(57)【要約】  一体化された金属製結合金具（２４３、３４３、３５０）を有する熱可塑性複合パーツが、連続圧縮成形工程を用いて製造される。自動化された設備又はハンドレイアップを用いて複合材料からなるプライ及び金属製結合金具を並べて多層スタックを組み立てる。各スタックは、方向及び位置を維持するように適切な位置に固定された、プライ強化領域を含む全てのプライを含む。各スタックからは複数のレイアップが切り出される。レイアップ（３４５）は、パーツ形状を含む工具内に配置され、予備成形ステーションに連続的に供給されて、そこでパーツのほぼ最終的な形状に予備成形される。予備成形に続いて、圧密ステーション内で工具を漸進的に移動させ、そこで圧縮プレス機（３５４、３５６）により工具の連続するセクションをプレス加工することにより、金属製結合金具が一体化された、単一の一体的な熱可塑性複合積層パーツが形成される。このパーツは厚みの異なる複数の領域を含むことができる。
2010516521.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの一体式金属製結合金具を有する熱可塑性複合積層体の製造方法であって、
（Ａ）熱可塑性複合材料からなる多プライスタックと、少なくとも一つの金属製結合金具とを含むレイアップを形成するステップ、
（Ｂ）プレス機にレイアップを供給するステップ、及び
（Ｃ）プレス機を用いてプライと金属製結合金具とを圧密するステップ
を含む方法。
【請求項２】
ステップ（Ａ）が、金属製結合金具とプライの一つの間に熱可塑性フィルムを導入することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（Ａ）が、金属製結合金具とスタック内のプライの間に接合部を形成することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（Ａ）が、プライを互いに結合することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
（Ｄ）適切な形状の積層体にレイアップを予備成形するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
（Ｄ）少なくとも二つの工具の間にレイアップを配置するステップ
をさらに含み、ステップ（Ｂ）が工具とレイアップとをプレス機に供給することにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
熱可塑性複合材料が、自由流れ温度を有するマトリックス樹脂コンポーネントを含み、本方法がさらに、
（Ｄ）適切な形状の積層体にレイアップを予備成形するステップ、及び
（Ｅ）ステップ（Ｃ）を実行する前に、熱可塑性複合材料からなるマトリックス樹脂コンポーネントの自由流れ温度以上になるまで予備成形されたレイアップを加熱するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
（Ｄ）適切な形状の積層体にレイアップを予備成形するステップ
をさらに含み、且つ
ステップ（Ｃ）が、予備成形されたレイアップに対して工具をプレスすることにより、工具の形状を予備成形されたレイアップに付与することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
ステップ（Ｂ）が、プレス機内でレイアップを漸進的に移動させることにより行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（Ｂ）が、適切な形状の積層体にレイアップを予備成形すること、及びプレス機内でレイアップを段階的に移動させることを含み、且つ
ステップ（Ｃ）が、予備成形されたレイアップが漸進するたびに、当該レイアップに圧力を印加することを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
請求項１に記載の方法により製造された熱可塑性複合積層構造。
【請求項１２】
連続工程において、金属製結合金具を有する複合積層体を製造する方法であって、
（Ａ）熱可塑性複合材料からなる複数のプライを並べるステップ、
（Ｂ）積層体の金属製結合金具を供給するステップ、
（Ｃ）それぞれが並べられたプライと金属製結合か金具のうちの少なくとも一つとを含む、複数のレイアップを形成するステップ、
（Ｄ）ステップ（Ｃ）において形成されたレイアップの各々を、適切な形状の積層体に予備成形するステップ、並びに
（Ｅ）連続的圧縮成形プレス機内でレイアップを漸進的に移動させることにより、レイアップ内のプライ及び金属製結合金具を圧密するステップ
を含む方法。
【請求項１３】
ステップ（Ａ）が、プライと金属製結合金具の各々の間に熱可塑性フィルムを導入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
（Ｆ）プライを互いに結合させることにより複数の固定されたスタックを形成するステップ
をさらに含み、各スタック内のプライ及び金属製結合金具が互いに固定された関係に保持される、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
ステップ（Ｃ）が、各スタック内の金属製結合金具とプライの間に接合部を形成することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
（Ｅ）少なくとも二つの工具の間に各レイアップを配置するステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
熱可塑性複合材料が、自由流れ温度を有するマトリックス樹脂コンポーネントを含み、本方法がさらに、
（Ｅ）ステップ（Ｅ）を実行する前に、熱可塑性複合材料からなるマトリックス樹脂コンポーネントの自由流れ温度以上になるまで予備成形されたレイアップの各々を加熱するステップ
を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
ステップ（Ｅ）が、予備成形されたレイアップの各々に対して工具をプレスすることにより、予備成形されたレイアップに工具の形状を付与することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
ステップ（Ｃ）〜（Ｅ）を連続的に実行する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
（Ｆ）金属製結合金具の表面を洗浄するステップ、及び
（Ｇ）結合金具の洗浄された表面に接着プライマーを適用するステップ
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
（Ｇ）結合金具のプライムされた表面に樹脂フィルムを適用するステップ
をさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
少なくとも一つの一体式金属製結合金具を有する熱可塑性積層パーツであって、
（Ａ）それぞれが熱可塑性材料からなる複数のプライの固定されたスタックと、少なくとも一つの金属製結合金具とを含む、複数のレイアップを形成するステップ、
（Ｂ）各レイアップの上に一組の工具を配置するステップ、
（Ｃ）予備成形ステーション内でレイアップを連続的に移動させるステップ、
（Ｄ）予備成形ステーションにおいて、適切な形状のパーツに各レイアップを予備成形するステップ、
（Ｅ）プレス機内で、予備成形されたレイアップと共に工具を連続的に移動させるステップ、並びに
（Ｆ）プレス機内で工具を移動させながら、工具の連続するセクションを圧縮することにより、レイアップ内のプライと結合金具とを圧密するステップ
を含む方法により製造される熱可塑性積層パーツ。
【請求項２３】
ステップ（Ａ）が、プライを互いに固定することにより、互いに対して且つ金属製結合金具に対して、プライを固定された関係に保持することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
ステップ（Ｂ）が、レイアップと共に工具を予備成形ステーションに供給することを含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
（Ｇ）ステップ（Ｆ）を実行する前に、プライのマトリックス樹脂コンポーネントの自由流れ温度までレイアップを加熱するステップ
をさらに含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
ステップ（Ｅ）が、プレス機内で、予備成形されたレイアップと共に工具を段階的に移動させることを含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して複合材料のパーツの加工方法に関し、具体的には、連続するパーツ形成工程を用いた一体式の金属製結合金具を有する熱可塑性の複合パーツの作製方法に対応する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性複合材料（ＴＰＣ）の積層体の加工には多数の工程が含まれる。プレス加工、打ち抜き加工、及びオートクレーブ形成のような非連続工程に加え、押し出し形成、連続式引き抜き成形、ロール成形、及び圧縮成形などの連続工程が存在する。さらに最近では、連続圧縮成形（ＣＣＭ）工程を用いて、長さに沿って湾曲及び／又は厚さが変化する、連続する長さのＴＰＣパーツを製造する工程が開発された。
連続工程においてＴＰＣ積層構造及びパーツを製造するという課題に加えて、金属製の結合金具を積層構造に取り付ける必要がある。金属製の結合金具は、例えば、航空機産業において、積層構造を航空機の他のパーツに、又は剛性を追加することが必要な積層構造の補強領域に取り付けるために使用される。過去には、金属製の結合金具はまず別個の形状として形成され、次いで締結装置を用いて積層構造に接合されていた。積層構造及びパーツに金属製の結合金具を加えるこのような方法は、通常、費用効率が悪く、追加の時間及び材料を必要とし、航空機の重量を増加させる。ＴＰＣと金属製結合金具の間に結合された接合部を形成するための工程が存在するが、これらの結合された接合部はオーブン又はオートクレーブ内で処理する必要があるので、市販の設備の容積により処理できるパーツの長さが制限される。
【発明の概要】
【０００３】
したがって、一体式の金属製結合金具を有するＴＰＣ構造及びパーツを連続工程で加工する方法が必要とされている。本発明の実施形態は、このような需要を目的としている。
【０００４】
本発明の実施形態は、一体式金属製結合金具を有する熱可塑性複合積層パーツを、連続加工工程を用いて加工する方法を提供する。パーツは、特定用途専用に調整可能であり、及び／又はその厚みと湾曲を変化させることができる。本工程では、自動化された設備又はハンドレイアップを利用して、複数層のスタック中にパーツ又はコンポーネントを並べる。各スタックは、プライ補強領域を含む積層体中の全てのプライを含み、それらは適切な位置に固定されて方向及び位置が維持されている。全ての必要なパーツ形状を含む圧密工具が提供され、それは複数のプライスタックをカスタマイズすることにより、単一の一体化された複合積層体を形成するように調整される。形成される積層は、それぞれ厚みの異なる複数の領域を有することができる。上記方法により形成された一体式の金属製結合金具を有する複合パーツは、例えば、自動車及び航空産業における用途を含め、多種多様な用途に使用することができる。
本発明の一実施形態によれば、一体式の金属製結合金具を有する熱可塑性複合積層構造の製造方法が提供される。本方法は、熱可塑性複合材料からなる複数のプライからなる一のスタックと、少なくとも一つの金属製結合金具とを含むレイアップを形成するステップ、プレス機にレイアップを供給するステップ、及びプレス機を使用してプライと結合金具とを圧密するステップを含む。熱可塑性材料からなるフィルムを金属製結合金具とプライの一つの間に導入することにより結合を向上させる。スタック中のプライを互いに固定することにより、加工工程中それらの相対的方向を維持することができる。金属製結合金具と積層構造の間の接合部は、例えばダブルラップスプライス、スカーフ、ステップラップ、又はラビットを含め、いかなる形態をとることもできる。金属製結合金具を含むレイアップは、予備成形及び圧密作業の間に連続的に移動されられる工具の間に配置される。レイアップは、予備成形作業の間に、積層構造の凡その形状に予備成形される。予備成形に続いて、プライ及び金属製結合金具は、圧縮プレス加工において圧密される。
【０００５】
別の実施形態では、金属製結合金具を有する熱可塑性複合積層パーツを連続工程で製造する方法が提供される。本方法は、熱可塑性複合材料からなる複数のプライを並べるステップ、パーツ用の金属製結合金具を供給するステップ、それぞれが並べられた積層と金属製結合金具の少なくとも一つとを含む複数のレイアップを形成するステップ、パーツの凡その形状に各レイアップを予備成形するステップ、及び連続的な圧縮成形プレス機内でレイアップを漸進的に移動させることにより、プライと金属製結合金具を圧密するステップを含む。プライは、各スタック中の金属製結合金具と積層中のプライの間に、選択された形状の接合部を形成するように構成されている。圧密工程の間に予備成形されたレイアップに形状を付与するように構成された工具の間に、金属製結合金具を含むレイアップが配置される。圧密工程の間に、予備成形されたレイアップを、プライ材料中のマトリックス樹脂成分の流動的な温度以上となるまで加熱する。金属製結合金具を洗浄し、次いでプライムした後、結合金具のプライムされた表面に樹脂フィルムを適用することにより結合を向上させる。
別の実施形態では、それぞれが少なくとも一つの一体式金属製結合金具を有する熱可塑性積層パーツが連続製造方法により製造される。本方法は、それぞれが熱可塑性複合材料からなる複数の積層を含む固定された一のスタックと少なくとも一つの金属製結合金具とを含む複数のレイアップを形成するステップ、各レイアップ上に一組の工具を配置するステップ、予備成形ステーション内でレイアップを連続的に移動させるステップ、予備成形ステーションにおいてパーツの凡その形状に各レイアップを予備成形するステップ、予備成形されたレイアップと共に工具を連続的にプレス機に通すステップ、及び工具をプレス機に通して工具の連続するセクションを圧縮することにより、レイアップ中のプライと結合金具とを圧密するステップを含む。レイアップは、プライが、互いに対して且つ金属製結合金具に対して、固定され且つ位置合わせされた関係に保持されるように、プライを並べて固定することにより形成することができる。レイアップを含む工具を段階的にプレス機に通過させると、プレス機によりレイアップの連続するセクションが圧密される。
【０００６】
本発明の実施形態の他の特徴、利点及び長所は、添付図面及び請求の範囲を参照する後述の実施形態の説明により明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態により形成された熱可塑性複合積層体の分解図と斜視図である。
【図２】特定用途用の多層スタックを形成するために使用されるコンベヤテーブルの斜視図である。
【図３】図２で形成される特定用途用多層スタックの一実施例の斜視図である。
【図４】図１の熱可塑性複合積層体を形成するために使用される圧密構造の予備成形ゾーン及び圧密ゾーンを示す。
【図５】図４の圧密構造の予備成形ゾーンの斜視図である。
【図６】図２−５に従って図１の熱可塑性複合積層体を形成するための好ましい方法を記載するロジックフロー図である。
【図７】Ａ−Ｆは、本発明の一実施形態により形成される、湾曲した熱可塑性複合積層パーツの実施例を示す斜視図である。
【図８】特定用途用の、熱可塑性複合材料の多層スタックと、スタックから切り出された三つの湾曲したパーツブランク材との斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態により、湾曲した熱可塑性複合パーツを形成するために使用される工具の斜視図である。
【図１０】湾曲した熱可塑性複合パーツに形状を付与するために使用される湾曲した工具の斜視図である。
【図１１】図１０に示す工具の底面図である。
【図１２】工具の二つの部分の間に把持されている湾曲した複合パーツの一部を示す部分断面図である。
【図１３】工具と作用関係にある、熱可塑性複合材料からなるＩ字断面の梁と、積層プライの圧迫に使用される機械プレス金型の、分解断面図である。
【図１４】予備成形構造と、湾曲した複合パーツの製造方法に使用される圧縮プレス機の一部との斜視図である。
【図１５】図１４に類似の図であるが、予備成形構造とプレス機の反対側を示している。
【図１６】プレス機の中の断面図であり、圧密工具を用いて予備成形されたパーツを加圧する金型を示す。
【図１７】プレス機の部分断面図であり、一定の曲率を有する湾曲パーツを製造するための工具のスリーブに対して湾曲している金型を示す。
【図１８】図１７に類似の図であるが、曲率が一定でない湾曲パーツを製造するための工具スリーブを示す。
【図１９】熱可塑性複合積層体と金属製結合金具の間に形成される接合部の断面図である。
【図２０】熱可塑性複合材料の積層と金属製結合金具の間に形成される別の接合部の断面図である。
【図２１】熱可塑性複合材料の積層と金属製結合金具の間に形成されるまた別の接合部の断面図である。
【図２２】熱可塑性複合材料の積層と金属製結合金具の間に形成されるまた別の接合部の断面図である。
【図２３】熱可塑性複合材料の積層と金属製結合金具の間に形成されるまた別の接合部の断面図である。
【図２４】本発明の一実施形態による、一体式の金属製結合金具を有する熱可塑性複合積層体の加工方法に含まれるステップの概略図である。
【図２５】圧密工具の間に位置する一体式金属製結合金具を有する積層構造の断面図である。
【図２６】連続的圧縮成形機に供給されるレイアップと圧密工具とを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の実施形態は、一又は複数の一体式金属製結合金具を有する熱可塑性複合（「ＴＰＣ」）積層構造又はパーツを形成する新規加工方法を提供する。ＴＰＣ構造の長さ方向に沿った厚み及び／又は湾曲は、変化させることができるか、又は特定用途専用に調整することができる。本実施形態は、例えば航空産業を含む種々多様な分野に用途を見出すことができる。好ましい実施形態は、理想的には、航空機の胴体を支持する骨組みの、熱可塑性複合硬化部材の形成に適している。熱可塑性複合硬化部材の可能な実施例は、胴体の外板、翼の外板、制御表面、ドアパネル、及び点検用パネルを含むが、これらに限定されない。硬化部材には、キール梁、床梁、及び甲板梁が含まれるが、これらに限定されない。
【０００９】
図１は熱可塑性複合積層体を示し、本実施例の場合、熱可塑性複合積層床梁２０は、特定用途用に厚さが調整されて変化する領域ｔ１及びｔ２を有し、両端でそれぞれキャップ領域２４に連続するウェブ領域２２を有する。ウェブ領域２２と、一対のキャップ領域２４とは、固定された不均一な厚さの多層プライシートスタック７６の対と、熱可塑性複合フィラー塊２６の対と、さらには固定された均一な厚さの多層プライシートスタック７４の対とを圧密することにより一体化された単一の積層構造として形成されている。図のシートスタック７６は二つのプライを有しているが、用途に応じて、シートスタック７４及び７６のいずれもが任意の数の積層を含んでよい。また、図１のキャップ領域２４は厚みが均一で一つのプライを有しているが、同様に、キャップ領域は厚みの変化する領域及び／又は複数のプライを有してもよい。
変形例（図示しない）では、床梁２０のような熱可塑性複合積層体は、一又は複数の均一な又は不均一な固定された多層プライシート７４、７６を、熱可塑性複合材料３０からなる一又は複数の単独プライ（図２及び３の３２）、熱可塑性複合材料３０からなる一又は複数の部分プライ（図３の３４）、或いは一又は複数の均一な又は不均一な厚みの固定された多層固定スタック７４、７６、及びそれらのいずれかの組み合わせのうちの何れかと、本明細書に記載の方法と同様の方法で圧密することによって形成される。更に、一又は複数のフィラー塊２６をこの組み合わせに使用して、熱可塑性複合積層体２０の更に別の変形例を形成することもできる。図１に示すような熱可塑性複合床梁２０を形成する本方法について、図２−６を用いて後述で更に詳細に説明する。
【００１０】
プライ３２、３４に使用される熱可塑性材料３０は、好ましくはガラス（ｓ型又はｅ型）又はカーボンファイバーなどの繊維コンポーネント（図３の３８）で補強されたポリエーテルイミド（「ＰＥＩ」）、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」）、ポリフェニルスルホン（「ＰＰＳ」）のような、熱可塑性のマトリックスポリマー（図３の４０）を含む。熱可塑性材料３０からなる各プライ３２、３４中の繊維３８は、特定の用途に応じて、一方向性に、又は不均一な構成に方向付けられる。当業者であれば認識するように、マトリックス樹脂４０中の繊維３８の相対的な種類、厚み、量、並びに各プライ３２、３４中に使用されるマトリックス樹脂の種類は、費用、及び熱可塑性複合積層体２０に最終的に望まれる物理的及び機械的特性を含む多数の要因に応じて大きく変わりうる。さらに、一つのプライ３２、３４中の一方向性繊維の、別のプライ３２、３４に対する相対的な方向も、熱可塑性複合積層体２０の機械特性に影響する。
塊２６は、押し出し成形又はその他の周知の成形技術により、熱可塑性材材料３０に適合する熱可塑性材料３７から形成されることが好ましい。好ましくは、塊２６のマトリックス樹脂成分４２は、材料３０のマトリックス樹脂成分４０と同じである。加えて、フィラー塊２６は、熱可塑性材料３０に含まれる繊維３８に類似の繊維４４を使用することもできる。
【００１１】
次に、論理フロー図（図６）と処理図（図２−５）を参照する。図１のＴＰＣ積層床梁２０の形成方法は、ステップ１５０において、それぞれがローラ４６又はその他の保持デバイス上に保持された予備成形済みのフィラー塊２６と熱可塑性材料３６からなる予備成形済プライ３２、３４とを供給することから開始される。
次いで、ステップ１６０において、熱可塑性材料３６からなる複数のプライ３２、３４を所望の構成に重ね、ハンドレイアップ又は自動工程を用いて、不均一又は均一な厚みの固定されていない多層プライシートスタック５８又は６０を形成する。
【００１２】
自動工程では、図２に示すように、熱可塑性材料３０かなる複数のプライ３２又は３４（図３）が、ローラ４６からコンベヤテーブル４８上に繰り出されて、並べられた非均一又は均一な厚みの多層プライスタック５８又は６０が形成される。ローラ４６は、別の隣接する層３２、３４に対して特定の方向で各プライ層３２、３４を重ねるために、コンベヤテーブル４８の一方の端部５０に配置しても、その側方５２、５４に沿って配置してもよい。よって、例えば、一方向に延びる一方向性繊維３８を有する完全プライ３２が下層に配置され、次に別の方向に（例えば、下層のプライに対して４５°又は９０°で）延びる一方向性繊維３８を有する完全プライ３２をその上に配置することができる。コンベヤテーブル４８の上方に位置するレーザー投射機５６は、完全プライ３２に対して局所プライ又は部分プライ３４及び／又はポケット３６を確実に適切な位置に配置する。
図２の工程によって作製された、固定されていない、不均一な厚みの多層シートスタック５８の一実施例を図３に示す。図３は、種々の完全プライ及び部分プライ３２、３４を示し、さらにはプライ３２、３４の間に形成されたポケット３６を示す。さらに、図３は、互いに９０°の角度で配置された一方向性繊維３８を有する部分プライ６２、６４を示し、ここで、部分プライ６２は第一の方向（繊維３８が前６６から後ろ６８に延びている）に配置されており、部分プライ６４は異なる方向（繊維３８が側方７０から側方７２に延びている）に配置されている。図示しないものの、当然であるが、プライは互いに対して異なる方向に延びる繊維３８を有してもよく、互いに直角（つまり０／９０°の配置）から互いに平行（つまり、０／０°の配置）まで、その間の考慮可能なすべての角度（例えば０／３０°の方向、０／６０°、０°、４５°、９０°等の方向を含む）で配置することができる。
【００１３】
次に、ステップ１７０では、図２で形成された固定されていないスタック５８、６０の種々のプライ３２、３４の一部又は全部を、所定の様々な位置で互いに固定し、均一又は不均一な厚みの固定された多層プライシートスタック７４、７６を形成することができる。好ましくは、はんだごて又は超音波溶接機（図示しない）を用いてスタック５８、６０を互いに固定することにより各スタック７４、７６を形成するが、熱可塑性材料からなる種々のプライ３２、３４を互いに連結するために当業者に既知の他の装置を使用することも、特定の場合に考慮される。プライ３２、３４の、固定される量と位置は、限定しないが、種々のプライ３２、３４及びポケット６４の数及び位置を含む様々な要因に応じて決定される。さらに、固定の量は、単一のパーツとして搬送可能なほぼ一体の固定スタック７４、７６を形成するのに十分でなければならない。
ステップ１７５では次に、固定されたスタック７４、７６を小さいピースに切り分けるか、又は図１の床梁２０のような熱可塑性複合積層体の形成に使用するために準備する。
【００１４】
次に、ステップ１８０において、少なくとも一つの均一又は不均一な厚みの固定スタック７４、７６と、不均一な厚みの固定スタック７６、均一な厚みの固定スタック７４、及び単一プライ３２のうちの少なくとも一つと、及び随意で熱可塑性材料３０、３７からなる少なくとも一つのフィラー塊２６との組み合わせを互いに融合して圧密構造７８とし、一体化された単一の熱可塑性複合積層体、例えば床梁２０を形成する。特に図１の熱可塑性複合積層床梁２０を形成するように設計された好ましい圧密構造７８を、図４及び５を参照して後述する。
図４及び５に示すように、圧密構造７８は、予備成形ゾーン８０及び圧密ゾーン８２を含むことができる。予備成形ゾーン８０では、少なくとも一つの均一又は不均一な厚みの固定スタック７４、７６と、随意で少なくとも一つのフィラー塊２６と、図２及び３に示した熱可塑性材料からなる不均一な厚みの固定スタック７６、均一な厚みの固定スタック７４、及び単一プライ３２のうちの少なくとも一つとからなる組み合わせが、適切な方向に配置されて連続工程に供給され、高温で所望の形状に予備成形されて予備成形済みパーツ８４が形成される。次いで予備成形済みのパーツ８４は予備成形ゾーン８０を出て圧密ゾーン８２に入り、そこで圧密されて、上記図１に記載の床梁２０のような一体化された単一の熱可塑性複合積層体を形成する。パーツの予備成形に使用される高温は、固定スタック７４、７６又は単一プライ３２を軟化させることにより、予備成形工程の間に層を屈曲させるのに十分高くなければならない。しかしながら、この高温は、マトリックス樹脂４０、４２のポリマー成分が粘稠液としての濃度を保つ温度より低くなければならない。
【００１５】
次に図５に示すように、圧密構造７８の予備成形ゾーン８０は、ギャップ９０によって隔てられた、中央部８８を有する一対のＵ字型工具チャネル８６と、一対の側方仕上げ用シート部材９２とを含む。シート部材９２はマンドレル９２と呼ぶこともできる。好ましくは、チャネル８６及び側方仕上げ用シート部材９２は、ステンレス鋼のような材料から形成され、反復性の高温サイクルに対処することができる。
固定スタック７４又は７６の第１の組９４は、Ｕ字型チャネル８６の各中央部８８の間の、ギャップ９０に導入される。同時に、任意のフィラー塊２６及び追加の固定スタック７４又は７６、或いはプライ３２が、第１組９４の各フランジに沿って、対応する側方工具部材９２内に導入される。図４及び５に関する後述の記載では、説明のために、ギャップ９０内に導入される図示の第１組９４を、不均一な厚みの固定スタック７６とする。図では、均一な厚みの固定スタック７４は、Ｕ字型チャネル８６の外側部分９８と各側方工具部材９２の間に導入されている。また、この図にプライ層３２は示さない。図示されていないが、Ｕ字型チャネル８６は、特定の材料（ここでは、不均一な固定スタック７６の第１組９４）の積層の厚みの変化（図１のｔ１及びｔ２に対応）に適合するように設計された傾斜及び他の形状を含んでいる。
【００１６】
固定スタック７４、７６及び塊２６が、圧密ゾーン８２に向かって予備成形ゾーン８０を通過するとき、Ｕ字型チャネル８６の各側に位置する不均一な厚みの固定スタック７６の第１組９４のフランジ９６は、熱及び圧力の下で、Ｕ字型チャネル８６の各外側部分９８に向かって互いから離れるように曲がる。従って、フランジ９６は、均一な又は不均一な厚みの固定スタック７６の内側が平坦になるように、フランジ９６と均一又は不均一な厚みの固定スタック７６の各内側端部との間に位置する塊２６と連結する。予備成形ゾーン８０内の熱は、不均一な厚みの固定スタック７６のフランジ９６を変形させるのに十分に上昇するが、各スタック７４、７６及び塊２６のマトリックス樹脂４０、４２のポリマー成分が粘稠液としての濃度を保つ温度より低い。フランジ９６の屈曲は、ローラ（図示しない）などの外部成形デバイスによってフランジ９６に印加される圧力によって開始される。側方仕上げ用シート部材９２は、固定スタック７４をフランジ９６に対して内側に圧迫し、フランジ９６に更なる圧力をかけて、フランジ９６の屈曲を補助する。ここで、予備成形されたパーツ８４は、圧密ゾーン８２に移動する準備が整う。
図４に最もよく示すように、予備成形されたパーツ８４は、ガイドローラ１０５上において、圧密ゾーン８２内の分離又は接続された圧密構造１０２に進入する。圧密構造１０２は、各々がＵ字型チャネル８６と側方仕上げ用シート部材９２の外表面と適合する一様に１０４で示す複数の標準的な金型を含む。仕上げ用金型１０４の更なる詳細は、図１３及び１６を参照して後述する。圧密構造１０２の標準的金型１０４とチャネル８６及びシート部材９２の外表面の間の表面の共通性により、パーツに固有の且つ高価な適合金具の必要性が排除され、さらには異なるプライ構成を有する異なる予備成形パーツ間の立ち上がり時間が排除される。
【００１７】
圧密構造１０２は、圧密ゾーン８２内で予備成形されたパーツ８４を予備成形ゾーン８０から漸次前進させる脈動構造１０６を有する。パーツ８４は、前進するにつれて、まず、スタック７４、７６及び塊２６のマトリックス樹脂４０、４２のポリマー成分の自由流れを可能にする温度まで当該パーツを加熱する加熱ゾーン１０８に進入する。次に、パーツ８４は、プレスゾーン１１２に向かって進み、当該ゾーンにおいて、固定されたスタック７４、７６の種々のプライ３２、３２及び塊２６を圧密して（つまり、マトリックス樹脂の自由流れを可能にして）所望の形状及び厚みにするのに十分な所定の力（圧力）で標準金型１０４が集合的に又は個別に適用され、ここで床梁２０のウェブ領域２２と一対のキャップ領域２４が形成される。各金型１０４は、絶縁体を伴う複数の異なる温度ゾーンを有するように形成される。金型１０４は、パーツ８４と実際に接触はしないが、パーツ８４の反対側のＵ字型チャネル８６及び側方仕上げ用シート部材９２の外表面に接触する。このように、チャネル８６、９２の各内表面は、パーツ８４の一部に対して押し付けられる。このような圧縮は、全ての金型１０４が一つの独立した、しかし調和的なステップにおいて適用されるときに行われる。金型１０４は開放されており、パーツ８４は予備成形ゾーン８０から圧密ゾーン１０２内へと前進する。このとき金型１０４が再度閉じられ、パーツ８４の一部が、異なる温度ゾーン内で力を印加されて圧縮される。この工程は、パーツ８４がガイドローラ１０５に沿って冷却ゾーン１１４へと徐々に前進するにつれて、金型１０４の各温度ゾーンについて反復される。
成形されて形状が決まったパーツ８４は、次いでプレスゾーン１１２とは分離した冷却ゾーン１１４に進入し、そこで温度がマトリックス樹脂４０、４２の自由流れ温度を下回る温度に下げられ、よって融合又は圧密パーツが、プレス加工後のその最終形状１１６に硬化する。次に、プレス加工されたパーツ１１６は圧密構造１０２を出て、側方シート部材９２はローラ１２０に再度巻き取られ、廃棄される。
【００１８】
図示しないが、圧密構造１０２は、プレス加工された形状１１６に形状を加える追加のパーツ又は装置を有することができる。
使用することができる好ましい圧密構造１０２は、１９９３年９月３０日公開の独国特許出願公開第４０１７９７８号に記載のいわゆる連続圧縮成形（「ＣＣＭ」）工程である。しかしながら、本発明では、押し出し成形又はロール成形を含むがこれらに限定されない、当業者に既知の他の成形工程を特に考慮する。
【００１９】
次に、ステップ１９０において、プレス加工されたパーツ１１６の最終仕上げ、又は別の方法による後処理を行ってその所望の最終形状に整え、熱可塑性複合積層体２０を形成する。ステップ２００では、好ましくは超音波非破壊検査技術を使用して、又は、積層体２０が正確な形状を有し、目視可能な欠陥又はその他の欠陥を含まないことを確認する他の手段により、積層体２０を目視により検査する。検査後、ステップ２１０において、熱可塑性複合床梁２０などの積層体２０をそのアセンブリに組み込むことができる。床梁２０の場合、航空機の胴体に導入される。
本発明の実施形態は、基本的にＩ形梁の形状を有する熱可塑性複合床梁２０を形成するという観点から説明されているが、本発明では他に可能な形状を特に考慮する。これには、Ｌ字型、Ｃ字型、Ｔ字型、又は場合によっては平坦なパネル形状を有する熱可塑性複合材料の積層が含まれ、この場合、パーツは、あらゆるセクションにおいて厚みの遷移を有しうる。これらの別の形状を有する積層体、又は更に別の形態の床梁２０は、一又は複数の均一又は不均一な固定された多層プライシート７４、７６を、熱可塑性複合材料３０からなる一又は複数のプライ３２、熱可塑性材料３０からなる一又は複数の部分プライ３４、或いは一又は複数の均一又は不均一な厚みの固定多層スタック７４、７６、及びこれらのいずれかの組み合わせのいずれかと、本明細書に記載の方法と類似の方法で圧密することにより形成される。さらに、一又は複数のフィラー塊２６を用いて熱可塑性複合積層体２０の別の変形例を形成することもできる。これら別の好ましい変形例のいずれかを実現するためには、ＴＰＣ積層体２０の所望の厚みの変化に合わせるために、予備成形ゾーン８１内の細工を変更する必要がある。例えば、図５のＵ字型工具８６は、図１の床梁２０のようなＩ形梁の形成に専用であり、ギャップ９０を有する別の形状の工具８６を使用してＣ字型積層体、Ｌ字型積層体、又は各プライ層の間にテーパを有する平坦な梁が形成される。Ｕ字型工具８６に類似の、これら別形態の工具は、圧密ゾーン１０２内の標準金型１０４に適合する、スタック７４、７６に接しない領域を有する。
【００２０】
理想的には、本実施形態は、熱可塑性複合積層体の形成に適しているが、改良型単一ステップ圧密ゾーンを用いることにより、熱硬化性積層複合材料を形成することもできる。このような圧密工程の変形例では、加熱ゾーン及びプレスゾーンを、マトリックス樹脂の反応温度又は硬化温度を上回る温度まで加熱することにより、熱硬化性パーツを形成する。従って、単一のプレス工程により、その後のプレス加工ステップを行わずに、その最終形状を有するパーツが実現される。
本発明の実施形態は、連続工程において、特定用途専用の、変化する厚みを有する複雑な熱可塑性複合積層体を加工する新規方法が提供される。この新規方法は、自動化された設備又はハンドレイアップを利用して多層スタック内にパーツ又はコンポーネントを並べる。各スタックにおいて、プライ組み立て領域を含む全てのプライは、適切な位置に固定されて、方向及び位置を維持している。本圧密構造は、多層スタックから複合積層体を形成するのに二段階方法を利用しており、この結果を達成するための全ての必要なパーツ形状を含んでいる。予備成形ゾーン８０におけるＵ字型工具８６のような機械設備は、形成されるＴＰＣ積層体２０に所望の厚みの変化を形成するために適切な形状を有するように形成され、さらには圧密ゾーン８２の標準金型と適合するように設計される。
【００２１】
上記方法によって形成される複合パーツは、例えば、自動車及び航空機の分野を含む幅広い用途に使用することができる。本発明により形成される複合パーツは、理想的には、民間航空機の熱可塑性複合積層床梁２０を含む構造硬化部材としての使用に適している。
【００２２】
次に、図７−１５を参照する。これらの図に示す別の実施形態を使用して、湾曲し、且つ特定用途専用に調整され及び／又は長さ方向に沿って厚みが変化する熱可塑性積層パーツを製造することができる。一定の曲率を有する（円形）か、又は積層パーツの長さに沿って曲率が変化する、湾曲した積層体を製造することができる。前述の実施形態と同様に、湾曲した熱可塑性積層パーツは、調整された領域、及び部分プライ又は局所プライを加えることにより厚みを変化させた領域、或いはポケットを含む領域を含むことができる。「調整された」又は「調整する」という表現はパーツ表面の外形に関し、締め固め工程の間にプライが圧密された後で、パーツの特定領域のパーツを選択的に追加又は削減することにより、所望の表面外形を実現することができる。本方法のこの実施形態によって製造される湾曲パーツは、フレーム、リング、フォーマー、及び構造上航空機に締結された部材又は胴体の外板、翼の外板、ドアパネル及び点検用パネル、キール梁、床梁、及びデッキ梁など様々な用途に使用することができる。製造される湾曲パーツは、図７ａ−７ｆに示すように、様々な断面を有することができる。Ｉ字断面を有する加工済みパーツ２１２を図７ａに示し、Ｕ字断面を有するパーツ２１４を図７ｂに示す。Ｌ字断面のパーツ２１６を図７ｃに、Ｔ字断面のパーツを７ｄに示す。Ｚ字断面を有するパーツ２２０を図７ｅに、単純な矩形断面を有するパーツ２２２を図７ｆに示す。前述のように、図７ａ−７ｆに示すパーツは、一定又は可変の曲率を有することができ、且つその長さ方向に沿った一又は複数の地点に、厚みが変化する又は厚みが調整された領域を含むことができる。
本方法のこの実施形態による湾曲した熱可塑性積層パーツの加工における準備ステップは、上述したものと類似である。図２に関連して上述したように、熱可塑性材料からなる複数のプライをコンベヤテーブル上に配置して、所定の順番に並べられた、多層の、不均一又は均一な厚みを有する多プライスタックを形成する。よって、結果として得られる多層スタックは、図３に示すスタック５８に類似しており、完全プライ及び部分プライ３２、３４と、プライ３２、３４の間に形成されるポケット３６とを含む。繊維の方向が互いに異なるように配置された一方向性繊維３８を有する部分プライ６２、６４を含めることもできる。上述のように、多層スタック５８に含まれるシートは、はんだごて又はその他の加熱デバイス（図示しない）を用いて互いに固定されるので、プライは互いに固定された関係に保持される。前述の本方法によって製造される、所定の順番に並べられた固定スタック２２４を図８に示す。
【００２３】
湾曲した複合材料パーツを製造する方法の次のステップは、個々のパーツプライスタック又はパーツブランク材２２６を、組み立てられたスタック２２４から切り出すことである。この切断作業は、例えば、コンピュータ制御下で動作するウォータージェットカッター（図示しない）により行われ、所望のパーツ湾曲にほぼ相当する外形を有する切断ブランク材２２６が生成される。上述で指摘したように、この湾曲の曲率は、パーツブランク材２２６の長さ方向に沿って、一定でも変化してもよい。
パーツブランク材２２６は、湾曲していない複合パーツの製造に関して前述したものとほぼ同じ方法で、後述する圧密工具２３５の組と共に予備成形ステーション２７５（図１４及び１５）に供給される。しかしながら、本実施形態の場合、圧密工具２３５及びブランク材２２６は、予備成形ステーション２７５に供給されるとき、湾曲した経路を通過する。
【００２４】
圧密工具２３５を図９に示す。この工具２３５は、湾曲した内側及び外側工具スリーブ２２８、２３０と、上部及び下部工具スリーブ２３２、２３４とを備える。上部及び下部工具スリーブ２３２、２３４の各々は、ブランク材２２６の湾曲に対応する湾曲を有し、内側及び外側工具スリーブ２２８、２３０は、同様に湾曲しているか、又は予備成形工程においてパーツブランク材２２６の湾曲に適合するように屈曲性である。図９、１４及び１５に示す実施例では、工具スリーブ２２８−２３４は、図７ｅに示すＺ字断面のパーツ２００を生成するように構成されている。特に図示しないが、工具スリーブ２２８−２３４のパーツ側の表面は、厚みの変化、湾曲の変化、ポケットといった、パーツの形状の鏡像を生成する細工用外形を含んでいる。
ここで特に図１４及び１５を参照する。上部及び下部工具スリーブ２３２、２３４は、ブランク材が予備成形ステーション２７５への湾曲経路２８０に供給される手前において、パーツブランク材２２６の周囲に組み立てられている。予備成形ステーション２７５は、複数の成形デバイス２６８と、一組のガイド２７０とを含む。図のパーツブランク材２２６は、Ｚ字断面パーツ２２０のウェブ２２０ａ及びキャップ２２０ｂ（図７ｅ）を含む平坦な固定スタック２６２と、梁のウェブ２２０ａの局所的補強となる一組の強化プライ２６４とを含む。
【００２５】
パーツブランク材２２６及び工具スリーブ２３２、２３４からなる間に挟まれたアセンブリが予備成形ステーション２７５に供給されると、内側及び外側の工具スリーブ２２８、２３０が当該間に挟まれるアセンブリに接触する。成形デバイス２６８は、工具スリーブ２３２、２３４のフランジ２６５にブランク材２２６の縁部分を当てて変形させることにより、Ｚ字断面パーツ２２０のキャップ２２０ｂを予備成形するという機能を有する。同時に、追加的なキャップ補強プライ２６６が成形デバイス２６８と工具フランジ２６５の間に供給される。ガイド２７０は、内側及び外側工具スリーブ２２８、２３０を、キャップ２２０ｂを形成するブランク材２２６の縁に接触させる。予備成形されたブランク材２２６は工具スリーブ２３５と共に湾曲経路２８０内で前進を続け、圧密工具２３５に力を印加する金型を含むＣＣＭ機などの湾曲したプレス機２８４に到達する。この力により、予備成形されたパーツのプライの締め固め及び圧密が行われる。特に図示しないが、パーツブランク材２２６のマトリックス樹脂のポリマー成分が粘稠液の濃度を保つ温度まで、パーツブランク材２２６を加熱するために必要なヒータ又はオーブンが設けられる。このような方法によるパーツブランク材２２６の加熱は、プライの圧密を促進する。場合によっては、予備成形工程を円滑に進めるために、パーツブランク材２２６の予熱も必要になりうる。パーツブランク材２２６の予熱の必要性は、プライの数、プライの方向、材料の種類、予備成形される形状など、多数の要因に応じて決まる。
プレス機２８４は、図４に関して前述したものと基本的に同じである。しかしながら、図４に示すプレス機とは異なり、プレス機２８４に使用される金型は、予備成形された湾曲パーツ２２６を収容するためにある程度湾曲している。そのような金型２８６を図１７に示す。図示の金型２８６の内面２９６は、上部工具スリーブ２３２のフランジ２６５の湾曲に適合する湾曲を有する。金型２８６は、矢印２８８で示す方向に向かって内側に移動し、締め固め工程の間にフランジ２６５に接触し、内側工具スリーブ２２８と接触する別の湾曲した金型（図示しない）に対向する。プレス機２８４に使用される金型の湾曲量は、製造される湾曲パーツの形状と、パーツの形状の加工に必要な工具スリーブの形状とに、それぞれ部分的に依存する。金型２８６の外面２９８は、図１７に示すように湾曲していてもよく、或いは平坦でもよい。予備成形されたパーツは、湾曲経路２８０内を、プレス機２８４に向かって漸進する。パーツの動きは各漸進ステップで一時停止し、プレス用金型が工具スリーブ２３５に熱と力を加えることにより、プライの、金型の下に位置するセクションが圧密される。
【００２６】
上記において指摘したように、積層パーツの湾曲は、一定ではなく、その長さ方向に沿って変化する曲率を有することができ、これに関して図１８を参照する。予備成形された湾曲パーツ２９２を締め固めするために使用される金型２８６は、曲率が一定の湾曲した内面２９６を有し、この内面は工具スリーブ２９０の外面３００と係合する。工具スリーブ２９０の外面３００は、金型２８６の内面２９６の湾曲と適合する、曲率が一定の湾曲を有しているが、その内面３０２の湾曲は、工具スリーブ２９０の外面３００の半径とは異なる半径を有しており、その結果パーツ２９２の外側の半径は一定でない。
湾曲した熱可塑性積層パーツ２３６の別の実施例を図１０及び１１に示す。この場合、パーツの湾曲はその全長に亘っており、パーツの本体２３８の断面はＵ字型である。本体２３８は一対の傾斜路２４０を有し、各傾斜路で本体２３８の厚みが遷移することにより、パーツ２３６はその長さに沿って厚みの異なる三つのセクションを有する。加えて、本体２３８の上側には、パーツ２３６の厚みの小さい領域となるポケット又は窪み２４２が設けられている。本体２３８の異なる厚みはｔ１、ｔ２、ｔ３で表わされ、ポケット２４２の厚みはｔ４で表わされる。パーツ２３６の内側及び外側の湾曲は一定であるが、パーツ２３６の長さに沿って湾曲は変化してもよい。
【００２７】
図１２は、パーツのプライを圧密するための工具スリーブ２４６、２８０内に保持されているパーツ２３６の一部を示す。図示のように、パーツプライ２３６は、本体２３８の厚みを効率的に増大させるプライ強化領域２５２を有し、その結果スロープ２４０を有している。工具スリーブは、剥離式金属シム２４６と、スロープ２４０を形成する傾斜を有する外側圧密工具部分２４８とを含む。図１２に示すように、工具スリーブ２４８の上側は平坦であるので、図１３に示す金型２５６のいずれかのような、汎用金型に係合することができる。
図１３は、本発明の実施形態により加工される湾曲パーツ２１２の別の実施例を示す。パーツ２１２は、Ｉ字断面を有する湾曲した梁を備える。従来式の機械金型２５６を使用して、湾曲し、且つ長さ方向に沿って厚みの変化するパーツを圧密することができる。この実施例では、工具スリーブは、一対の平坦な金属シート又はシム２６０と、概ねＵ字型の断面を有する一対の工具スリーブ２５８とを含む。平坦なシート２６０は、パーツ２１２のキャップの形成を助け、スリーブ２５８は、キャップの一部及びパーツ２１２のウェブの形成に機能する。スリーブ２５８の、パーツ２１２に対向する面は、パーツ２１２に鏡像の形状を付与する隆起領域又は傾斜などの細工形状を有することができる。図１３には特に示さないが、シート２６０及び工具スリーブ２５８の湾曲はその全長に亘っていてよく、よって同様に湾曲したパーツ２１２が形成される。
【００２８】
場合によっては、上述のＴＰＣ積層構造のいずれかに一又は複数の金属製結合金具を一体化することが望ましい場合があり、このような構造には、湾曲が全長に亘るもの、及び／又は積層の厚みが調整されているか又は変化するものが含まれる。一体式の金属製結合金具を有するＴＰＣ積層構造の可能な用途には、梁、スタンチョン、フレーム、リング、フォーマー、外板及びその他の構造硬化部材が含まれる。本発明の実施形態によれば、前述したように、これら構造を加工するための連続工程の一部として、前述のＴＰＣ積層構造に金属製結合金具を一体的に組み込むことができる。
次に図１９−２３を参照する。図１９に示す金属製結合金具のような金属パーツ又は結合金具を、後述でさらに詳細に説明する方法に従ってＴＰＣ積層構造３０６に接着し、当該構造と一体に形成することができる。構造３０６のＴＰＣ複合材料は、例えば、ＡＳ４Ｄ／ＰＥＫＫを含むことができるが、これに限定されない。金属製結合金具３０４は、用途に応じて、アルミニウム又はチタンを含むがこれらに限定されないあらゆる適切な材料から形成することができる。金属製結合金具３０４は、結合金具３０４の用途及び目的に応じて、様々な形状寸法のうちのいずれかを有することができる。図１９に示す用途の場合、金属製結合金具３０４は、ＴＰＣ積層構造３０６の一セクションを補強する「ダブラー」として機能する。
【００２９】
図２０は、二つのＴＰＣ積層体３１２、３１４の間の二重ラップスプライス３１６を示す。一対の金属製結合金具３０８、３１０は、積層体３１２、３１４のそれぞれ反対側に一体式に接着されており、スプライス接合部３１６の上に重なっている。
図２１は、ＴＰＣ積層体３２０と金属製結合金具３１８の間のスカーフジョイント３２２を示す。
【００３０】
図２２は、金属製結合金具３２４とＴＰＣ積層体３２６の間のステップラップジョイント３２８を示す。この金属製結合金具３２４は、一端に、連続する左右対称のステップ３２５を含み、これらは積層体３２６の一又は複数の個別のプライ３２７を相補的に受ける。
図２３は、金属製結合金具３３０とＴＰＣ積層体３３２の間に形成されたラビットジョイント３３４を示す。
図１９−２３に示す接合部は、本発明の実施形態の実行に使用可能な多岐に亘る接合部構造及び形状の単なる例示である。
【００３１】
次に、図２４−２６には、一体的に組み込まれた金属製結合金具を有するＴＰＣ積層構造又はパーツを連続式に加工する方法を示し、この方法は、図２４の「ステップＡ」に示すように、原材料及びパーツを供給することから開始される。材料には、マトリックス樹脂として（又はその他ＴＰＣ複合材料として）ＰＥＫＫ（ポリエーテルケトンケトン）を含む繊維補強複合材料３３８、ＰＥＫＫフィルム３４０及び金属製結合金具３３６が含まれる。補強された複合材料３３８は、一方向性又は繊維プリプレグ形態とすることができる。金属製結合金具３３６は、チタン又はその他適切な材料から機械加工することができる。結合金具３３６は洗浄され、高温接着プライマーが結合金具３３６の接着表面に適用される。図１に示すＩ型梁の製造に使用されるフィラー塊２６（図５）などの追加コンポーネント(図示しない)が、個々の長さに押し出し成形又は金型成形される。
次に、「ステップＢ」において、金属製結合金具３４２、３４３、３５０、と、複数のＴＰＣプライ３４６と、ＰＥＫＫフィルムの層３４４、３４８から構成されるレイアップ３４５を準備する。金属製結合金具３４２、３４３及び３５０のプライムされた接着表面に、ＰＥＫＫフィルムの層３４０を適用する。接合部の種類及び特定の用途に応じて、自動化された工程又はハンドレイアップを使用し、材料３３８の供給源から得た補強複合材料の複数のプライ３４６を含むカスタマイズされたスタックを形成することができる。前記材料３３８の供給源はスプールの形態でもよい。上述した自動工程は、多岐に亘るレイアップ構造の複数のパーツ又はコンポーネント用の材料ブランクを製造する。スタック中のプライ３４６は、上述のように、加熱又は超音波接着デバイスを用いて複数の箇所で互いに固定される。図２４に示す特定の実施形態では、結合金具３４２、３４３は、図２０−２３に示す接合部のいずれか（或いはその他の接合部構造）を用いてプライ３４６のスタックの端部に接合され、金属製結合金具３５０はプライ３４６の上部に配置されて完成パーツにおいてダブラーとして機能する。
【００３２】
図２４の「ステップＣ」に示すように、レイアップ３４５は、前述の種類の圧密工具３５２の間に配置される。圧密工具３５２は、積層のプライ３４６に移されて、厚みを調整し、厚みを変化させ、且つ湾曲を又はその他のパーツ形状を形成する表面形状を含むことができる。これらのパーツ形状は、結合金具３４２、３４３、及び３５０、並びにプライ強化傾斜路、パーツの湾曲などの形状を収容するポケットを含むことができる。ＣＣＭマシン３６８と適合する工具３５２の側面は、ＣＣＭマシン３６８上の標準金型と適合する一定の大きさと形状を有する。工具３５２上における当該形状の位置は、フライ３４６のスタックの形状と位置合わせされる。上述の種類の薄いスチールシート（図示しない）を、レイアップ３４６の細工しない側面に使用することができる。
図２４及び２５の「ステップＤ」は、工具３５２とレイアップ３４５の関係をさらに分かり易く示す。圧密工具３５２は、レイアップ３４５のそれぞれ反対の側面に係合する工具部材３５８及び３６０を含む。工具部材３５８、３６０には、工具部材３５８、３６０を互いに締め付けることによりプライ３４６のレイアップ３４５を圧密する定盤３５４、３５６が係合する。一方の工具３５８は、ダブラー結合金具３５０の形状に適合する形状のポケットを含む。第２の工具部材３６０の対向する両面はいずれも滑らかである。
【００３３】
図２６に示すように、レイアップ３４５は、矢印３４７で示す方向に、工具部材３５８、３６０と共にＣＣＭマシン３６８に供給される。図２６には特に示さないが、レイアップ３４５は、圧密工具部材３５８、３６０と共に、
図５に示すような予備成形ステーションを通過することができ、そこでレイアップ３４５は、概ねパーツ３６６の最終形状に予備成形される。
ＣＣＭマシン３６８は、結合金具３４２、３４３、３５０を含むレイアップ３４５を、固体のモノリシックパーツに圧密する。レイアップ３４５及び圧密工具３５２が漸進的にＣＣＭマシン３６８内を通過するとき、レイアップ３４５が段階的移動を行う度に、定盤３５４、３５６が工具３５２の各セクションに連続的に圧力を印加する。ここで、加熱プレス（図示しない）を利用するものなど、他の圧密工程も使用できることに注意されたい。
【００３４】
図２４の「ステップＥ」に示すように、圧密に続いて、圧密されたパーツ３６６から工具３５２を取り外し、パーツ３６６の仕上げをする。ステップ「Ｆ」において、非破壊検査技術を用いてパーツ３６６を検査する。「ステップＧ」に示すパーツ３６６の完成品は、モノリシックで、完全に圧密された構造を有し、その中で金属製結合金具３４２、３４３及び３５０はＴＰＣ積層体の圧密されたプライ３４６と一体に形成されている。
本発明の実施形態について、特定の例示的実施形態を参照して説明したが、これら特定の実施形態は説明のみを目的とする非限定的なものであり、当業者であれば他の変形例を想起可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【国際調査報告】
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