファイバトウのレイヤを示す図である。
【図１０】本明細書で説明するような複合材製品を組み込んだＴジョイントの例を示す図である。
【図１１Ａ】１つ以上の実施例による、複合材製品を製造する方法を示す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ａに示す方法に従って製造された複合材製品を示す図である。
【図１１Ｃ】ファイバトウの複数のレイヤが一対のテープ間に配置されている、図１１Ａに示す方法に従って製造された複合材製品を示す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｃの実施形態を示す側面図である。
【図１１Ｅ】１つ以上の実施例による、両面テープを使用して製造された複合材製品を示す図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｅの実施形態を示す側面図である。
【図１２Ａ】１つ以上の実施例による、テープを使用してコンポーネントを接続する方法を示す図である。
【図１２Ｂ】１つ以上の実施例による、テープを使用してコンポーネントを接続する方法を示す図であり、これらのコンポーネントもまた、テープを含む。
【図１３】本明細書で説明する実施形態による、３Ｄプリンタを制御するための処理環境を示す図である。
【発明の詳細な説明】
【００４５】
以下の説明においては、添付図面を参照するが、これらの図面は、本明細書の一部を形成し、且ついくつかの実施形態を例示的に示すものである。なお、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を使用したり、構造的な変更を加えたりすることが可能である。
＜技術説明＞
＜Ｉ．例示的な構造＞
＜ａ．ネットワーク＞
【００４６】
本開示においては、フィラメント及びピラーの３次元（３Ｄ）ネットワークを含むテープについて説明を行う。１つ以上の実施形態においては、テープと複合材料におけるファイバトウとを組み合わせることにより、亀裂が３Ｄネットワークの壁に到達したときに亀裂の方向を変化させて複合材料の強度を向上させることができ、その際複合材料の完全性を低下させることもないため、熱可塑性ベールや従来の厚み方向技術と比較して明らかに有利な特性を有する。具体的には、厚み方向関連方法は、製造過程において微細構造の欠陥を誘発するものであり、また、熱可塑性ベールによる強化は、あまり有効ではない。
【００４７】
図３Ａは、ネットワーク（３０４）と併用されるか、或いは組み合わされた複数のファイバトウ（３０２）を含む例示的な複合材製品（３００ａ）を示しており、当該ネットワークは、ピラー（pillars）（３６８）を含む引延し材（drawn material）（３０８ｂ）によって接続されたフィラメントレイヤ（３０６）を含む。フィラメントレイヤ（３０６）は、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）と第２フィラメントレイヤ（３０６ｂ）とを含み、複数のピラー（３６８）の各々は、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）から引き出されて、複数のファイバトウ（３０２）間の異なる１つの空隙（３１０）を通り、第２フィラメントレイヤ（３０６ｂ）に第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）を接続する。
【００４８】
引延し材（３０８ｂ）とフィラメントレイヤ（３０６）とを含むネットワーク（３０４）は、複合材製品（３００ａ）における亀裂（レイヤとレイヤとの間、レイヤの内部、及び／又はレイヤを横断する亀裂）の伝播を低減する物理的バリアを形成する。様々な例においては、引延し材（３０８ｂ）は、フィラメントレイヤ（３０６）間で傾斜した不均一な形状を有しており、これにより、引延し材（３０８ｂ）の表面積を増やして、亀裂に対してより蛇行した経路を形成している。
【００４９】
１つ以上の例においては、空隙（３１０）によって分離されたファイバトウ（３０２）は、レイヤ３１２（例えば、プライ３１２ｃを含む）に設けられている。これらのレイヤ３１２は、第１レイヤ３１２ａと第２レイヤ３１２ｂとを含む。ファイバトウ（３０２）の各レイヤ３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ）は、ピラー（３６８）によって接続されたフィラメントレイヤ（３０６）のうちの２つの間にあり、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）から引き出された複数のピラー（３６８）は、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）と第２フィラメントレイヤ（３０６ｂ）との間のファイバトウ（３０２）の第１レイヤ３１２ａにおける複数の異なる空隙（３１０）を通る。１つ以上の実施形態において、ファイバトウ３０２の各々は、補強ファイバ３０２ｂを含む。
【００５０】
ピラー３６８は、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）から延びる第１群３６６ａのピラー３６８を含み、当該ピラーは、第２フィラメントレイヤ（３０６ｂ）から延びる第２群３６６ｂのピラーと結合部３９５を形成している。
【００５１】
図示例においては、ピラー３６８のそれぞれの群３６６ａ、３６６ｂは、フィラメントレイヤ（３０６）から、当該フィラメントレイヤ（３０６）に対して垂直な方向において最大距離３９６延びている。この最大距離３９６は、フィラメントレイヤ（３０６）から、ファイバトウ（３０２）の隣接するレイヤ３１２のうちの１つの頂面Ｔ２までの間隔３９８よりも長いため、ピラーは、ファイバトウのレイヤ３１２を貫通することができる。頂面Ｔ２は、第１フィラメントレイヤ（３０６ａ）から最も遠くに位置する、第１レイヤ３１２ａの表面である。他の例において、最大距離３９６は、フィラメントレイヤ３０６から、隣接するレイヤ３１２のうちの１つの底面Ｂまでの間隔３９８よりも短い。この底面とは、第１フィラメントレイヤ３０６ａに最も近くに位置する、第１レイヤ３１２ａの表面である。他の例において、最大距離３９６は、フィラメントレイヤ３０６からファイバトウの隣接するレイヤ３１２のうちの１つの頂面Ｔ２までの間隔と等しく、ピラー３６８の先端Ｔは、ファイバトウ（３０２）のレイヤ３１２のうちの１つの頂面Ｔ２と同じ位置にある。
【００５２】
１つ以上の実施形態において、引延し材（３０８ｂ）、ネットワーク（３０４）のフィラメントレイヤ（３０６）、及びピラー３６８は、３Ｄプリンタを使用して作製される。しかしながら、この処理は、レイヤ毎にピラー（３６８）を作製するわけではないので、従来のような３Ｄプリンティングとはいえない。むしろ、３Ｄプリンタは、ｘ−ｙ面におけるファイバトウ３０２のレイヤ３１２に対して調節された量の材料（３１４）を付着させるためのツールとして使用されており、このツールは、材料（３１４）を付着させた後、当該材料の可塑性を利用して垂直方向に当該材料（３１４）を引延ばす。
【００５３】
図３Ｂは、ネットワーク（３０４）を作製するために使用するツールが、材料（３１４）の可塑性を利用して垂直方向に当該材料（３１４）を引延ばして、高さＨを有する細い起立ストランド（strands）又はピラー（３６８）を形成する例を示す。同図において、付着される材料（３１４）は、（幅Ｗ及び長さＬを有する）アンカー（３１６）から引延ばされて、基部（３１８）（例えば、突出基部）と起立部（３２０）（例えば、突出部）とを含むピラー（３６８）を形成しており、起立部（３２０）は、当該起立部（３２０）に沿って平均直径Ｅdを有するとともに、垂直方向（３２２）に対して角度θを有する。一例においては、材料（３１４）は、ピラー（３６８）を形成するための引延し作業中にも供給される。様々な形状のピラー（３６８）を得るために、材料（３１４）の付着作業又は引延し作業中の処理条件を調節してもよい。１つ以上の例において、アンカー（３１６）の基部（３１８）は、ピラー（３６８）の起立部（３２０）よりも太い。１つ以上の例において、起立部（３２０）の直径は、０．１３ｍｍ≦Ｅd≦０．２３ｍｍの範囲で変化する。１つ以上の例において、起立部（３２０）は、円錐状又はテーパ状であってもよいし、一定の直径を有していてもよい。
【００５４】
図３Ｃ及び３Ｄは、レイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）が、複合材製品（３００ｂ）におけるプライ（３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ、３３６ｄ）の積層体を含み、これらレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々が、（例えば、一方向の）ファイバトウ（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ）の異なる配向（３７０）を含む例を示す。この場合、複数のレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）又はプライ（３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ、３３６ｄ）を貫通するように空隙（３４２）又は孔（３４４）が形成され、これらの空隙（３４２）又は孔（３４４）は、それぞれ異なるプライ（３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ、３３６ｄ）又はレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）におけるファイバトウ（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ）によって境界付け、画定、又は分離されている。
【００５５】
複数の異なる平面（３４６）に設けられたプライ（３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ、３３６ｄ）又はレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）は、孔（３４４）又は空隙（３４２）を画定するために互いに異なる角度で配列又は配向されたファイバトウ（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ）を含む。レイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）がマットを含む例においては、隣接するレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各対におけるファイバトウ（３０２）は、互いに９０度になるように重ね合わされている。しかしながら、他の例においては、ファイバトウ（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ）を、互いに任意の角度（例えば、４５度）で配向することもできる。１つ以上の例においては、ピラー（３６８）の高さＨ（図３Ｂを参照）は、いくつの孔（３４４）又は空隙（３４２）を形成しているレイヤ（３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）又はプライ（３３６ａ、３３６ｂ、３３６ｃ、３３６ｄ）の数によって決まる。１つ以上の例においては、ファイバトウ（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ、３４０ｄ）間の空隙（３４２）は、ファイバトウ（３４０ａ、３４０ｃ）間の中間層（３３８ｂ）にある。
【００５６】
図３Ｅは、ファイバトウ３０２のレイヤ（３１２）、及びピラー３６８を含む引延し材（３０８ｂ）と組み合わされる樹脂（３８０）を含む複合材製品（３００ｃ）を示す。
＜ｂ．テープ＞
【００５７】
図３Ｆ〜３Ｉは、フィラメント３５５（第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０）を有する２次元グリッド３５２を含むテープ３５０を示しており、第１組３５４の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２（例えば、ｘ方向）に配向しており、第２組３５８の第２フィラメント３６０は、第１組３５４の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４（例えば、ｙ方向）に配向している。テープ３５０は、２次元グリッド３５２から面外方向３６５（例えば、ｚ方向において、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂ）に延びる複数のピラー３６８をさらに含み、これによって、第１組３５４の第１フィラメント３５６、第２組の第２フィラメント３６０、及び複数のピラー３６８が３次元ネットワーク３９０を形成している。図３Ｆは、２次元グリッド３５２の第１面Ｓ１から（例えば、上向きに）延びるピラー３６８を含む片面の実施形態を示しており、図３Ｇは、２次元グリッド３５２の第１面Ｓ１及び第２面Ｓ２から延びるピラー３６８を含む両面の実施形態を示している。様々な例において、フィラメントレイヤ３０６は、２次元グリッド３５２を含む。
【００５８】
図３Ｈ〜３Ｉは、テープの所望の用途又は特性によって選択可能なピラー３６８（例えば、ｚ面の短繊維）のパターン及び配置、当該ピラーの高さ、直径、表面テクスチャ及び間隔などのパラメータ、並びにピラー３６８を形成可能な基部（例えば、２次元グリッド３５２）を示している。図３Ｈ及び図３Ｉに示すように、パラメータは、限定するものではないが、ピラーの高さＨ、Ｅｈ、第１組３５４の第１フィラメント３５６の間隔Ｓｈ、第２組３５８の第２フィラメント３６０の間隔Ｓｖ、第１組の第１フィラメント３５６の幅ｄv、第２組の第２フィラメント３６０の幅ｄh、ピラーの平均直径Ｅd、２次元グリッド３５２に垂直な方向３２２ｂに対するライン３２２ａに沿ったピラーの角度θ、第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０を有する２次元グリッド３５２又はメッシュ３７４の表面積Ａ、並びに第１フィラメント３５６と第２フィラメント３６０との交差部分３９８ａに対するピラー３６８の位置３９９を含む。
【表１】
2021521028.tif 000003
【表２】
2021521028.tif 000004
【００５９】
さらなる例には、限定するものではないが、以下のうちの１つ以上を達成するためにパラメータを選択することが含まれる。
【００６０】
１．「孔空隙」が、樹脂及びガスを通過させることが可能なように調節される。孔空隙（図３Ｈを参照）は、第１フィラメント３５６と、第２フィラメント３６０と、ピラー３６８との間の自由空間（volumetric free space）を含む孔３７２であり、当該孔は樹脂で充填されることが意図されている。一つ以上の例においては、孔３７２は、第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０によって境界が定められており、テープ３５０に樹脂を注入し易くするために、メッシュ３７４を含む２次元グリッド３５２の表面積Ａの４０〜８０％を占める。他の例においては、孔３７２は、隣接する第１フィラメント３５６間の間隔Ｓh（例えば、２ｍｍ≦Ｓh≦５ｍｍ）、及び隣接する第２フィラメント３６０間の間隔Ｓv（２ｍｍ≦Ｓv≦５ｍｍ）によって画定される。
【００６１】
２．テープ３５０が、２次元グリッド３５２を含む基部を有しており、当該２次元グリッドは、透過性を有するが、テープ又はロールの製品形態を有するのに十分な柔軟性を有する。
【００６２】
４．第１フィラメント３５６、第２フィラメント３６０、及びピラー３６８が、ファイバトウ３０２間のｘ−ｙ面中間層領域を形成する２次元グリッド３５２だけでなく、ｚ方向も含む全ての方向において、ファイバトウ３０２の周りに連続的な３次元ネットワーク３９０を形成している。
【００６３】
３．３次元ネットワーク３９０が、ピラー３６８と組み合わされた２次元グリッド３５２を含む透過性ベールの３次元中間層を含み、ピラー３６８は、２次元グリッド３５２の面外に配向された短繊維のパターンで設けられており、これらのピラーは、２次元グリッド３５２がｘ−ｙ面に配向されている場合に、ｚ面に配向されているか、当該ｚ面成分を有する。
【００６４】
５．３次元ネットワーク３９０により、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２が室温の周囲条件で容易に付着又は結合する。
【００６５】
６．３次元ネットワーク３９０により、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２、及びファイバトウ３０２における補強ファイバ３０２ｂに対する損傷を低減又は防止することができる。このような損傷には、レイヤ３１２に対してステッチやピンを厚み方向に挿入することにより生じうる損傷が含まれる。したがって、１つ以上の例において、３次元ネットワーク３９０は、複合材製品（３００ａ）の面内特性（例えば、有孔圧縮強度（Open Hole Compression（OHC）strength））を犠牲にすることなく、（例えば、レイヤ３１２における）厚み方向強度を大幅に向上させることができる。
【００６６】
７．複数のピラー３６８が、規則正しいアーキテクチャを形成しており、第１フィラメント及び第２フィラメントの２次元ネットワーク３５２が、ピラーのための透過性ベースを形成している。また、ピラー及び／又は２次元グリッドは、付加製造技術を用いて作製される。
【００６７】
９．図３Ｊに示すように、ピラー３６８は、２つ以上の３次元ネットワーク３９０（３次元中間レイヤを含む）の面を重ね合わせたときに、当該ピラー３６８を絡め合わせることができる調節アーキテクチャを含んでおり、それによって、例えば、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２間において結合メカニズムを形成する。より具体的には、図３Ｊ（図３Ｆ及び３Ｇも参照）は、テープ３５０を含む複合材製品３００ｄを示しており、当該テープ３５０は、第２テープ３５０ｂに接続された第１テープ３５０ａを含む。第１テープ３５０ａは、第１組の第１フィラメント３５６及び第２組の第２フィラメント３６０を有する第１の２次元グリッド３５２ａを含み、第１組３５４の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２に配向しており、第２組３５８の第２フィラメント３６０は、第１組の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向している。第１群３６６ａのピラー３６８は、２次元グリッド３５２ａから（例えば、上向き又は下向きに）延びている。第２テープ３５０ｂは、第３組の第３フィラメント３５６ａ及び第４組の第４フィラメント３６０ａを有する第２の２次元グリッド３５２ｂを含み、第３組の第３フィラメント３５６ａは、第３方向に配向しており、第４組の第４フィラメント３６０ａは、第３組の第３フィラメント３５６ａと交差するように第４方向に配向している。第２群３６６ｂのピラー３６８は、第２の２次元グリッドから（例えば、上向き又は下向きに）延びている。第１群３６６ａのピラー３６８の各々は、第２群３６６ｂのピラー３６８のうちの１つと結合３９５している（例えば、引っ掛かったり、絡み合ったり、巻き付いたり、捩れあったり、縺れ合ったりしている）。
【００６８】
１０．図３Ｊには、片面テープが示されている。同図において、第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８は、第２テープ３５０ｂにおける第２群３６６ｂのピラー３６８と結合３９５しており、第１テープ３５０ａにおける第１の２次元グリッド３５２ａは、ファイバトウ３０２の第１レイヤ３１２ａにおけるファイバトウ３０２に接合３９３（例えば、溶融接合、或いは接着材で接合）されており、第２テープ３５０ｂにおける第２の２次元グリッド３５２ｂは、ファイバトウ３０２の第２レイヤ３１２ｂにおけるファイバトウに接合３９３（例えば、溶融接合、或いは接着材で接合）されている。１つ以上の例において、各テープ３５０（第１の２次元グリッド３５２ａを含む第１テープ３５０ａ及び第２の２次元グリッド３５２ｂを含む第２テープ３５０ｂ）における２次元グリッド３５２は、特定の位置でファイバトウ３０２に溶融接合される。また、接続強度を上げて効果的な溶融接合を実現するために、２次元グリッド３５２は、ピラー３６８よりも太い（すなわち、Ｅd＜第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０のｄh及びｄv）が、この理由は、ピラー３６８間の結合部３９５と比較すると、溶融接合を実現するのにより多くの材料３１４を必要とするからである。いくつかの実施形態において、溶融接合は、ファイバトウ３０２に配置された２次元グリッド３５２を（例えば、ヒートガンやオーブンを使用して）加熱することにより実行し、この結果、２次元グリッド３５２における第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０を局所的に溶融又は軟化させ、複数の溶融接合位置においてファイバトウ３０２に対する第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０の接合を促進又は強化することができる。１つ以上の例においては、２次元グリッド３５２が細い（ｄh及びｄvが小さい）程、２次元グリッド３５２とファイバトウ（３０２）との間における溶融接合位置を増やすことが必要となるが、これは、各溶融接合の強度が、溶融接合を実現するために溶融される２次元グリッド３５２の材料量に比例するからである。
【００６９】
図３Ｋは、２次元グリッド３５２の第１面Ｓ１から（例えば、上向きに）延びるピラー３６８と、２次元グリッド３５２の第２面Ｓ２から（例えば、下向きに）延びるピラー３６８とを含む両面テープからなるテープ３５０の例を示す。図示例においては、単一の両面テープからなるテープ３５０が、ファイバトウ３０２の第１レイヤ３１２ａと、ファイバトウ３０２の第２レイヤ３１２ｂとの間に配置されている。テープ３５０の第１面Ｓ１におけるピラー３６８は、第１レイヤ３１２ａにおけるファイバトウ３０２（又は、ファイバトウ３０２における補強ファイバ３０２ｂ）と結合３０２ａしており（例えば、引っ掛かったり、絡み合ったりしており）、第２面Ｓ２におけるピラー３６８は、第２レイヤ３１２ｂにおけるファイバトウ３０２（又は、ファイバトウにおける補強ファイバ３０２ｂ）と結合している（例えば、引っ掛かったり、絡み合ったりしている）。１つ以上の実施形態において、ピラー３６８は、当該ピラー３６８とファイバトウ３０２との間の溶融接合又は接着材を用いることなく、機械的に（例えば、ピラー３６８とファイバトウ３０２との間の物理的接触又は摩擦接触により）結合３０２ａする。１つ以上の例において、テープ３５０の２次元グリッド３５２及びピラー３６８は、接続強度を高めるために十分に太い（すなわち、第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０の直径ｄv及びｄhが十分に大きい）が、ピラー３６８を２次元グリッド３５２よりも僅かに細くすることも可能である（すなわち、Ｅｄ＜ｄh及びｄv）。この理由は、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２と２次元グリッド３５２との間に生じる歪みが、十分な数のピラー３６８によって分割され、ピラー３６８毎の歪みが、第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０よりも細いピラー３６８によって支持されるからである。しかしながら、１つ以上の実施形態において、溶融接合を行わずにファイバトウ３０２と結合するピラー３６８の直径Ｅdは、テープ３５０とファイバトウ３０２との間の溶融接合又は接着材（図３Ｊ）を含む実施形態の場合と比較して大きいが、この理由は、溶融接合又は接着材を用いないで結合するピラー３６８は、ピラー毎により大きい歪みに対応しなければならないからである。
【００７０】
図３Ｌは、ファイバトウの第１レイヤ３１２ａとファイバトウの第２レイヤ３１２ｂとの間の２つのテープ３５０（第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂであって、これらのテープの各々が両面テープ）を含む実施形態を示しており、第１テープ３５０ａの第１面Ｓ１から延びるピラーが、第２テープ３５０ｂの第２面Ｓ２から延びるピラー３６８と結合している（例えば、引っ掛かり合っている）。第１テープ３５０ａの第２面Ｓ２から延びるピラーは、第１レイヤ３１２ａにおけるファイバトウ３０２（例えば、ファイバトウにおける補強ファイバ３０２ｂ）と結合して（例えば、引っ掛かり合って）おり、第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１から延びるピラーは、第２レイヤ３１２ｂにおけるファイバトウ３０２（ファイバトウにおける補強ファイバ３０２ｂ）と結合３０２ａして（例えば、引っ掛かり合って）いる。１つ以上の実施形態において、ピラー３６８は、溶融接合又は接着材を用いることなく他のピラー３６８又はファイバトウにおける補強ファイバと機械的に（例えば、物理的接触又は摩擦接触により）結合３０２ａしている。しかしながら、２次元グリッド３５２及びピラー３６８は、（１）第１レイヤ３１２ａと第２レイヤ３１２ｂとの間に単一の両面テープからなるテープ３５０を使用する実施形態（図３Ｋに示す）、又は（２）図３Ｊに示す第１レイヤ３１２ａと第２レイヤ３１２ｂとの間で第２テープ３５０ｂと結合する第１テープ３５０ａを使用する実施形態の場合よりも細く（すなわち、Ｅｄ、ｄh、及びｄvをより細く）形成することができる。この理由は、各々が両面テープである２つのテープ３５０を使用して、（ピラー間、及びピラーとファイバトウのレイヤとの間の）結合３９５、３０２ａを増やすことにより、ピラー毎に支持される歪みを低減することができるからである。１つ以上の実施形態において、レイヤ３１２は、積層体３９２のレイヤを含み、第１テープ３５０ａ及び／又は第２テープ３５０ｂは、ベール中間層３９４又は３Ｄ中間層３９４ａを形成する３次元ネットワークを含む。
【００７１】
したがって、複数のテープ３５０を使用する場合、ファイバトウのレイヤ３１２と絡み合った３次元ネットワーク３９０が形成され、１つのテープ３５０からのピラー３６８が、隣接するテープ３５０のピラー３６８と絡み合った状態（例えば、引っ掛かった状態）となる。このようにして得られる３次元ネットワーク３９０は、ファイバトウ３０２における補強ファイバ３０２ｂを損傷又は変形させることなく、ファイバトウ３０２の複数のレイヤ３１２の周囲に形成される。引っ掛かり合った状態のピラー３６８の調節アーキテクチャは、ファイバトウのレイヤ３１２を（例えば、室温で）所定位置に保持するのに十分な接合を実現可能なだけでなく、この引っ掛かりにより、積層体３９２におけるファイバトウ３０２の周囲において、第１フィラメント３５６、第２フィラメント３６０、及びピラー３６８の３次元ネットワーク３９０を形成して、積層体３９２を強化することができる。
【００７２】
２次元グリッド３５２における第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０、及び／又はピラー３６８（例えば、ｚ方向のファイバ）の作製に使用される材料の例には、限定するものではないが、付加製造に使用される材料（例えば、ポリマー）が含まれる。ポリマーは、ポリアミド、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）ポリフェニルスルホンなどの熱可塑性材料、或いは、これらの熱可塑性材料と、カーボンナノチューブ、グラフェン、粘土改質剤、不連続ファイバ、界面活性剤、安定剤、粉末や微粒子などの改質剤及び／又は含有物とを組み合わせた複合材料を含みうる。
【００７３】
例示的な実施形態においては、ファイバトウ３０２は、補強ファイバ３０２ｂの束を含む。様々な例においては、補強ファイバ３０２ｂは、ガラス繊維、ケブラー、炭素、及び熱可塑性材料の中から選択される少なくとも１つの材料を含む。
【００７４】
１つ以上の例においては、ファイバトウ３０２は、編組布、織布、若しくはノンクリンプ（non-crimp）布、又は繊維質体の形態に織られるか、或いはそのような形態に形成される。他の実施形態においては、ファイバトウは、スリット又は間隙を有する一方向テープ（互いの間に間隙を有する複数の平行トウ）、編組ブレイド（braids）、又は複数軸の補強材の形態で設けられる。
【００７５】
１つ以上の実施形態において、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２の各々は、プリフォーム（例えば、航空機又は他の構造体の予備成形部品）におけるプライを含み、当該プリフォームが、ファイバトウの複数のレイヤ（プライ）と、レイヤ３１２を纏める１つ以上のテープ３５０を含むようにすることができる。ファイバトウ３０２は、マットを含むレイヤ３１２を形成するように構成することができる。１つ以上の実施形態において、ファイバトウのレイヤ３１２は、プリフォームにおける（例えば、ドライファイバの）補強材とみなされ、これらのファイバトウのレイヤ３１２は、樹脂３８０を使用してさらに固定することができる。
【００７６】
図３Ｍは、テープ３５０を含むロール３７、すなわちロール３７の状態に配置されたテープを示す。
＜例示的な製造方法＞
＜ａ．アーキテクチャの作製＞
【００７７】
図４は、例示的な３Ｄプリンタ４００を示す。当該３Ｄプリンタは、（例えば、ファイバトウのベースレイヤ（４０８）を含む第１レイヤ３１２ａに）材料（３１４）を供給するための供給口（４５０）（例えば、押出ノズル（４０２））と、供給部（４０４）と、溶融部（４０６）とを含み、さらに、材料（３１４）を付着させる際にテープ３５０及び／又はレイヤ３１２を支持するためのプラットフォーム（４１０）（例えば、プリントベッド又はベース）を含む。例示的なプリンタ４００は、限定するものではないが、デスクトップ型の溶融付着式（Fused Deposition Modeling: FDM）３Ｄプリンタを含む。１つ以上の例においては、３Ｄプリンタは、コンピュータプログラムを実行するソフトウェアによって制御される。プラットフォーム（４１０）及び／又はノズル（４０２）は、ノズル（４０２）とテープ３５０／レイヤ３１２とが、ｘ−ｙ面（４１２）で相対移動できるように動かされ、且つ、ｚ方向（４１４）において上下に垂直移動できるように動かされる。
【００７８】
付着される材料の形態を調節するために３Ｄプリンタを使用することにより、付着される材料（３１４）の主な要素が、アンカー（３１６）、基部（３１８）、及び起立部（３２０）を含むようにすることができ、また必要に応じて、アンカー（３１６）、基部（３１８）、及び起立部（３２０）が形成される２次元グリッド３５２を含むようにすることができる。１つ以上の例において、３次元ネットワーク（３９０）を含むテープ３５０とファイバトウ３０２のレイヤ（３１２）とを組み合わせる処理は、図５に示すように行われる。
【００７９】
ブロック５００は、供給口とベースレイヤ（４０８）／プラットフォームとを、最初にｘ−ｙ面（４１２）にて相対移動させ、次にｚ方向（４１４）にて相対移動させながら、供給口からベースレイヤ（４０８）又はプラットフォームに材料を付着させて、第１組の第１フィラメント３５６及び第２組の第２フィラメント３６０を２次元グリッド３５２に形成すること、及び／又は２次元グリッド３５２の第１位置にアンカー（３１６）を形成することを示す。
【００８０】
ブロック５０２は、供給口（４５０）からの材料（３１４）の供給の有無にかかわらず、供給口（４５０）とプラットフォーム（４１０）とを相対移動させることによって、アンカー（３１６）の一部を引き出してピラー（３０８）を形成することを示す。一例においては、このステップは、材料の供給している状態、或いは、供給速度をオフにした状態（ノズル（４０２）からの材料（３１４）の供給がない状態）で、ノズル（４０２）を所定距離（例えば、５ｍｍ）分ｚ方向（４１４）に引き上げるか、或いは持ち上げることを含み、その際、アンカー（３１６）の材料（３１４）の曳糸性（stringiness）を利用して、ｚ方向にピラー３６８を形成する起立部（３２０）を作製する。図７Ａは、アンカー（３１６）の一部を上方に引いてピラー３６８を形成する様子を示す。図７Ｂは、フック３６（例えば、スワンネック形状のフック）を含む端部を有するピラー３６８を示す。１つ以上の例において、フック３６は、ファイバトウ３０２の１つのレイヤ３１２（例えば、プライ）を、ファイバトウ３０２の他のレイヤ３１２（例えば、プライ）に固定するために使用される。
【００８１】
ブロック５０４は、供給口（４５０）及びベースレイヤ（４０８）／プラットフォームを相対移動させて、供給口（４５０）をベースレイヤ（４０８）又はプラットフォーム（４１０）における次の位置に配置する様子を示す。
【００８２】
ブロック５０６は、ブロック５００〜５０４におけるステップを繰り返して、ベースレイヤ（４０８）に配置されうる２次元グリッド３５２上に複数のピラー３６８を含むテープ３５０を作製することを示す。
【００８３】
図６Ａは、１つ以上の実施形態による、ピラー３６８を形成するためのノズル４０２の例示的な軌道（trajectory）を示しており、同図において、ノズルがｘ−ｙ面を移動しながら押し出しを行う期間と、ノズルの押し出しは行わないが、ノズル４０２がｚ方向に移動することにより構造体（例えば、ピラー３６８）が形成される期間と、ノズルの押し出しが行われず、（例えば、ピラー３６８間に）構造体が形成されない期間と、が示されている。１つ以上の例においては、ピラー３６８を形成するためにノズルを押し引きする期間中に、当該ノズルから材料（３１４）を供給したり、付着させたり、或いは吐出したりしてもよい。
【００８４】
図６Ｂは、３次元ネットワーク３９０を含むテープ３５０を形成するためのノズル４０２の他の例示的な軌道を示しており、同図において、ノズル４０２が、ｘ方向のグリッドライン（例えば、第２フィラメント３６０）、ｙ方向のグリッドライン（例えば、第１フィラメント３５６）、及び（例えば、ｚ方向の）ピラー３６８を形成している様子が示されている。なお、迅速に製造を行うために複数のノズル４０２の使用が可能である。一例においては、第１ノズル４０２ａを使用してｘ方向に第２フィラメント３６０を作製し、第２ノズル４０２ｂを使用してｙ方向に第１フィラメント３５６を作製し、第３ノズルを使用してｚ方向にピラー３６８を作製する。さらに他の例においては、第１ノズル４０２ａを使用して第２フィラメント３６０を作製し、第２ノズル４０２ｂを使用して第１フィラメント３５６及びピラー３６８を作製する。
【００８５】
様々な例において、テープ３５０は、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２に（例えば、接着材を使用して）取り付けられるか、或いは付着されるため、図８に示すように、ピラー３６８を効果的に配置することができる（片面）。図９は、第１テープ３５０ａが、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２の片面Ｓ３に（例えば、接着材を使用して）取り付けられ、第２テープ３５０ｂが、ファイバトウのレイヤ３１２の反対側の面Ｓ４に（例えば、接着材を使用して）取り付けられている両面タイプの例を示す。
【００８６】
図９の例において、第２テープ３５０ｂの第２の２次元グリッド３５２ｂにおけるフィラメントは、第１テープの２次元グリッド３５２ａにおけるフィラメントと同じ配向であってもよいし、異なる配向であってもよい。したがって、第１の２次元グリッド３５２ａは、第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０を含むことができ、第１組の第１フィラメントは、第１方向３６２に配向し、第２組の第２フィラメント３６０は、第１組の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向している。また、第２テープ３５０ｂは、第３組３５４ａの第３フィラメント３５６ａ及び第４組３５８ａの第４フィラメント３６０ａを有する第２の２次元グリッド３５２ｂを含むことができ、第３組の第３フィラメント３５６ａは、第３方向３６２ａ（第１方向３６２と同じ方向又は異なる方向）に配向し、第４組３５８ａの第４フィラメント３６０ａは、第３組３５４ａの第３フィラメント３５６ａと交差するように第４方向３６４ａ（第２方向３６４と同じ方向又は異なる方向）に配向している。
【００８７】
ブロック５０８は、任意ではあるが、ファイバトウ３０２のレイヤ（３１２）をピラー３６８に接続することによって、ピラー３６８のうちの１つ以上がレイヤ３１２におけるファイバトウ（３０２）間を通過するようにすることを示す。
【００８８】
ブロック５１０は、任意ではあるが、第２テープ３５０ｂにおけるピラー３６８が、下側の第１テープ３５０ａにおけるピラー３６８と絡み合うか、或いはこれに引っ掛かるように当該第２テープ３５０ｂを配置して、第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとの間の所定位置にレイヤ３１２を固定又はロックするようにすることを示す。
【００８９】
（ベースレイヤ４０８を含む）ファイバトウのレイヤ３１２、又は２次元グリッド３５２は、３次元プリンティングを用いて作製可能であるが、他の実施形態においては、レイヤ３１２及び／又は２次元グリッド３５２は、３次元プリンティングとは異なる１つ以上の方法を用いて作製することができる。
【００９０】
上記処理を繰り返すことにより、互いに絡み合う複数のテープ３５０及びファイバトウ３０２のレイヤ３１２を用意することができる。
【００９１】
ブロック５１２は、任意の後処理ステップを示す。テープ３５０は、室温で作製することができる。ただし、任意ではあるが、テープ３５０、及びファイバトウのレイヤ３１２を含む複合材製品（３００ａ）を加熱して、ピラー３６８、及びファイバトウのレイヤ３１２が形成又は付着された後に当該レイヤ３１２に材料（３１４）が接合されるようにしてもよい。１つ以上の例においては、３Ｄネットワーク（３９０）の材料（３１４）は、ファイバトウ（３０２）における補強ファイバ３０２ｂに対して様々な強度レベルで接合し、当該補強ファイバは、付着される材料（３１４）の表面張力、及び材料（３１４）の溶融温度の影響を受ける。ファイバトウ（３０２）における補強ファイバ３０２ｂと３Ｄネットワーク３９０とを３次元で加熱接合するために、真空成形やローラを使った後処理技術を用いることもできる。
【００９２】
ブロック５１４は、任意で、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２、及びテープ３５０に、樹脂（３８０）を組み合わせることを示している。樹脂（３８０）により、ファイバトウのレイヤ３１２と３Ｄネットワーク３９０との間の間隙又は孔３７２を埋めることができる。上記樹脂は、３Ｄネットワーク３９０を含むテープ３５０と、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２とを接合して、複合材製品３００ｃを形成することができる。
【００９３】
ブロック５１６は、最終結果、すなわち、１つ以上のテープ３５０を含む複合材製品３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄを示す。
＜ｂ．例示的な実施形態＞
【００９４】
複合材製品３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ、及び／又はテープ３５０は、多くの方法で具現化することができる。いくつかの例としては、限定するものではないが、以下に示す実施形態のいずれか１つ又は任意の組み合わせが挙げられる（図３〜９を参照）。
【００９５】
１．２次元グリッド３５２と複数のピラー３６８とを含み、前記２次元グリッドは、第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０を有し、第１組３５４の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２に配向しており、第２組３５８の第２フィラメント３６０は、第１組３５４の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向しており、前記複数のピラーは、２次元グリッド３５２から（例えば、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂに）延びており、第１組３５４の第１フィラメント３５６、第２組３５８の第２フィラメント３６０、及び複数のピラー３６８が、３次元ネットワーク３９０を形成している、テープ３５０。
【００９６】
２．３次元ネットワーク３９０は、ベール中間層を含む、実施形態１に記載のテープ３５０。
【００９７】
３．３次元ネットワーク３９０は、積層体３９２におけるファイバトウ３０２のレイヤ３３８ａ、３１２間の３次元中間層である（例えば、３次元ネットワークは、第１レイヤ３１２ａと第２レイヤ３１２ｂとの間にある）、実施形態１又は２に記載のテープ３５０。
【００９８】
４．ファイバトウのレイヤ３３８ａ、３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）は、積層体３９２において隣接したレイヤであり、複数のピラー３６８は、２次元グリッド３５２から最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２に垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２から、当該２次元グリッド３５２に最も近くに位置する、隣接するレイヤ３１２のうちの１つの底面Ｂまでの間隔３９８よりも短い、実施形態３に記載のテープ３５０。
【００９９】
５．レイヤ３３８ａ、３１２（第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）は、積層体３９２において隣接するレイヤであり、複数のピラー３６８は、２次元グリッド３５２から最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２に垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２と、当該２次元グリッドから最も遠くに位置する、隣接するレイヤ３１２、３３８ａのうちの１つの頂面Ｔ２との間の間隔と等しく、ピラー３６８の先端Ｔは、レイヤ３１２のうちの１つ（例えば、第１レイヤ３１２ａ）の頂面Ｔ２と同じ位置にある、実施形態３に記載のテープ３５０。
【０１００】
６．レイヤ３３８ａ、３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）は、積層体３９２において隣接するレイヤであり、複数のピラー３６８は、２次元グリッド３５２から最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２に垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、２次元グリッド３５２と、当該２次元グリッドから最も遠くに位置する、隣接するレイヤ３１２、３３８ａのうちの１つの頂面Ｔ２との間の間隔よりも長く、前記ピラーは、レイヤ３３８ａ、３１２のうちの１つ（例えば、第１レイヤ３１２ａ）を通ってその上方に（すなわち、当該レイヤの片側からその反対側まで）延びている、実施形態３に記載のテープ。
【０１０１】
７．以下の寸法のうちの１つ以上を有する、実施形態１〜６のいずれか１つ又は任意の適切な組み合わせに記載のテープ３５０：
・ピラー３６８の高さＨが、０．３ｍｍ≦Ｈ≦５ｍｍの範囲内にある。
・２次元グリッド３５２から延びるピラー３６８において隣接するピラー３６８間の間隔ＳEが、０．８ｍｍ≦ＳE≦５ｍｍの範囲内にある。
・第１組３５４の第１フィラメントにおいて隣接する第１フィラメント３５６間の間隔Ｓhが、０．８ｍｍ≦Ｓh≦５ｍｍの範囲内にあり、第２組３５８の第２フィラメントにおいて隣接する第２フィラメント３６０間の間隔Ｓvが、０．８ｍｍ≦Ｓv≦５ｍｍの範囲内にある。
・ピラー３６８の平均直径Ｅdが、０．０２ｍｍ≦Ｅd≦１ｍｍの範囲内にある。
・第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０のそれぞれの直径ｄv、ｄhが、０．０４ｍｍ≦ｄ≦２ｍｍの範囲内にある。
・２次元グリッド３５２が、第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０によって境界が定められた孔３７２を有するメッシュ３７４を含み、当該孔３７２は、テープ３５０に樹脂３８０を注入し易くするために、メッシュ３７４の表面積Ａの４０〜８０％を占める。
・ピラー３６８が、０度から５度の範囲内の角度θで傾斜しており、角度θは、ピラー３６８の基部３１８、及び当該ピラー３６８の先端Ｔを通るライン３２２ａと、２次元グリッド３５２に垂直な方向３２２ｂとの間の角度である。
【０１０２】
８．ピラー３６８は、第１フィラメント３５６と第２フィラメント３６０との交差部分３９８ａから（例えば、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂに）延びている、実施形態１〜７のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０３】
９．ピラー３６８は、第１フィラメント３５６と第２フィラメント３６０との交差部分３９８ａの間の位置３９９において、第１フィラメント３５６又は第２フィラメント３６０から（例えば、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂに）延びている、実施形態１〜８のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０４】
１０．第１テープ３５０ａを含み、当該第１テープ３５０ａにおけるピラー３６８は、第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとを接続するために、第２テープ３５０ｂにおける第２の２次元グリッド３５２ｂから延びるピラー３６８と引っ掛かり合うか、絡み合うか、或いは縺れ合うように構成されている、実施形態１〜９のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０５】
１１．第１フィラメント３５６、第２フィラメント３６０、及び／又はピラー３６８は、付加製造に使用される材料を含む、実施形態１〜１０のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０６】
１２．ピラー３６８は、引延し材及び／又はファイバを含む、実施形態１〜１１のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０７】
１３．第１フィラメント３５６、第２フィラメント３６０、及び／又はピラー３６８は、熱可塑性材料、又は当該熱可塑性材料含有複合材料を含む、実施形態１〜１２のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１０８】
１４．第１テープ３５０ａを含み、ピラー３６８は、第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂが互いに押し付けられたときに、隣接する第２テープ３５０ｂにおけるピラー３６８と縺れ合ったり、機械的に結合したり、絡み合ったり、結合したり、巻き付いたり、接続したり、引っ掛かったり、付着したり、静電力又は摩擦力により固定されたり、当該力により取り付けられたりするのに適した任意の形状又は構成を含む、実施形態１〜１３のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０（例えば、接着材）。これによって、第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂが互いに付着する。ピラー３６８は、例えば、それ自体で曲がったり倒れたりしてもよいし、均一又は不均一な断面を有していてもよい。
【０１０９】
１５．（例えば、実施形態１〜１４のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載の）第１テープ３５０ａと、第１群３６６ａのピラー３６８とを含む複合材製品３００ｄであって、前記第１テープは、第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０を有する第１の２次元グリッド３５２ａを含み、第１組の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２に配向しており、第２組の第２フィラメント３６０は、第１組の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向しており、前記第１群のピラーは、第１の２次元グリッド３５２ａから（例えば、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂに）延びている、複合材製品。前記複合材製品３００ｄは、（例えば、実施形態１〜１４のいずれか１つ又は任意の組み合わせに記載の）第２テープ３５０ｂと、第２群３６６ｂのピラー３６８とをさらに含み、前記第２テープは、第３組３５４ａの第３フィラメント３５６ａ及び第４組３５８ａの第４フィラメント３６０ａを有する第２の２次元グリッド３５２ｂを含み、第３組３５４ａの第３フィラメント３５６ａは、第３方向３６２ａに配向しており、第４組３５８ａの第４フィラメント３６０ａは、第３組の第３フィラメント３５６ａと交差するように第４方向３６４ａに配向しており、前記第２群のピラーは、第２の２次元グリッド３５２ｂから（例えば、上向き３８２ａ又は下向き３８２ｂに）延びており、第１群３６６ａのピラー３６８の各々は、第２群３６６ｂのピラー３６８のうちの１つに引っ掛かった状態にある。
【０１１０】
１６．第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとの間にファイバトウ３０２のレイヤ３３８ａ、３１２をさらに含み、第１群３６６ａのピラー３６８は、第１の２次元グリッド３５２ａから（例えば、上向き又は下向きに）最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａに垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａからレイヤ３１２、３３８ａの底面Ｂまでの間隔３９８よりも短い、実施形態１５に記載の複合材部品。
【０１１１】
１７．第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとの間にファイバトウ３０２のレイヤ３３８ａ、３１２をさらに含み、第１群３６６ａのピラー３６８は、第１の２次元グリッド３５２ａから（例えば、上向き又は下向きに）最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａに垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａから隣接するレイヤ３１２、３３８ａのうちの１つの頂面Ｔ２までの間隔に等しく、ピラー３６８の先端Ｔは、レイヤ３１２のうちの１つの頂面Ｔ２と同じ位置にある（頂面Ｔ２は、第１の２次元グリッド３５２ａから最も遠くに位置する、隣接するレイヤ３１２の表面上にある）、実施形態１５に記載の複合材製品。
【０１１２】
１８．第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとの間にファイバトウ３０２のレイヤ３１２、３３８ａをさらに含み、第１群３６６ａのピラー３６８は、第１の２次元グリッド３５２ａから（例えば、上向き又は下向きに）最大距離３９６延びており、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａに垂直な方向に測定される距離であり、最大距離３９６は、第１の２次元グリッド３５２ａから隣接するレイヤ３１２、３３８ａのうちの１つの頂面Ｔ２までの間隔よりも長く、ピラーは、隣接するレイヤ３１２、３３８ａのうちの１つを通ってその上方に（すなわち、レイヤ３１２の片側から当該レイヤ３１２の反対側まで）延びている、実施形態１５に記載の複合材部品。頂面Ｔ２は、第１の２次元グリッド３５２ａから最も遠くに位置する、隣接するレイヤ３１２の表面上にある。
【０１１３】
１９．実施形態１５〜１８のいずれかに記載の複合材部品を含み、第１テープ３５０ａに取り付けられるスキンと、第２テープに取り付けられる補強材と、２次元グリッド３５２の孔３７２を充填する樹脂３８０と、をさらに含む、一体型航空機構造体１０００。
【０１１４】
２０．ファイバトウ３０２のレイヤ３１２は、隣接するテープ３５０間に配置されており、これらのファイバトウは、当該ファイバトウを含む編組ブレイド、当該ファイバトウを含むノンクリンプ布、当該ファイバトウを含む織物又は織布材料（３次元織物又は３次元織布材料を含む）、又は当該ファイバトウを含む一方向性テープを形成するように配置されている、実施形態１〜１９のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載の複合材製品３００ｄ。
【０１１５】
２１．テープ３５０は、ファイバトウ３０２のレイヤとは別に製品として製造される、実施形態１〜２０のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１１６】
２２．前記テープは、当該テープを含むロールを形成するようにロール状テープとして製造される、実施形態２１に記載のテープ３５０。
【０１１７】
２３．第１テープ３５０ａのピラーと第２テープ３５０ｂのピラーとの縺合体又は結合体を含み、前記縺合体又は結合体は、機械的な結合メカニズム（ループを含む第２テープのピラーに引っ掛かるか、或いは結合するフックを含む第１テープ３５０のピラー、又は、フックを含む第２テープのピラーに引っ掛かるか、或いは結合するフックを含む第１テープ３５０のピラー）を含む、実施形態１〜２３のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載の複合材製品３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ。
【０１１８】
２４．テープ３５０は、所与の材料組成及び寸法（例えば、高さＨ、平均直径Ｅｄ、隣接するピラー３６８間の間隔ＳE）を有するピラー３６８と、所与の材料組成及び寸法（例えば、隣接する第１フィラメント間の間隔Ｓh、隣接する第２フィラメント３６０間の間隔ＳV、第１フィラメント及び第２フィラメントの直径ｄv、ｄh）を有する第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０と、を含み、これによって、テープ３５０は、２０≦Ａｗ≦１００グラム／平方メートル（ｇｓｍ）の範囲内の単位面積重量Ａｗ、４５≦Ａｗ≦６０ｇｓｍの単位面積重量、約５０ｇｓｍの単位面積重量、６ｇｓｍを上回る単位面積重量、又は少なくとも４０ｇｓｍ若しくは少なくとも５０ｇｓｍの単位面積重量を有し、当該単位面積重量とは、テープ３５０の単位面積（幅×長さ）当たりのテープ３５０の総重量である（テープにおけるピラー３６８の重量＋第１フィラメント３５６の重量＋第２フィラメント３６０の重量）、実施形態１〜２３のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１１９】
２５．ピラー３６８は、フックを含むか、或いは各々がフックを備える端部を有し、当該フックの形状は、例えば、スワンネック形状、又は図７Ｂに示すような形状である、実施形態１〜２４のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載のテープ３５０。
【０１２０】
２６．テープ３５０は、室温でＴ字型補強材プリフォームを形成するために、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２、及び前記テープを纏めて付着又は固定する、実施形態１〜２５のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載の複合材製品３００ｄ。
【０１２１】
２７．積層体を含み、テープ３５０は、所与の材料組成及び寸法（例えば、高さＨ、平均直径Ｅｄ、隣接するピラー３６８間の間隔ＳE）を有するピラー３６８と、所与の材料組成及び寸法（例えば、隣接する第１フィラメント間の間隔Ｓh、隣接する第２フィラメント３６０間の間隔ＳV、第１フィラメント及び第２フィラメントの直径ｄv、ｄh）を有する第１フィラメント３５６及び第２フィラメント３６０と、を含み、レイヤ３１２は、所与の材料組成及び寸法を有するファイバトウ３０２を含み、当該ファイバトウの材料組成及び寸法は、テープを使用せずにファイバトウ３０２のレイヤが固定された複合材製品３００ｄと比較して、テープの単位面積重量が２ｇｓｍの範囲内又は２ｇｓｍ≦Ａｗ≦６０ｇｓｍの範囲内において、複合材製品３００ｄのＧｉｃが少なくとも８０％又は少なくとも２００％増加する、実施形態１〜２６のいずれか１つ又は任意の機能的な組み合わせに記載の複合材製品３００ｄ。
【０１２２】
１つ以上の実施形態においては、ピラー３６８は、中間フィラメントレイヤ（３０６）間においてｚ方向のファイバリンクを含み、分散されたファイバトウ（３０２）の周囲において接続３次元ネットワーク３９０を形成している。ファイバトウは、編組ブレイド、織布、ノンクリンプ布、及び一方向の形態などの補強材の形態で設けられた、ファイバ又はフィラメントを含みうる。フィラメントは、主に、炭素、ガラス、及び／又はアラミドから構成される。上述したものと組み合わせて、他のフィラメントは、ポリアミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルケトンケトン、ポリイミド、フェノキシ、及びポリフェニルスルホンも含みうる。補強ファイバを含む複数のファイバトウのレイヤは、編組ブレイド、織布、ノンクリンプ布、及び一方向の形態で形成することができる。これらの複数のファイバトウのレイヤにおけるファイバトウ間の孔空隙に、２次元グリッド３５２とともにピラーを設けることにより、（ｘ、ｙ、及びｚ軸方向に）ネットワーク（例えば、熱可塑性ネットワーク）を形成することができる。
【０１２３】
当業者であれば分かるように、上述したテープ及び／又はファイバトウのレイヤの様々な要素は、本明細書で説明する様々な方法で組み合わせることが可能である。
＜ｂ．ピラーの形態＞
【０１２４】
付着される材料（３１４）の形態は、３次元プリンタ（４００）を用いて調節することができる。本明細書で説明する例示的な実施形態においては、付着される材料（３１４）の主な要素は、図３Ｂに示すように、アンカー（３１６）と、基部（３１８）と、起立部（３２０）とを含む。
【表３】
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【０１２５】
注：寸法範囲は、主に、ノズル（４０２）の直径、プリント設定、及び、ユーザ入力（ソフトウェア／プログラミング言語）に基づいて決定される。本明細書で説明した実施形態のいずれにおいても、ピラー３６８は、起立部（３２０）のみを含む（基部（３１８）を含まない）ものとして定義する場合がある。他の例においては、ピラー３６８は、基部（３１８）と、当該基部（３１８）上の起立部（３２０）とを含むものとして定義される。高さＨ及び平均直径Ｅｄは、例えば、基部（３１８）と起立部（３２０）とを合計した高さを指す場合もあるし、起立部（３２０）の高さを指す場合もある。
【０１２６】
１つ以上の例においては、２次元グリッド３５２及び／又はピラー３６８は、樹脂との機械的結合を促進する粗面、又は凹凸面を有する。
【０１２７】
１つ以上の例においては、上記ピラーは、基部（３１８）においてより太く、当該基部からピラー３６８が引延ばされる。
＜適用例＞
【０１２８】
１つ以上の実施形態においては、本明細書で説明するテープ３５０は、航空機で使用される複合材料を強化するために用いられ、特に、モードＩ又はモードＩＩの負荷がかかる高応力集中領域、例えば一体型航空機構造体（Integrated Aircraft Structure: IAS）で使用される。現在、一体型航空機構造体は、ファスナによって接合されているが、このようなファスナは、構造体に冗長性を与えることにより、エポキシの脆弱性のために破壊靭性が低い複合材に生じる破壊を予測可能なものにすることができる。しかしながら、ファスナの使用に関する第１の問題は、ファスナ孔からの高い応力集中に対応するために必要以上に部品の厚みを大きくする場合が多く、これによって重量が増大してしまう点にある。さらに、ボルト及びファスナに起因する複合材料の破壊は、最初は局所的に孔に生じるが、その後、厚み方向に伝播する傾向がある。破壊靭性を高めて、破壊を予測し易くする手段を提供するために、本明細書で説明する複合材製品を用いて、より効果的にＩＡＳを接合することができる。より具体的には、本明細書で説明するテープ３５０の実施形態においては、モードＩ及びモードＩＩの破壊靭性を向上させて、目的とする安定的な複合材料の破壊のための手段を提供することにより、複合材部品を接続するためのファスナの数を減らしたり、機械的接合の際の部品の厚みに適用される安全率を最小限にしたりすることができる。
【０１２９】
さらに、本明細書で説明する手法は、編組ブレイド、織布、及びノンクリンプ布などのファイバトウ３０２の複数のレイヤ３１２を含む乾燥ファイバプリフォームを使用して一体型航空機構造体を製造する際に、製造速度及びコスト効率を高めることができる。本明細書で説明するテープの実施形態は、ファイバトウのレイヤ３１２間における樹脂の流れを妨げることなく、ファイバトウのレイヤ３１２のインターフェース間の接合強度を向上させることができる。テープ３５０は、手作業又は様々な自動レイアップ技術を柔軟に用いた室温でのファイバトウのレイヤのレイアップを可能とするために、翼、胴体、尾部、縁部、又はフェアリングに対して容易に配置可能である。図１０は、１つ以上のテープ３５０を含むか、或いはこれに取り付けられた第１コンポーネント１０５０（スキン１００４）と、１つ以上のテープ３５０を含むか、或いはこれに取り付けられた第２コンポーネント１０５４（スティフナ１００６）と、テープ３５０の２次元グリッド３５２における孔３７２を充填する樹脂３８０と、を含む一体型航空機構造体１０００の製品１０５２（Ｔジョイント１００２）を示す。同図に示すように、テープ３５０は、第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとを含み、第１テープ３５０ａから延びるピラー３６８が、第２テープ３５０ｂから延びるピラー３６８と結合している。１つ以上の例において、第１テープ３５０ａは、補強材の第１表面１０１０に取り付けられており、第２テープ３５０ｂは、スキン１００４の第２表面１０１２に取り付けられている（第１表面１０１０、第２表面１０１２、第１テープ３５０ａ、及び第２テープ３５０ｂは、スキンと補強材との間のインターフェース１００８に配置されている）。１つ以上の例において、一体型航空機構造体１０００は、航空機の翼に配置されている。
【０１３０】
本発明の実施形態による複合材製品３００ａ〜３００ｄ及びテープ３５０は、一体型航空機構造体における使用に限定されない。本明細書で説明した複合材製品及びテープ３５０は、例えば多目的３次元ベールなどの、複合材の損傷許容度の改善が必要な用途に使用することができる。
＜複合材製品の製造方法の例＞
＜１．テープを使用してファイバトウのレイヤを固定する＞
【０１３１】
図１１Ａ、１１Ｂ、及び１１Ｃは、複合材製品１１００を製造する方法を示す（図３Ａ〜３Ｌ及び図１０も参照）。図１１Ａに示すように、上記方法は、第１テープ３５０ａと第２テープ３５０ｂとを含む複数のテープ３５０間にファイバトウ３０２の１つ以上のレイヤ３３８ａ、３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び／又は第２レイヤ３１２ｂ）を配置することを含む。各テープ３５０は、以下を含む：
（１）第１組３５４の第１フィラメント３５６及び第２組３５８の第２フィラメント３６０を有する２次元グリッド３５２。第１組３５４の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２に配向しており、第２組３５８の第２フィラメント３６０は、第１組３５４の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向している。
（２）２次元グリッド３５２から延びる複数のピラー３６８。これによって、第１組３５４の第１フィラメント３５６、第２組３５８の第２フィラメント３６０、及び複数のピラー３６８が、３次元ネットワーク３９０を形成している。
【０１３２】
このとき、第１テープ３５０ａのピラー３６８が、ファイバトウ３０２間の空隙３１０に入り込むように配置される。
【０１３３】
１．図１１Ａに示すように、上記配置に際しては、第１テープ３５０ａにレイヤ３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ）を積層し、当該第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８が、レイヤ３１２のファイバトウ３０２間の空隙３１０を通過するようにし、さらに、レイヤ３１２に（第２群３６６ｂのピラー３６８を含む）第２テープ３５０ｂを配置し、当該第２テープ３５０ｂにおける第２群３６６ｂのピラー３６８が、空隙３１０を通過した第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８の一部１１０６に引っ掛かった状態１１０２にする（図１１Ｂに示す）。いくつかの実施形態においては、複数のピラー３６８が同じ空隙３１０を通過してもよいし、複数のピラー３６８の各々が複数の異なる空隙を通過してもよい。
【０１３４】
２．レイヤ３１２は、各々がファイバトウ３０２を含む複数のレイヤ（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）のうちの１つであり、上記配置に際しては、以下を行う。
ａ．第１テープ３５０ａに複数のレイヤ３１２の各々を順に積層し、その際、
（ｉ）各レイヤ３１２のファイバトウ３０２間の複数の異なる空隙３１０のうちの複数が互いに積み重なって、複数のレイヤ３１２の全て又はいくつかを貫通する複数の重ね開口１１０４が形成されるようにし（図１１Ｃ及び図１１Ｄを参照）、
（ｉｉ）第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８が重ね開口１１０４を貫通するか、或いは当該開口に入り込むようにする（例えば、複数のピラー３６８の各々が、複数の異なる重ね開口１１０４を貫通したり、複数のピラーが、同じ重ね開口１１０４を貫通したりする）。
ｂ．レイヤ３１２に第２テープ３５０ｂを配置し、その際、第２テープ３５０ｂにおける第２群３６６ｂのピラー３６８の少なくとも一部が重ね開口１１０４を貫通するか、或いは当該開口内に延びる第１テープ３５０ａにおけるピラー３６８の一部１１０６に引っ掛かるようにする（図１１Ｃ及び図１１Ｄに示す）。
【０１３５】
３．実施形態２に記載の方法において、レイヤ３１２は、第１レイヤ３１２ａと第２レイヤ３１２ｂとを含み、第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８は、重ね開口１１０４に入り、且つ第１レイヤ３１２ａを通過して第２レイヤ３１２ｂに入り込む第１の長さＬ１を有し、第２テープ３５０ｂにおける第２群３６６ｂのピラー３６８は、重ね開口１１０４に入り、且つ第２レイヤ３１２ｂを通過するが、第１レイヤ３１２ａには到達しない第２の長さを有する（図１１Ｄに示す）。
【０１３６】
４．実施形態１〜３のいずれかに記載の方法において、ピラー３６８は、２次元グリッド３５２の第１面Ｓ１から延びる第１ピラー３６８ｃと、２次元グリッド３５２の第２面Ｓ２から延びる第２ピラー３６８ｄと、を含む（例えば、図１１Ｅ及び図１１Ｆに示す）。
【０１３７】
５．図１１Ｅ及び図１１Ｆは、テープ３５０が第３テープ３５０ｃを含む実施形態４の一態様をさらに示しており、上記方法においては、さらに以下を実行する。
ａ．第２テープ３５０ｂにファイバトウ３０２を含む追加のレイヤ（第２レイヤ３１２ｂ）を配置する。その際、第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１におけるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）は、追加のレイヤ（第２レイヤ３１２ｂ）に向かって延びており、第２テープ３５０ｂの第２面Ｓ２におけるピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）は、レイヤ３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ）に向かって延びている。
ｂ．追加のレイヤ（例えば、第２レイヤ３１２ｂ）に第３テープ３５０ｃを積層して、第３テープ３５０ｃの第２面Ｓ２における複数のピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）が、第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１から（例えば、上向きに）延びるピラー（第１ピラー３６８ｃ）に引っ掛かるようにする。第３テープ３５０ｃの第２面Ｓ２から延びるピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）、及び／又は第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１から延びるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）は、追加のレイヤ（例えば、第２レイヤ３１２ｂ）におけるファイバトウ３０２間の空隙３１０に入り込むか、当該空隙を貫通する。
【０１３８】
したがって、図１１Ｅ及び図１１Ｆには、第１テープ３５０ａ及び第３テープ３５０ｃに接続する第２テープ３５０ｂを含む、両面テープの実施形態が示されている。本明細書に記載されるように、第１テープ３５０ａは、第１方向に配向する第１組３５４の第１フィラメント３５６、及び第２方向に配向する第２組３５８の第２フィラメント３６０を有する２次元グリッド３５２ａを含み、第２テープ３５０ｂは、第３方向に配向する第３組３５４ａの第３フィラメント３５６ａ、及び第４方向に配向する第４組３５８ａの第４フィラメント３６０ａを有する第２の２次元グリッド３５２ｂを含み、第３テープ３５０ｃは、第５組３５４ｂの第５フィラメント３５６ｂ及び第６組３５８ｂの第６フィラメント３６０ｂを有する第３の２次元グリッド３５２ｃを含み、前記第５組の第５フィラメントは、第５方向に配向しており、前記第６組の第６フィラメントは、前記第５組の第５フィラメント３５６ｂと交差するように第６方向に配向している。第１、第３、及び第５の方向は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第２、第４、及び第６の方向は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【０１３９】
第２テープ３５０ｂは、第２群３６６ｂのピラー３６８を含み、当該ピラーは、第２の２次元グリッド３５２ｂの第１面Ｓ１から（例えば、上向きに）延びるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）と、第２の２次元グリッド３５２ｂの第２面Ｓ２から（例えば、下向きに）延びるピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）とを含む。ピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）は、第３テープ３５０ｃにおける第３の２次元グリッド３５２ｃの第２面から（例えば、下向きに）延びて、第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１から延びるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）と引っ掛かり合うか、絡み合うか、或いは縺れ合っている。いくつかの実施形態においては、複数のピラー３６８が同じ空隙３１０を通過してもよいし、複数のピラー３６８の各々が複数の異なる空隙を通過してもよい（又は、複数の異なるピラー３６８が複数の異なる空隙３１０を通過してもよい）。
【０１４０】
６．実施形態５に記載の方法においては、（図１１Ｅ及び１０に示すように）第１テープ３５０ａ、第２テープ３５０ｂ、及び（複数の）レイヤ３１２は、製品１０５２の第１コンポーネント１０５０に含まれており、追加のレイヤ（例えば、第２レイヤ３１２ｂ）及び第３テープ３５０ｃは、製品１０５２の第２コンポーネント１０５４に含まれている。
【０１４１】
７．実施形態６に記載の方法においては、（図１１Ｅ及び１０に示すように）第１コンポーネント１０５０は、一体型航空機構造体１０００のスキン１００４を含み、第２コンポーネント１０５４は、一体型航空機構造体１０００の補強材１００６を含む。
【０１４２】
８．実施形態１〜７のいずれかに記載の方法は、第１テープ３５０ａ、第２テープ３５０ｂ、及び／又は第３テープ３５０ｃの３次元ネットワーク３９０における第１フィラメント３５６、第２フィラメント３６０、及びピラー３６８間の複数の孔空隙３７２ｂの各々の内部に樹脂３８０を注入することをさらに含む。
＜２．テープを使用してコンポーネントを取り付ける＞
【０１４３】
図１２Ａ及び１２Ｂは、複合材製品１２００を製造する方法を示す（図３Ａ〜３Ｌ及び図１０も参照）。
【０１４４】
上記方法は、第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂを含む複数のテープ３５０を取り付けることを含み、第１テープ３５０ａは、第１コンポーネント１０５０に取り付けられ、第２テープ３５０ｂは、第２コンポーネント１０５４に取り付けられる。各テープ３５０は、以下を含む。
（１）第１組３５４の第１フィラメント３５６、及び第２組３５８の第２フィラメント３６０を含む２次元グリッド３５２。第１組３５４の第１フィラメント３５６は、第１方向３６２に配向しており、第２組３５８の第２フィラメント３６０は、第１組３５４の第１フィラメント３５６と交差するように第２方向３６４に配向している。
（２）２次元グリッド３５２から延びる複数のピラー３６８。これによって、第１組３５４の第１フィラメント３５６、第２組３５８の第２フィラメント３６０、及び複数のピラー３６８が、３次元ネットワーク３９０を形成している。
【０１４５】
上記方法は、第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８が、第２テープにおける第２群３６６ｂのピラー３６８に引っ掛かる１２１０ように、第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂを配置することを含む。１つ以上の実施形態において、第１テープ３５０ａにおける第１群３６６ａのピラー３６８の各々は、第２テープ３５０ｂにおける第２群３６６ｂのピラー３６８のうちの１つに引っ掛かっている。
【０１４６】
上記方法は、以下を含む多くのやり方で実現可能であるが、これらに限定されるものではない。
１．第１コンポーネント１０５０は、第１群１２０６のレイヤ３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）を含み、第２コンポーネント１０５４は、第２群１２０８のレイヤ３１２（例えば、第１レイヤ３１２ａ及び第２レイヤ３１２ｂ）を含み、レイヤ３１２の各々は、（図１２Ｂに示すように）ファイバトウ３０２を含む。
【０１４７】
２．上記方法においては（図１２Ｂに示すように）：
ａ．ピラー３６８は、各テープ３５０における２次元グリッド３５２の第１面Ｓ１から延びる第１ピラー３６８ｃ、及び／又は２次元グリッド３５２の第２面Ｓ２（第１面の反対側）から延びる第２ピラー３６８ｄを含む。
ｂ．複数のテープ３５０は、第３テープ３５０ｃ及び第４テープ３５０ｄを含み、第１コンポーネント１０５０は第３テープ３５０ｃを含み、第２コンポーネント１０５４は、第４テープ３５０ｄを含む。
ｃ．第１テープ３５０ａの第１面Ｓ１におけるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）は、（例えば、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように）第２テープ３５０ｂの第２面Ｓ２におけるピラー３６８（第２ピラー３６８ｄ）に引っ掛かっている１２１０。
ｄ．第１テープ３５０ａの第２面Ｓ２におけるピラー３６８（第２ピラー３６６ｄ）は、第１群１２０６のレイヤ３１２のうちの１つにおけるファイバトウ３０２間の空隙３１０に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、第３テープ３５０ｃのピラー３６８に引っ掛かっている。
ｅ．第２テープ３５０ｂの第１面Ｓ１におけるピラー３６８（第１ピラー３６８ｃ）は、第２群１２０８のレイヤ３１２のうちの１つにおけるファイバトウ３０２間の空隙３１０に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、第４テープ３５０ｄのピラー３６８に引っ掛かっている。
【０１４８】
１つ以上の例において、第１テープ３５０ａの第１面Ｓ１におけるピラー３６８の各々は、第１群１２０６のレイヤ３１２における複数の空隙３１０に入り込むか、或いはこれに向かって延びており、及び／又は第２テープ３５０ｂの第２面Ｓ２におけるピラー３６８の各々は、第２群１２０８のレイヤ３１２における複数の異なる空隙３１０を通過するか、或いはこれに向かって延びている。
【０１４９】
３．上記方法においては、第１コンポーネント１０５０は、一体型航空機構造体のスキン１００４を含み、第２コンポーネント１０５４は、当該構造体の補強材１００６を含む。
【０１５０】
図１１Ａ〜１１Ｆ、１２Ａ及び１２Ｂには、隣接するテープ３５０（第１テープ３５０ａ及び第２テープ３５０ｂ）のピラー３６８が、絡み合う一対３６９のピラー３６８を形成している様子が示されており、当該一対のピラーは、第２テープ３５０ｂのピラー３６８と捩れ合うか、或いはこれに巻き付く第１テープ３５０ａのピラー３６８を含む。
＜利点及び改善点＞
【０１５１】
織布、編組ブレイド、及びノンクリンプ布などの複雑な形状にプリフォーム（例えば、ファイバトウのレイヤ）を迅速且つコスト効率よく成形するために、流動成形法を使用することができる。リブや補強材に成形されたプリフォームは、他のプリフォーム（例えば、スキンに成形されたもの）と組み合わせて一体型構造体を形成することができる。これにより、コンポーネントの組み立て段階において部品数及びコストを大幅に削減したり、ファスナの使用を省いたりすることができる。
【０１５２】
しかしながら、従来型の一体型構造体又は積層体におけるファイバトウのレイヤ間のインターフェースにおける層間特性は、ファイバトウのレイヤの単一平面においてのみ補強がなされるため、不十分である。したがって、追加の強化手段が用いられる（ファスナ、粗いステッチング、又はフィルム接着剤）。例えば、
（１）ファイバトウのレイヤにおける粗いステッチングを使用して強度を高めることができるが、これらは、ファイバトウに微小な亀裂や損傷を引き起こすため、面内積層特性が損なわれうる。
（２）ファイバトウの複数のレイヤ間に物理的な仕切り（例えば、ピン）を挿入することにより、亀裂の面内伝播を防止するとともに他の強化モードを誘発することができ、これによって、強度を高めることができる。しかしながら、粗いステッチングの場合、ピンを物理的に挿入すると、ファイバトウが損傷したり、局所的な樹脂に富むポケットが生成されたりする。これらの不具合により、ファイバトウのレイヤの面内特性が大幅に損なわれる。
（３）フィルム接着剤は、注入プロセス中に樹脂の流れを阻止するため、Ｔジョイント（図１を参照）のアール部分や逃げ部（run-off）などの面外負荷がかかる高応力部分を従来の流動成形ベールで強化することが妨げられる。この場合、補強材のフランジとスキンとの間の逃げ部における剥離負荷が最も高い部分において、亀裂が、最も耐性の低い経路に沿って（亀裂の伝播を防ぐためにファイバトウのレイヤ間に設けられたベールの単一の層から離れる方向に）容易に伝播し、ファイバトウの別の非強化レイヤにも広がる可能性がある。
【０１５３】
これらの強化メカニズムは、現在における多くの用途（例えば、航空機構造体）では実行不可能なトレードオフも必要とする。図２には、一体型構造体の層間靭性（面内特性及び面外特性）、特に、当該一体型構造体におけるファイバトウ（例えば、ドライファイバ補強材）のレイヤ間のジョイント又はインターフェースの層間靭性、及び液体成形処理により製造される構造体の層間靭性を改善するにあたって、市場において不足しているギャップが示されている。
【０１５４】
これらの問題は、以下に示すような、本開示におけるテープの様々な実施形態により克服することができる。
（ｉ）透過性ベール中間層３９４を含むロール状のテープ３５０。当該透過性ベール中間層３９４は、その厚み方向に液体又は気体を通過させることができる。
（ｉｉ）ファイバトウの複数のレイヤ３１２（編組ブレイド、織布、テープ、ノンクリンプ布などの形態で配置される）に容易に取り付けられるテープ３５０。
（ｉｉｉ）ファイバトウのレイヤ３１２間、及び複雑なプリフォームを形成するファイバトウのレイヤ３３８ａ、３１２間のインターフェースに容易に配置されるテープ３５０。
（ｉｖ）第１テープ３５０ａの（例えば、ｚ面における短繊維を含む）ピラー３６８。当該ピラーは、まとめて押圧されたときに第２テープの他のピラー３６８と絡み合うように構成されている。
（ｖ）ファイバトウの複数のレイヤ３１２を含む積層体３９２の面内特性を犠牲にすることなく、当該積層体３９２を厚み方向に大幅に強化する絡み合った複数のピラー３６８。
（ｖｉ）ファイバトウのレイヤ３１２、又はレイヤ３１２を含むプリフォームの取り扱い、レイアップ、組み立て及び安定化をサポートするために、ファイバトウ３０２のレイヤ３１２をまとめて保持可能な絡み合った複数のピラー３６８。
（ｖｉｉ）例えば、３次元ネットワーク３９０により、ファイバトウのレイヤのレイアップ、及び一体型航空機構造体１０００にかかる費用を大幅に削減できるように、連続付加製造技術を用いて容易に製造されるテープ。
（ｖｉｉｉ）ファイバトウのレイアップ中に中間層として追加されるとともに製造方法（手作業、又は一連の自動付着技術）に柔軟性をもたせる、ピラー３６８を有するテープ。
（ｉｘ）ファイバトウのレイヤ３１２間において効果的に絡み合うピラー３６８。これによって、ファイバトウのレイヤ３１２を接合するための装置や高い温度の使用が不要となる。例えば、ファイバトウのレイヤ３１２間におけるピラー３６８は、（例えば、レーザや加熱装置を使用して達成される高温を使用せずに）流動成形処理に共通な室温の周囲条件で効果的に絡み合わせることが可能であり、この結果、自動化による支出を最小限に抑えるとともに、軽量な協働ロボットを使用することができる。
（ｘ）周囲温度条件を用いて、高付着率で付着された複合材製品３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、及び３００ｄ。
（ｘｉ）（従来のフィルム接着剤とは異なり）短い寿命（shop lifetimes）に悩まされないテープ。
（ｘｉｉ）複合材料の強度を大幅に向上させて、航空機の高衝撃損傷領域における一体型構造体において当該複合材料を使用できるようにしたテープの実施形態。
＜処理環境＞
【０１５５】
図１３は、本明細書に記載の３Ｄプリンタ（４００）を制御するのに必要な処理要素を実施するために使用される例示的なシステム１３００を示す。
【０１５６】
コンピュータ１３０２は、プロセッサ１３０４（汎用プロセッサ１３０４Ａ及び専用プロセッサ１３０４Ｂ）と、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）などのメモリ１３０６とを含む。一般に、コンピュータ１３０２は、メモリ１３０６に記憶されたオペレーティングシステム１３０８の制御下で動作し、ユーザや他のコンピュータと対話して入力及びコマンド（例えば、アナログ信号やデジタル信号）を受け取り、入出力（Ｉ／Ｏ）モジュール１３１０を介して結果を提示する。コンピュータプログラムアプリケーション１３１２は、コンピュータ１３０２のメモリ１３０６に記憶されたデータに対するアクセス及び処理を行う。オペレーティングシステム１３０８及びコンピュータプログラムアプリケーション１３１２は、複数の命令から成り、これらの命令は、コンピュータ１３０２によって読み取られて実行されると、本明細書で説明する動作を当該コンピュータ１３０２に実行させる。一実施形態においては、オペレーティングシステム１３０８及びコンピュータプログラムアプリケーション１３１２を実施する命令群は、メモリ１３０６において有形に具現化され、この結果、１つ以上のコンピュータプログラム商品又は製品が、本明細書で説明する（例えば、図５で説明するような）プリンティング方法を実行することができる。したがって、本明細書で用いられる「製品」、「プログラム記憶装置」、及び「コンピュータプログラム商品」なる用語は、任意のコンピュータ可読装置又は媒体からアクセス可能なコンピュータプログラムを包含することを意図している。
【０１５７】
さらに、本開示は、以下の付記による実施形態を含む。
【０１５８】
付記１．第１テープ（３５０ａ）と第２テープ（３５０ｂ）とを含み、
前記第１テープは、
第１組（３５４）のフィラメント（３５５）及び第２組（３５８）のフィラメント（３５５）を含む第１の２次元グリッド（３５２ａ）であって、前記第１組（３５４）のフィラメント（３５５）は、第１方向（３６２）に配向しており、前記第２組（３５８）のフィラメント（３５５）は、前記第１組（３５４）のフィラメント（３５５）と交差するように第２方向（３６４）に配向している、第１の２次元グリッドと、
前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）から延びる第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）と、を含み、
前記第２テープは、
第３組（３５４ａ）のフィラメント（３５５）及び第４組（３５８ａ）のフィラメント（３５５）を含む第２の２次元グリッド（３５２ｂ）であって、前記第３組（３５４ａ）のフィラメント（３５５）は、第３方向（３２２ｂ）に配向しており、前記第４組（３５８ａ）のフィラメント（３５５）は、前記第３組（３５４ａ）のフィラメント（３５５）と交差するように第４方向（３６４ａ）に配向している、第２の２次元グリッドと、
前記第２の２次元グリッド（３５２ｂ）から延びる第２群（１２０８、３６６ｂ）のピラー（３６８）と、を含み、前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）の各々は、前記第２群（１２０８、３６６ｂ）のピラー（３６８）のうちの１つに引っ掛かっている、複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）。
【０１５９】
付記２．前記第１テープ（３５０ａ）と前記第２テープ（３５０ｂ）との間にファイバトウ（３０２）のレイヤ（３１２）をさらに含み、
前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）は、前記第１の２次元グリッドから最大距離（３９６）延びており、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）に垂直な方向（３２２ｂ）に測定される距離であり、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）から当該第１の２次元グリッドに最も近くに位置する、前記ファイバトウ（３０２）のレイヤ（３１２）の底面までの間隔（３９８）よりも短い、付記１に記載の複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）。
【０１６０】
付記３．前記第１テープ（３５０ａ）と前記第２テープ（３５０ｂ）との間にファイバトウ（３０２）のレイヤ（３１２）をさらに含み、
前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）から最大距離（３９６）延びており、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッド（２５２ａ）に垂直な方向（３２２ｂ）に測定される距離であり、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッドから最も遠くに位置する、前記レイヤ（３１２）の頂面までの間隔（３９８）と等しく、前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）の先端は、前記レイヤ（３１２）の前記頂面と同じ位置にある、付記１に記載の複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）。
【０１６１】
付記４．前記第１テープ（３５０ａ）と前記第２テープ（３５０ｂ）との間にファイバトウ（３０２）のレイヤ（３１２）をさらに含み、
前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）から最大距離（３９６）に延びており、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）に垂直な方向（３２２ｂ）に測定される距離であり、
前記最大距離（３９６）は、前記第１の２次元グリッド（３５２ａ）と、当該第１の２次元グリッド（３５２ａ）から最も遠くに位置する、前記レイヤ（３１２）の頂面との間の間隔（３９８）よりも長く、この結果、前記第１群（１２０６、３６６ａ）のピラー（３６８）が、前記レイヤ（３１２）を通ってその上方に延びている、付記１に記載の複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）。
【０１６２】
付記５．付記４に記載の複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）を含む一体型航空機構造体（１０００）であって、
前記第１テープ（３５０ａ）に取り付けられるスキン（１００４）と、
前記第２テープ（３５０ｂ）に取り付けられる補強材（１００６）と、
前記第１の２次元グリッド及び前記第２の２次元グリッドの孔（３４４、３７２）を充填する樹脂（３８０）と、さらに含む、一体型航空機構造体。
【０１６３】
付記６．複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）を製造する方法であって、
第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を含む複数のテープ（３５０）間に１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）を配置することを含み、前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々は、ファイバトウ（３０２）を含み、
各テープ（３５０）は、
第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）及び第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）を含む２次元グリッド（３５２）であって、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）は、第１方向（３６２）に配向しており、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）は、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）と交差するように第２方向（３６４）に配向している、２次元グリッドと、
前記２次元グリッド（３５２）から延びる複数のピラー（３６８）と、を含み、前記第１組（３５８）の第１フィラメント（３５６）、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）、及び前記複数のピラー（３６８）は、３次元（３Ｄ）ネットワーク（３９０）を形成しており、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）は、前記ファイバトウ（３０２）間の空隙（３１０、３４２）に入り込んでいる、方法。
【０１６４】
付記７．前記配置することは、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）に前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの１つ以上を積層して、当該レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの当該１つ以上のレイヤにおける前記ファイバトウ（３０２）間の前記空隙（３１０、３４２）に、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）を通過させることと、
前記１つ以上のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）に前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を配置して、当該第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記ピラー（３６８）の少なくとも一部が、前記空隙（３１０、３４２）を通過した前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）の一部（１１０６）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ようにすることと、をさらに含む、付記６に記載の方法。
【０１６５】
付記８．複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）をさらに含み、前記配置することは、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）に前記複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々を順に積層し、その際、
前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々における前記ファイバトウ（３０２）間の前記空隙（３１０、３４２）のうちの複数が、互いに積み重なって、前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の全てを貫通する複数の重ね開口（１１０４）が形成されるようにし、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）が、前記重ね開口（１１０４）を貫通するか、或いは当該開口に入り込むようにすることと、
前記複数のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）に前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を配置して、当該第２テープ（３５０）（３５０ｂ）の前記ピラー（３６８）が、前記重ね開口（１１０４）を通過するか、或いは当該開口に入り込んだ前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）の一部（１１０６）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ようにすることと、をさらに含む、付記７に記載の方法。
【０１６６】
付記９．複合材製品（１１００，１２００、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ）を製造する方法であって、
第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を含む複数のテープ（３５０）を取り付けることを含み、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）は、第１コンポーネント（１０５０）に取り付けられ、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）は、第２コンポーネント（１０５４）に取り付けられ、
各テープ（３５０）は、
第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）及び第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）を含む２次元グリッド（３５２）であって、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）は、第１方向（３６２）に配向しており、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）は、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）と交差するように第２方向（３６４）に配向している、２次元グリッドと、
前記２次元（２Ｄ）グリッド（３５２）から延びる複数のピラー（３６８）と、を含み、前記第１組（３５４）の第１フィラメント（３５６）、前記第２組（３５８）の第２フィラメント（３６０）、及び前記複数のピラー（３６８）は、３次元（３Ｄ）ネットワーク（３０４、３９０）を形成しており、
前記取り付けることは、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）の前記ピラー（３６８）が、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記ピラー（３６８）に引っ掛かる（３６、１１０２、１２１０）ように、前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）及び前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）を配置することを含む、方法。
【０１６７】
付記１０．前記第１コンポーネント（１０５０）は、第１群（１２０６、３６６ａ）のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）を含み、前記第２コンポーネント（１０５４）は、第２群（１２０８、３６６ｂ）のレイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）を含み、前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）の各々は、ファイバトウ（３０２）を含む、付記９に記載の方法。
【０１６８】
付記１１．前記ピラー（３６８）は、前記２次元グリッド（３５２）の第１面から延びる第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）と、前記２次元グリッド（３５２）の第２面から延びる第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）（３６８）と、を含み、
前記複数のテープ（３５０）は、第３テープ（３５０ｃ）（３５０）と第４テープ（３５０）（３５０ｄ）とを含み、前記第１コンポーネント（１０５０）は前記第３テープ（３５０ｃ）を含み、前記第２コンポーネント（１０５４）は、前記第４テープ（３５０）（３５０ｄ）を含み、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）における前記第１ピラー（３６８）（３６８ｃ）は、前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記第２ピラー（３６８）に引っ掛かっており（３６、１１０２、１２１０）、
前記第１テープ（３５０）（３５０ａ）における前記第２ピラー（３６６ｄ、３６８ｄ）（３６８）は、前記第１群（１２０６、３６６ａ）の前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの１つにおける前記ファイバトウ（３０２）間の空隙（３１０、３４２）に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、前記第３テープ（３５０ｃ）（３５０）における前記ピラー（３６８）に引っ掛かっており（３６、１１０２、１２１０）、
前記第２テープ（３５０）（３５０ｂ）における前記第１ピラー（３６８）は、前記第２群（１２０８、３３６ｂ）の前記レイヤ（３１２、３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄ）のうちの１つにおける前記ファイバトウ（３０２）間の空隙（３１０、３４２）に入り込むか、或いはこれに向かって延びて、前記第４テープ（３５０）（３５０ｄ）における前記ピラー（３６８）に引っ掛かっている（３６、１１０２、１２１０）、付記１０に記載の方法。
【０１６９】
付記１２．前記第１コンポーネント（１０５０）は、一体型航空機構造体（１０００）の補強材（１００６）であり、前記第２コンポーネント（１０５４）は、当該構造体のスキン（１００４）である、付記９に記載の方法。
【０１７０】
当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、この構成に対して多くの改変が可能であることが分かるであろう。例えば、当業者であれば、上記コンポーネントの任意の組み合わせ、又は、任意の数の異なるコンポーネント、周辺機器、及び他の装置を使用可能であることが分かるであろう。
＜結語＞
【０１７１】
これで本開示の好ましい実施形態の説明を終了する。好ましい実施形態についての上記記載は、例示及び説明を目的として提示されたものである。上記記載は、全てを網羅することや、本開示を開示された形態に厳密に限定することを意図するものではない。上記開示内容を踏まえた多くの改変及び変形が可能である。権利範囲は、この詳細な説明によって限定されるものではなく、本明細書に添付の請求の範囲によって限定されるものである。
【図１】
2021521028.tif 000006
【図２】
2021521028.tif 000007
【図３Ａ】
2021521028.tif 000008
【図３Ｂ】
2021521028.tif 000009
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
2021521028.tif 000013
【図３Ｇ】
2021521028.tif 000014
【図３Ｈ】
2021521028.tif 000015
【図３Ｉ】
2021521028.tif 000016
【図３Ｊ】
2021521028.tif 000017
【図３Ｋ】
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【図３Ｌ】
2021521028.tif 000019
【図３Ｍ】
2021521028.tif 000020
【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【図１１Ｅ】
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【図１１Ｆ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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