(57)【要約】  構造用チューブを成形する方法は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢すること、及び、当該熱可塑性サンドイッチシートをガラス転移点温度未満の温度へ加熱することを含み得る。当該方法はさらに、熱可塑性サンドイッチシートを冷却させること、及び、マンドレルを除去しこれによりチューブ部分を形成することを含み得る。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チューブを成形する方法であって、
実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するステップ、
前記熱可塑性サンドイッチシートをガラス転移点温度未満の温度に加熱するステップ、
前記熱可塑性サンドイッチシートを冷却させるステップ、及び、
前記マンドレルを除去し、これによりチューブ部分を成形するステップ
を含む、方法。
【請求項２】
チューブ側端を備える前記チューブ部分を成形するステップ、及び、
チューブシームを形成するために前記チューブ側端を共連結するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記チューブ側端を共連結する前に、前記チューブ側端間の間隔を調整するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記チューブ側端を共連結するステップは、
前記チューブ側端にスプライス部材を取り付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記スプライス部材を取り付けるステップは、
接着接合、
超音波溶接、
誘導溶接、及び、
機械的締結
のうちの少なくとも１つを使用して実施される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
チューブ側端を備える前記チューブ部分を成形するステップ、
前記チューブ側端の１つをリップ端として成形するステップ、
前記チューブ側端の残りの１つを直線端として成形するステップ、
前記直線端を前記リップ端と重ねるステップ、及び、
前記直線端を前記リップ端と連結するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも２つの前記チューブ部分を成形するステップ、及び、
前記チューブ部分の１つの直線端を前記チューブ部分の別の１つのリップ端と連結するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも２つの前記チューブ部分を成形するステップ、
直線端として構成される側端を備える、前記チューブ部分の１つを成形するステップ、
リップ端として構成される側端を備える、前記チューブ部分の別の１つを成形するステップ、及び、
前記チューブ部分の１つの直線端を、前記チューブ部分の別の１つのリップ端と連結するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記熱可塑性サンドイッチシートを前記マンドレルに対して付勢するステップは、
前記熱可塑性サンドイッチシートの上に成形シートを載せるステップ、
前記成形シートを使用して、成形圧力を前記熱可塑性サンドイッチシートに印加するステップ、及び、
前記成形圧力の印加に応答して、前記熱可塑性サンドイッチシートを前記マンドレルに対して付勢するステップ
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
成形シートを前記熱可塑性サンドイッチシートに載せるステップは、
ゴム層を前記熱可塑性サンドイッチシートの上に設けるステップ、
前記ゴム層を前記マンドレルに対してシールするステップ、及び、
前記ゴム層と前記マンドレルとの間の領域に真空圧を印加するステップ
を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ゴム層を加熱するステップ、及び、
前記ゴム層を加熱するステップに応答して、前記熱可塑性サンドイッチシートを伝導的に加熱するステップ
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記熱可塑性サンドイッチシートを加熱するステップは、
前記マンドレルを加熱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１３】
前記チューブ部分に穴を形成するステップ、及び、
前記チューブ部分に中空のチューブ状のスパッドを、前記スパッドが前記チューブ部分から外方向に伸びるように、取り付けるステップであって、前記スパッドは前記穴と全体的に位置合わせされる、ステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記熱可塑性サンドイッチシートを前記マンドレルに対して付勢する間、位置合わせデバイスを使用して、前記熱可塑性サンドイッチシートを、前記マンドレルとの長手方向の位置合わせに維持するステップ
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して、構造用チューブに関し、より詳細には、熱可塑性複合材料からチューブ又はダクトを成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
商用旅客機などの航空機は、典型的に、空気などの流体を航空機全体に亘りルーティングするための様々なダクトを含む。例えば、商用航空機は、航空機の環境制御システムの部分として、調整された空気を航空機の客室全体に亘りルーティングするための複数のダクトを含み得る。調整された空気を制御された温度で提供する必要があるので、環境制御システムダクトは断熱されることがある。
【０００３】
航空機用ダクトの現在の製造方法は、鋳型の使用を含む。一又は複数の鋳型の上に、繊維ガラスがレイアップされ得る。繊維ガラスの硬化後、ダクトに断熱能力をもたらすために、この繊維ガラスに発泡材が接合され得る。残念ながら、鋳型の製造プロセスは労力を要する。さらに、鋳型の使用は、スクラップ材及び／又は廃材を多く生み、ダクトの全体的なコストを増大させる。
【０００４】
別の方法では、複合材料又は複合材プライを石膏マンドレル上にレイアップするための石膏マンドレルが用いられ得る。複合材料が硬化された後、ダクトをマンドレルから分離するプロセス中に石膏マンドレルは破壊され、結果として大量の廃材が出る。さらに、複合材プライを石膏マンドレル上にレイアップするプロセスには時間も労力もかかる。さらには、熱硬化性材料においては、熱硬化性材料は使用の準備が整うまで比較的低温で保管されねばならない。熱硬化性複合材料の保管（例えば、冷蔵）コストが、ダクトのコストに上乗せされる。
【０００５】
理解されるように、大量のスクラップ材又は廃材を生み出さずに生産可能な、航空機の環境制御システム用などのダクトを成形する方法に対する需要が、当技術分野で存在する。さらに、最小限の労働量を要求し且つ比較的短時間で生産可能なダクトを成形する方法に対する需要が、当技術分野で存在する。さらに、比較的低コストで作製可能且つ軽量なダクトを成形する比較的単純な方法に対する需要が、当技術分野で存在する。
【発明の概要】
【０００６】
ダクト又は構造用チューブを成形するための従来技術による方法に関連する上述の需要は、実質的に平坦なサンドイッチシートから構造用チューブを成形する方法を提供する本開示によって、具体的に対処され軽減される。この方法は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートを、この熱可塑性サンドイッチシートをガラス転移点温度未満の温度へ加熱する間、マンドレルに対して付勢する（ｕｒｇｅ）ことを含み得る。方法はさらに、熱可塑性サンドイッチシートを冷却させること、及び、マンドレルを除去しこれにより構造用チューブ又はダクトのチューブ部分（例えば、半チューブ（ｔｕｂｅ  ｈａｌｆ）などのチューブシェル）を成形することを含み得る。
【０００７】
さらなる実施形態では、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル上に位置決めすることを含み得る、チューブを成形する方法が開示される。この方法は、成形シートを熱可塑性サンドイッチシートの上に載せること、熱可塑性サンドイッチシートを加熱すること、及び、成形シートを使用して熱可塑性サンドイッチシートに成形圧力を加えることを含み得る。方法はさらに、成形圧力を加えることに応答して、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル表面に対して付勢すること、熱可塑性サンドイッチシートを室温へ冷却させること、及び、マンドレルを除去しこれによりチューブ部分を成形することを含み得る。
【０００８】
実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル上に位置決めするステップ、及び、熱可塑性サンドイッチシートを加熱するステップを含む、ダクトを成形する方法も開示される。方法はさらに、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢すること、熱可塑性サンドイッチシートを冷却させること、及び、マンドレルを除去しこれによりチューブ部分を成形することを含み得る。方法はさらに、チューブ部分に穴を形成すること、及び、中空のチューブ状のスパッド（ｓｐｕｄ）を、穴と全体的に位置合わせして、スパッドがチューブ部分から外方向へ伸びるように、チューブ部分に載せることを含み得る。
【０００９】
概説すれば、本発明の一態様によれば、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するステップ、熱可塑性サンドイッチシートをガラス転移点温度を下回る温度へ加熱するステップ、熱可塑性サンドイッチシートを冷却させるステップ、及び、マンドレルを除去しこれによりチューブ分を成形するステップを含む、チューブを成形する方法が提供される。
【００１０】
有利には、当該方法は、チューブ側端を備えるチューブ部分を成形するステップ、及び、チューブシームを形成するためにチューブ側端を共連結するステップをさらに含む。
【００１１】
有利には、当該方法は、チューブ側端を共連結する前に、チューブ側端間の間隔を調整するステップをさらに含む。
【００１２】
有利には、当該方法において、チューブ側端を共連結するステップは、スプライス部材をチューブ側端に取り付けることを含む。
【００１３】
有利には、当該方法において、スプライス部材を取り付けるステップは、接着接合、超音波溶接、誘導溶接、機械的締結のうちの少なくとも１つを使用して実施される。
【００１４】
有利には、当該方法は、チューブ側端を備えるチューブ部分を成形するステップ、チューブ側端の１つをリップ端（ｌｉｐ  ｅｄｇｅ）として成形するステップ、チューブ側端の残りの１つを直線端として成形するステップ、直線端をリップ端と重ねるステップ、及び、直線端をリップ端と連結するステップをさらに含む。
【００１５】
有利には、当該方法は、少なくとも２つのチューブ部分を成形するステップ、及び、チューブ部分の１つの直線端をチューブ部分の別の１つのリップ端と連結するステップをさらに含む。
【００１６】
有利には、当該方法は、少なくとも２つのチューブ部分を成形するステップ、直線端として構成される側端を備える、チューブ部分の１つを成形するステップ、リップ端として構成される側端を備える、チューブ部分の別の１つを成形するステップ、及び、チューブ部分の１つの直線端を、チューブ部分の別の１つのリップ端と連結するステップをさらに含む。
【００１７】
有利には、当該方法において、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するステップは、熱可塑性サンドイッチシートの上に成形シートを載せること、成形シートを使用して、成形圧力を熱可塑性サンドイッチシートに印加すること、及び、成形圧力の印加に応答して、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢することを含む。
【００１８】
有利には、当該方法において、成形シートを熱可塑性サンドイッチシートの上に載せるステップは、熱可塑性サンドイッチシートの上にゴム層を設けるステップ、ゴム層をマンドレルに対してシールするステップ、及び、ゴム層とマンドレルとの間の領域に真空圧を印加するステップを含む。
【００１９】
有利には、当該方法は、ゴム層を加熱するステップ、及び、ゴム層を加熱することに応答して、熱可塑性サンドイッチシートを伝導的に加熱するステップをさらに含む。
【００２０】
有利には、当該方法において、熱可塑性サンドイッチシートを加熱するステップは、マンドレルを加熱するステップを含む。
【００２１】
有利には、当該方法は、チューブ部分に穴を形成するステップ、及び、チューブ部分にチューブ状のスパッドを、スパッドがチューブ部分から外方向に伸びるように取り付けるステップであって、スパッドは穴と全体的に位置合わせされる、ステップをさらに含む。
【００２２】
有利には、当該方法は、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢する間、位置合わせデバイスを使用して、熱可塑性サンドイッチシートを、マンドレルとの長手方向の位置合わせに維持するステップをさらに含む。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、チューブを成形する方法が提供され、当該方法は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル上に位置決めするステップ、成形シートを熱可塑性サンドイッチシートの上に載せるステップ、熱可塑性サンドイッチシートを加熱するステップ、成形シートを使用して熱可塑性サンドイッチシートに成形圧力を印加するステップ、成形圧力の印加に応答して、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するステップ、熱可塑性サンドイッチシートを室温へ冷却させるステップ、及び、マンドレルを除去しこれによりチューブ部分を成形するステップを含む。
【００２４】
有利には、当該方法は、成形シートを伸張可能な弾性シートとして提供するステップをさらに含む。
【００２５】
有利には、当該方法は、成形シートをマンドレルにシールするステップをさらに含む。
【００２６】
有利には、当該方法は、成形シートとマンドレルとの間の領域に真空圧を印加するステップをさらに含む。
【００２７】
有利には、当該方法は、少なくとも２つのチューブ部分を成形するステップ、及び、構造用チューブを形成するために当該チューブ部分を共連結するステップをさらに含む。
【００２８】
本発明のさらなる態様によれば、ダクトを成形する方法が提供され、当該方法は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル上に位置決めするステップ、熱可塑性サンドイッチシートを加熱するステップ、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するステップ、熱可塑性サンドイッチシートを冷却させるステップ、マンドレルを除去してこれによりチューブ部分を成形するステップ、チューブ部分に穴を形成するステップ、及び、チューブ部分に中空のチューブ状スパッドを、穴と全体的に位置合わせして、スパッドがチューブ部分から外方向に伸びるように取り付けるステップを含む。
【００２９】
上述の特徴、機能、及び利点は、本開示の様々な実施形態において独立して達成可能であるか、又は、以下の説明および図面を参照してさらなる詳細が理解可能であるさらなる実施形態において、組み合わされることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明のこれらの及び他の特徴は、図面を参照することにより明確となり、ここでは全図を通して類似の番号が類似の部分を指す。
【００３１】
【図１】実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートの斜視図である。
【図２】図１の熱可塑性サンドイッチシートの一部の斜視図であり、コアによって相互連結された、固化された面シートのペアを示す。
【図３】成形システムの斜視図であり、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルの形状に成形する前に、熱可塑性サンドイッチシートが成形面上に載せられ、マンドレルが熱可塑性サンドイッチシート上に載せられている。
【図４】図３の線４で切り取った成形システムの端面図であり、マンドレルの円形の断面形状と実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートとを示す。
【図５】図４の成形システムの端面図であり、熱可塑性サンドイッチシートが加熱される間、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するために熱可塑性サンドイッチシートに加えられる成形圧力を示す。
【図６】図５の成形システムの端面図であり、マンドレル周囲に巻き付けられた熱可塑性サンドイッチシートを示す。
【図７】チューブ部分へと成形された熱可塑性サンドイッチシートの斜視図である。
【図８】図７の線８で切り取った構造用チューブの端面図であり、構造用チューブのチューブ側端の対向するペア間の空間を示す。
【図９】チューブ側端を相互連結するための長手方向スプライス部材を有する構造用チューブの斜視図である。
【図１０】図９の線１０で切り取った構造用チューブの端面図であり、チューブ側端を相互連結しているスプライス部材を示す。
【図１１】図１０の線１１で切り取ったスプライス部材の拡大図であり、チューブ側端を相互連結しているスプライス部材を示す。
【図１２】図１１の線１２で切り取ったスプライス部材の端面図である。
【図１３】半円の断面形状を有するマンドレルの一実施形態を示す成形システムの斜視図であり、マンドレル上への位置決めの前に位置合わせデバイスのペアを使用してマンドレルの上に配置された、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシートをさらに示す。
【図１４】図１３の線１４で切り取った成形システムの一部の上面図であり、マンドレル上に位置決めされて、熱可塑性サンドイッチシート内の穴に係合するマンドレル治具ピン（ｔｏｏｌｉｎｇ  ｐｉｎ）を用いて位置合わせされた熱可塑性サンドイッチシートを示す。
【図１５】図１４の線１５で切り取ったマンドレルの端面図であり、マンドレル上に位置決めされた熱可塑性サンドイッチシートを示し、熱可塑性サンドイッチシートの上に位置決めされた成形シートをさらに示し、成形シートの外周はマンドレル基部にシールされている。
【図１６】成形システムの端面図であり、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレルに対して付勢するために成形シートに真空圧が加えられる様子を示す。
【図１７】スプライス部材のペアを介した結合の前の、チューブ部分のペアの斜視図である。
【図１８】チューブ部分を共連結しているスプライス部材のペアを示す、構造用チューブの端面図である。
【図１９】対向するマンドレル側部に形成されたマンドレル肩部のペアを有する代替的な実施形態における、マンドレルを含む成形システムの端面図である。
【図２０】図２０の成形システムの端面図であり、熱可塑性サンドイッチシートをマンドレル肩部に対して付勢した結果、チューブ部分の対向するチューブ側端に成形された、リップ端のペアを示す。
【図２１】チューブ部分のペアの分解端面図であり、チューブ部分の１つは、チューブ部分の残りの１つの直線端部へ連結するためのリップ端を有する。
【図２２】図２１に示すチューブ部分のアセンブリによって形成される、構造用チューブの端面図である。
【図２３】マンドレルの１つの側に成形されたマンドレル肩部を有する代替的な実施形態における、マンドレルを含む成形システムの端面図である。
【図２４】図２３の成形システムの端面図であり、チューブ部分のチューブ側端の１つに成形された単一のリップ端を示す。
【図２５】チューブ部分のペアの分解端面図であり、チューブ部分の各々はリップ端と直線端とを有する。
【図２６】図２５に示すチューブ部分のアセンブリによって成形された構造用チューブの端面図である。
【図２７】円形の構成へと成形され、直線端に連結されたリップ端を有する、構造用チューブの代替的実施形態の端面図である。
【図２８】スパッドが載せられた構造用チューブの斜視図である。
【図２９】図２８の線２９で切り取った構造用チューブの断面図であり、チューブ部分へのスパッドの取り付けを示す。
【図３０】チューブ部分を成形する方法に含まれ得る、一又は複数のオペレーションを含むフロー図である。
【図３１】航空機の保守及び製造方法のフロー図である。
【図３２】航空機のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
ここで、本開示の様々な実施形態を示すための図面を参照すると、図１で、構造用チューブ１０２（図１０）へと成形され得る、実質的に平坦な又は実質的に平面的な熱可塑性サンドイッチシート１０６が示される。構造用チューブ１０２は、航空機（図示せず）の環境制御システム（図示せず）のダクト１８０（図２８）としての実装を含むがこれに限定されない、様々な用途で実装され得る。構造用チューブ１０２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６を熱可塑性サンドイッチシート１０６のガラス転移点温度付近へと加熱する間、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００（図３）の周囲に巻きつけることによって成形され得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００の周囲に巻きつけた後、熱可塑性サンドイッチシート１０６は受動的に及び／又は能動的に冷却され、マンドレル２００は除去されこれによりチューブ部分１０４（図６）が成形され得る。構造用チューブ１０２を成形するために、一又は複数の長手方向スプライス部材１４２（図１０）などを使用して、一又は複数のチューブ部分１０４がアセンブルされ得る。アセンブリ前に、一又は複数のチューブ部分１０４はトリミングされ得、側端１２２（図１０）間の間隔１２４（図１０）が、所望の最終的なチューブ幅１３８（図１０）又は最終的なチューブ径が達成され得るように調整され得る。
【００３３】
図１で、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６は標準的なサイズの市販のシートとして提供され得、チューブ部分１０４（図６）へ成形する前に所望の形状及びサイズに切削され得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６は、図１に示すような、対向するシート端１１２と対向するシート端１１４とを備える矩形などの方形として提供され得る。しかしながら、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、任意のサイズ、形状、及び構成で提供され得、概して直線の側部を有する方形に限定されない。
【００３４】
図２で、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、面シート１０８の離間されたペアと、面シート１０８を相互連結するコア１１０とを備え得る。面シート１０８とコア１１０との両方は、熱可塑性材料で形成され得る。面シート１０８は予め硬化された熱可塑性材料で形成され得、任選択的に繊維強化を含み得る。例えば、面シート１０８はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成され得る。任選択的に、限定しないが、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、又は他のタイプの繊維などの繊維で強化され得る。一実施形態で、熱可塑性面シート１０８は、面シート１０８の機械的特性を向上させるために、ガラス織布などの構造用布帛で強化され得る。例えば、繊維ガラス織布は、面シート１０８の強度性能及び／又は衝撃耐性を向上させ得る。面シート１０８の各々は、約０．０２〜０．１２インチの間の厚さを有し得る。しかしながら、面シート１０８は非限定的に任意の厚さで提供され得る。
【００３５】
図２で、コア１１０もまた熱可塑性材料で形成され得る。例えば、コア１１０はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）で形成され得、非限定的に任意のサイズ、形状、及び構成で提供され得る。一実施形態で、コア１１０は熱可塑性発泡コアを備え得る。代替的に、コア１１０は、熱可塑性ハニカムコアなどの熱可塑性チューブ状コアを備え、ハニカムセルは面シート１０８の平面に対し概して直交に配向され得る。一実施形態で、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、オランダ、ナイフェルダルのＴｅｎＣａｔｅ  Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓより市販される、Ｃｅｔｅｘ  Ｓｙｓｔｅｍ３（商標）ハニカムコア強化サンドイッチパネルを含み得る。一実施形態で、ＰＥＩは、サウジアラビア、リヤドのＳａｕｄｉ  Ｂａｓｉｃ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎより市販される、Ｕｌｔｅｍ（商標）熱可塑性材料を含み得る。
【００３６】
しかしながら、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、非限定的に任意のタイプの熱可塑性材料から形成され得る。この点に関し、熱可塑性サンドイッチシート１０６の面シート１０８及び／又はコア１１０は、下記の熱可塑性材料タイプ又はこれらの組み合わせのうちいずれでも形成され得る：アクリル、ナイロン、フッ化炭素、ポリアミド、ポリエチレン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルケトンケトン。一実施形態で、熱可塑性サンドイッチシート１０６のコア１１０は、約０．１２〜１．０インチの間の厚さを有し得る。しかしながら、コア１１０は非限定的に任意の厚さで提供され得る。
【００３７】
図３では、成形面２２８を備え、成形面２２８上で支持される熱可塑性サンドイッチシート１０６を有する、成形システム１００が示される。マンドレル２００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６上に位置決めされる。マンドレル２００は、構造用チューブ１０２（図１０）の最終的な形状を表し得る。マンドレル２００は、図３に示すような円筒形の形状など、単一曲率の円形断面形状で形成され得る。しかしながら、マンドレル２００は、円筒形状以外のマンドレル形状２０８で形成され得る。例えば、マンドレル形状２０８は、半円の円形断面形状２１２（図１３）、一又は複数の比較的直線的な側部を有するファセット形状（図示せず）を含み得、又は、マンドレル形状２０８は、他の形状のうち任意のものを含み得る。
【００３８】
熱可塑性サンドイッチシート１０６の温度を熱可塑性材料のガラス転移点温度に接近する温度へ上昇させるための加熱デバイス２２６が、成形システム１００に含まれ得る。例えば、マンドレル２００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６の温度を上昇させるための加熱デバイス２２６（図４）を含み得る。マンドレル２００からの熱は、熱可塑性サンドイッチシート１０６がマンドレル２００の方へ付勢される間もしくはマンドレル２００の周囲に巻きつけられる間、熱可塑性サンドイッチシート１０６の温度を上昇させる及び／又は維持するために、熱可塑性サンドイッチシート１０６へ伝導的に伝達され得る。任選択的に、成形システム１００は、マンドレル２００の温度を上昇させるために、熱可塑性サンドイッチシート１０６の温度を上昇させるために、又は、成形システム１００に関連付けられ得る任意の他のハードウェアの温度を上昇させるために、オーブン（図示せず）に移動され得る。
【００３９】
図４は、図３の成形システム１００の端面図である。熱可塑性サンドイッチシート１０６は、シート内面１１８及びシート外面１２０を含み得る。シート外面１２０は、熱がマンドレル基部２０２から熱可塑性サンドイッチシート１０６へと伝導的に伝達されるように、マンドレル基部２０２などの支持面と当接して接触するように配置される。シート内面１１８は、マンドレル表面２０４（図１３）と接触し得る。マンドレル２００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６のシート側部１１４間の概ね中央に配置され得る。
【００４０】
図５は成形システムの端面図であり、熱可塑性サンドイッチシート１０６に加えられる成形圧４００を示す。成形圧力４００は、弾性成形シート４０６（図１５）を含む様々な異なる手段のうち任意のものによって加えられ得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６がガラス転移点温度に接近すると、熱可塑性材料は軟化し、成形圧力４００の下で熱可塑性サンドイッチシート１０６を徐々にマンドレル２００の形状に合致させ得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６がマンドレル２００の方へと引かれるにつれ、マンドレル表面２０４（図１３）と接触するようになるシート内面１１８の部分が増大し得る。マンドレル２００加熱デバイス２２６によって発生する熱は熱可塑性サンドイッチシート１０６へと伝導的に伝達され、その温度を、ガラス転移点温度を０〜５０°Ｆの範囲で下回るなど、およそガラス転移点温度未満で維持する。
【００４１】
図６は、成形システム１００の端面図であり、マンドレル２００周囲に巻きつけられた又はマンドレル形状２０８に合致した熱可塑性サンドイッチシート１０６を、実質的に全体として示す。ここで、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、マンドレル表面２０４（図１３）の形状を包含するチューブ部分１０４へと成形されている。熱可塑性サンドイッチシート１０６は、シート側部１１４（図４）に亘る幅が、結果として、対向するチューブ側端１２２が互いに対して比較的近位に配置されるようなサイズとされ得る。この方式で、構造用チューブ１０２は、チューブ側端１２２を互いに連結するための長手方向スプライス部材１４２（図１０）を設けることによって、成形され得る。
【００４２】
図７は、チューブ部分１０４が所望の温度へ受動的に又は能動的に冷却された後にマンドレル２００（図６）が除去された、チューブ部分１０４を示す。受動的な冷却は、熱可塑性サンドイッチシート１０６へ熱を加えることを中断すること、及び、熱可塑性サンドイッチシート１０６が図４〜６に示すマンドレル２００の形状に維持される間、熱可塑性サンドイッチシート１０６を大気温へ冷却させることを含み得る。能動的な冷却は、熱可塑性サンドイッチシート１０６上に空気を吹き込むファンなどの冷却デバイス（図示せず）の使用を含み得る。能動的な冷却は、マンドレル２００を通って冷却流体（図示せず）を循環させること、又は他の能動的もしくは受動的冷却手段も含み得る。
【００４３】
図８は、図７のチューブ部分１０４の断面の拡大図であり、チューブ側端１２２及びこれらの間の間隔１２４を示す。チューブ部分１０４の成形後、チューブ側端１２２間の間隔１２４は、チューブ部分１０４の所望の寸法を達成するために調整され得る。例えば、チューブ側端１２２間の間隔１２４は、下記で詳述するように、所望のチューブ幅１３８（図１８）又はチューブ内面１３４の所望のチューブ径を達成するために調整され得る。
【００４４】
図９は、チューブ部分１０４と、チューブ側端１２２を共連結してチューブシーム１５４を形成する長手方向スプライス部材１４２とを備える、構造用チューブ１０２の斜視図である。チューブ部分１０４は、対向するチューブ端１３２を有する。さらに、チューブ部分１０４はチューブ内面１３４及びチューブ外面１３６を有する。スプライス部材１４２は構造用チューブ１０２の長さに沿って伸びる一体構造として示されているが、２つ又はそれよりも多い個別のスプライス部材１４２が、チューブ部分１０４の長さに沿って端から端までの配置で、チューブ側端１２２を接合するために配置されてもよい。
【００４５】
図１０は、図９の構造用チューブ１０２の端面図である。スプライス部材１４２は、中央部分１５０によって相互連結された内フランジ１４６及び外フランジ１４８を有するＨ字断面１４４を備える一実施形態で示されている。チューブ幅１３８（例えば、チューブ径）（図１８）はチューブ内面１３４によって画定され得、チューブ側端１２２間の間隔１２４を調整することによって調整され得る。間隔１２４は、所望のチューブ幅１３８が達成されるまで、チューブ側端１２２をより近づける又はより遠ざけるように移動させることによって、調整され得る。チューブ部分１０４の成形後、チューブ側端１２２間の間隔１２４をさらに制御するために、チューブ側端１２２のうち一又は複数はさらにトリミングされ得る。
【００４６】
図１１で、スプライス部材１４２の内フランジ１４６は、内フランジ１４６をチューブ内面１３４に接着接合又は溶接などによって、チューブ側端１２２においてチューブ内面１３４に固定され得る。同様に、外フランジ１４８はチューブ外面１３６に接着接合される又は溶接され得る。中央部分１５０もまた、接着接合又は溶接などによってチューブ側端１２２に取り付けられ得る。チューブ側端１２２をスプライス部材１４２に結合する方法の非限定的な例は、機械的締結、熱可塑性接着層１５２を使用した接着接合、及び／又は超音波溶接、誘導溶接、もしくは様々な他の取付け方法のうち任意のもの又はこれらの組み合わせを含む。
【００４７】
図１２で、中央部分１５０によって相互連結された内フランジ１４６及び外フランジ１４８を有するＨ字断面１４４で構成されたスプライス部材１４２の一実施形態が示されている。しかしながら、スプライス部材１４２は、チューブ側端１２２（図１１）を共連結してチューブシーム１５４（図１１）を形成するための任意の断面構成で提供され得、図示のＨ字断面１４４に限定されるものではない。例えば、スプライス部材１４２は、中央部分１５０又は内フランジ１４６のない単一の外フランジ１４８で構成され得る。代替的に、スプライス部材１４２は、外フランジ１４８又は内フランジ１４６のない中央部分１５０で構成され得る。
【００４８】
一実施形態で、スプライス部材１４２は、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）などのポリマー材料で形成され得る。しかしながら、スプライス部材１４２は、任意選択的に金属材料もしくは任意の他の材料又はこれら材料の組み合わせで形成されてもよい。スプライス部材１４２の材料は、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１１）と適合することが望ましい。この点に関し、スプライス部材１４２は熱可塑性サンドイッチシート１０６の熱膨張係数と適合する熱膨張係数を有する材料で形成されることが望ましく、これにより、そうでない場合に構造用チューブ１０２（図１１）が運用されると温度変動中に発生し得る残留応力を、最小限に抑える。さらに、スプライス部材１４２は、スプライス部材１４２と熱可塑性サンドイッチシート１０６の面シート１０８（図３）との間のガルバニック腐食を最小限に抑える材料で形成されることが望ましい。
【００４９】
図１３は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をチューブ部分１０４へと成形するための成形システム１００（図３）の一実施形態の斜視図であり、クリープ成形（ｃｒｅｅｐ  ｆｏｒｍｉｎｇ）のために、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００上に位置決めする前にマンドレル２００の上に配置された、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６を示す。マンドレル２００は、半円の断面形状２１２及び概して平坦なマンドレル基部２０２を有するように示されている。マンドレル２００及びマンドレル基部２０２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６を成形するための成形テーブル（図示せず）の部分を備え得る。マンドレル２００は、中空の構成又は中実の構成で提供され、熱可塑性サンドイッチシート１０６をクリープ成形させるために加熱される温度に適合する、任意の材料で形成され得る。例えば、マンドレル２００は、木材、金属材料（例えば、アルミニウム、鋼などの鉄、インバール）、複合材料、セラミック材料、もしくは任意の他の材料又は材料の組み合わせから形成され得る。有利には、熱可塑性サンドイッチシート１０６が、好ましくはガラス転移点温度未満の温度で維持されるので、離型剤（図示せず）が要求されないことがある。しかしながら、特定の用途又は材料の組み合わせに関しては、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００上に載せる前に、離型剤がマンドレル２００に適用され得る。
【００５０】
図１３で、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、チューブ部分１０４の成形に続いてチューブ部分１０４（図１７）がトリミングされ得る位置を示す、正味トリム線１４０の組を含み得る。マンドレル２００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００に対して付勢する間、熱可塑性サンドイッチシート１０６のマンドレル２００に対する長手方向の位置合わせを維持するための、一又は複数の位置合わせデバイス２２０を含み得る。位置合わせデバイス２２０は、熱可塑性サンドイッチシート１０６がマンドレル２００に除去可能に連結され得るように構成され得る。例えば、位置合わせデバイス２２０は、マンドレル表面２０４から上方向に又は外方向に伸びる治具ピン２２２の組を備え得る。治具ピン２２２は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６のマンドレル２００との初めの接触に沿った線として画定される、接線２２４に沿って位置決めされ得る。治具ピン２２２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６を少なくとも部分的に通過して形成され得る、対応する穴１１６のペア内に受けられるサイズとされ構成され得る。図示の実施形態で、穴１１６は、有利には、熱可塑性サンドイッチシート１０６の対向するシート端１１２の正味トリム線１４０の外側に位置決めされ得る。
【００５１】
図１４は、マンドレル２００上に位置決めされた熱可塑性サンドイッチシート１０６の上面図である。シート内面１１８（図１５）は、接線２２４に沿ってマンドレル表面２０４（図１５）と接触し得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６のマンドレル２００との位置合わせは、熱可塑性サンドイッチシート１０６の穴１１６内の治具ピン２２２の係合によって維持され得る。図では位置合わせデバイス２２０が治具ピン２２２として示されているが、位置合わせデバイス２２０は、様々な異なる構成のうち任意のもので提供され得、治具ピン２２２に限定されない。さらに、位置合わせデバイス２２０は、熱可塑性サンドイッチシート１０６に沿った任意の位置に位置し得、正味トリム線１４０の外側の位置に限定されない。さらに、位置合わせデバイス２２０のペアが図示されているが、任意の数の位置合わせデバイス２２０が提供され得る。
【００５２】
図１５は成形システム１００の端面図であり、マンドレル２００上に載せられて正味トリム線１４０（図１４）でマンドレル２００と接触している熱可塑性サンドイッチシート１０６を示す。マンドレル２００は、概して曲線的な形状のマンドレル表面２０４を有するように示されている。しかしながら、マンドレル表面２０４は、円形断面形状２１０（図３の円筒断面形状）（図６）、半円断面形状２１２（図１３）、ファセット断面形状（図示せず）など任意の単一曲率の（ｓｉｎｇｌｙ−ｃｕｒｖｅｄ）もしくは単純曲率の（ｓｉｍｐｌｙ  ｃｕｒｖｅｄ）断面形状を含むがこれらに限定されない断面形状、もしくは、楕円形状（図示せず）、角の丸い方形状（図示せず）、角の丸い矩形状（図示せず）、又は非限定的に任意の他の断面形状などその他の形状で、提供され得る。
【００５３】
図１５は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００の形状へ付勢するための成形シート４０６として構成される、加圧デバイス４０４を示す。成形シート４０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル表面２０４に対して付勢するように成形圧力４００（図１６）を加えることを支援するために、熱可塑性サンドイッチシート１０６の上に位置決めされ得る。成形圧力４００はまた、熱可塑性サンドイッチシート１０６がガラス転移点温度に接近する温度まで加熱されると熱可塑性サンドイッチシート１０６に作用する、重力４０２も含み得る。成形圧力４００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル形状２０８に徐々に合致させ得る。
【００５４】
一実施形態で、成形シート４０６は、シリコンゴムなどのゴム層４１０など伸縮可能な弾性材料で構成され得る。弾性成形シート４０６は、予め伸張され得る。成形シートの外周が、マンドレル基部２０２に対して配置された又はシールされた比較的剛性のフレーム４０８に取り付けられ得る。この点に関し、弾性成形シート４０６（例えば、ゴム層４１０）は、マンドレル基部２０２にシールされてもよい。成形シート４０６予め伸張することにより、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル表面２０４に対して付勢することを支援する弾性力（図示せず）となる。成形シート４０６とマンドレル２００との間の領域における真空引きのため、一又は複数の真空ポート４１４が、成形シート４０６及び／又はマンドレル基部２０２に流体連結され得る。真空圧４１２を監視する真空ゲージ４１６が含まれ得る。
【００５５】
図１６は、成形シート４０６（例えば、ゴム層４１０）とマンドレル２００との間の領域への、真空圧４１２の印加を示す。真空圧４１２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００に巻き付かせるクリープ成形中、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００の方へ付勢し得る。成形は重力４０２（図１５）によって支援され得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６がそのガラス転移点温度に接近するとき、熱可塑性サンドイッチシート１０６のマンドレル２００に対する成形が起こり得る。ＰＥＩで構成される熱可塑性サンドイッチシート１０６において、熱可塑性サンドイッチシート１０６が約３００°〜３５０°Ｆへ加熱されるように、ガラス転移点温度は約４１５°Ｆであり得る。
【００５６】
熱可塑性サンドイッチシート１０６は、様々な手段のうち任意のものによって加熱され得る。例えば、熱可塑性サンドイッチシート１０６は単独のコンポーネントとしてオーブン内に置かれてもよく、又は、熱可塑性サンドイッチシート１０６がマンドレル２００上に載せられて、マンドレル２００と熱可塑性サンドイッチシート１０６とがオーブン内に置かれてもよい。代替的に又は付加的に、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６又は成形シート４０６に適用される加熱パッドなどの加熱デバイス２２６（図２３）で加熱されてもよい。例えば、加熱パッドは、成形シート４０６の上部に位置決めされる抵抗加熱素子を備え得る。加熱デバイス２２６からの熱は、成形シート４０６を伝導的に加熱し、次いで成形シート４０６が熱可塑性サンドイッチシート１０６を伝導的に加熱し得る。任意選択的に、マンドレル２００が、成形中に熱可塑性サンドイッチシート１０６を所望の温度で維持することを支援するために加熱され得る。しかしながら、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、誘導加熱、輻射加熱、又は他の加熱方法を含むがこれらに限定されない、様々な手段のうちの任意のもので加熱され得る。
【００５７】
図１７は、図１３〜１６に示すマンドレル２００を使用して成形され得るチューブ部分１０４のペアを示す。チューブ部分１０４は、構造用チューブ１０２（図１１）を形成するためにアセンブルされ得る。チューブ部分１０４の各々は、チューブ側端１２２を有するように図示されている。チューブ側端１２２の各々は、直線端１２６（図１８）構成を有するように図示されている。先に示したように、チューブ側端１２２は、チューブ部分１０４のアセンブリ前にトリミングされ得る。
【００５８】
図１８は、図１７に示すチューブ部分１０４のペアをアセンブルすることによって成形され得る構造用チューブ１０２の端面図である。チューブ部分１０４の相対的な位置は、構造用チューブ１０２の各々の側におけるチューブ側端１２２間の、所望の間隔１２４を達成するために調整され得る。間隔１２４の調整はまた、チューブ側端１２２を上述のようにトリミングすることによっても促進され得る。チューブ側端１２２間の間隔１２４を調整することにより、所定のチューブ幅１３８（図１８）が達成され得る。例えば、図１８に示す円筒形状の構造用チューブ１０２に関して、間隔１２４は、構造用チューブ１０２の所望のチューブ内径１３８を達成するために調整され得る。チューブ側端１２２は、構造用チューブ１０２の各々の側にチューブシーム１５４を形成するために、スプライス部材１４２のペアを使用して共連結され得る。先述のように、スプライス部材１４２は、スプライス部材１４２とチューブ部分１０４との間に接着層１５２を適用することなど任意好適な固定手段によって、チューブ側端１２２に取り付けられ得る。
【００５９】
図１９は、マンドレル２００の両側に位置決めされたマンドレル肩部２０６のペアを有する、一実施形態におけるマンドレル２００の端面図である。図１５〜１６の成形シート４０６は、明確性のために図１９からは省かれている。マンドレル肩部２０６は、マンドレル肩部２０６が取り外し可能であるようにマンドレル２００に別個に取り付けられた（例えば、機械的に締結された）別個のストリップ（図示せず）を備え得る。代替的に、マンドレル２００が一体構造を備えるように、マンドレル肩部２０６はマンドレル２００と一体成形され得る。
【００６０】
図２０は、マンドレル２００の上でチューブ部分１０４へ成形される熱可塑性サンドイッチシート１０６を示す。チューブ部分１０４は、対向するチューブ側端１２２へ成形されるリップ端１２８のペアを含む。リップ端１２８は、成形圧力４００（図１６）の印加のもとでチューブ側端１２２をマンドレル肩部２０６に対して付勢した結果、チューブ部分１０４において成形され得る。上述のように、そのような成形圧力４００は成形シート４０６（図１５）によって印加され得る。
【００６１】
図２１は、チューブ部分１０４のペアの分解端面図である。チューブ部分１０４の上方のものは、図２０のマンドレル２００を使用して成形され得るような、チューブ側端１２２に沿って伸びるリップ端１２８を有する。チューブ部分１０４の下方のものは、図１５のマンドレル２００を使用して成形され得るような、チューブ側端１２２に沿って伸びる直線端１２６を有する。リップ端１２８は、スプライス部材１４２（図１８）を使用せずにチューブ部分１０４の共連結を促進し得る。
【００６２】
図２２は、図２１のチューブ部分１０４のアセンブリによって形成される構造用チューブ１０２を示す。構造用チューブ１０２の各々の側で、直線端１２６に対して重なる関係１３０でリップ端１２８が配置され得る。チューブ部分１０４の直線端１２６は、構造用チューブ１０２内で所望のチューブ幅１３８（例えば、チューブ内径）が達成されるようにトリミングされ得る。接着層１５２は、リップ端１２８と直線端１２６との間で、これら間の接着接合を促進するために設置され得る。この方式で、構造用チューブ１０２はスプライス部材１４２（図１８）なしにアセンブルされ、アセンブリプロセスを単純化し部品点数を減らすことができる。
【００６３】
図２３は、マンドレル２００の一方の側に単一のマンドレル肩部２０６を有する、一実施形態におけるマンドレル２００の端面図である。上述のように、マンドレル肩部２０６はマンドレル２００に個別に取り付けられる別個のストリップ（図示せず）を備え得る、又は、マンドレル肩部２０６はマンドレル２００と一体成形され得る。成形シート４０６（図１５〜１６）は、明確性のために図２３からは省かれている。
【００６４】
図２４は、マンドレル２００の上で成形される熱可塑性サンドイッチシート１０６を示す。チューブ部分１０４は、チューブ部分１０４の対向するチューブ側端１２２の一方へと成形される単一のリップ端１２８を含む。リップ端１２８は、チューブ側端１２２をマンドレル肩部２０６に対して付勢する成形圧力４００に応答して、チューブ側端１２２において成形され得る。
【００６５】
図２５は、チューブ部分１０４のペアの分解端面図である。チューブ部分１０４の各々は、リップ端１２８と直線端１２６とを有する。上部チューブ部分１０４は下部チューブ部分１０４に対して、リップ端１２８が直線端１２６に対向して配置されるように、配向される。
【００６６】
図２６は、図２５に示すチューブ部分１０４のアセンブリによって形成される構造用チューブ１０２を示す。リップ端１２８の各々は、直線端１２６と重なる関係１３０で配置され、接着層１５２を使用して接合され得る。上述のように、直線端１２６の一又は複数は、構造用チューブ１０２における所望のチューブ幅１３８を達成するためにトリミングされ得る。構造用チューブ１０２が２つのチューブ部分１０４でアセンブルされているが、構造用チューブ１０２は、閉じた構造用チューブ１０２を形成するために３つ又はそれよりも多いチューブ部分１０４を使用してアセンブルされてもよい。チューブ部分１０４は類似の形状とされ得る、又は、チューブ部分１０４は非類似の形状を有し得る。
【００６７】
図２７は、単一のチューブ部分１０４によって形成される構造用チューブ１０２を示す。チューブ部分１０４は、概して円形の断面形状を有し得、重なる関係で直線端１２６と連結されるリップ端１２８を含み得る。リップ端１２８は、直線端１２６に、これらの間に設けられる接着層１５２を用いて連結され得る。有利には、図２７に示す構造用チューブ１０２の構成は、最小限の部品点数によってアセンブリプロセスを大幅に単純化する。
【００６８】
図２８は、航空機の環境制御システムとして使用され得るダクト１８０として構成された、構造用チューブ１０２を示す。ダクト１８０は、スプライス部材１４２によって接合されるチューブ側端１２２を有するチューブ部分１０４を含む。ダクト１８０は、チューブ部分１０４に固定されてダクト１８０から外方向に突出するスパッド１８４を含み得る。ダクト１８０は、構造用チューブ１０２の主要導管から、例えば旅客機（図示せず）の客席（図示せず）の上方に位置する吹出口（図示せず）への、調整された空気のルーティングを促進し得る。図２０は構造用チューブ１０２から外方向に伸びる単一のスパッド１８４を示すが、ダクト１８０は、任意の角度方向で及び構造用チューブ１０２の長さに沿った任意の位置で、構造用チューブ１０２から外方向に伸びる、任意の数のスパッド１８４を含み得る。
【００６９】
図２９は、スパッド１８４の構造用チューブ１０２への取り付けにおける、構造用チューブ１０２の断面を示す。一実施形態で、スパッド１８４は、このスパッド１８４の構造用チューブ１０２への取り付けを促進するためのスパッドフランジ１８６を含み得る。例えば、スパッド１８４は、構造用チューブ１０２の材料と適合する任意好適な材料で形成され得る。さらに、スパッドフランジ１８６はチューブ外面１３６を補完する形状とされ得る。スパッドフランジ１８６は、接着接合、溶接、又は他の好適な手段を含む任意好適な手段によって、構造用チューブ１０２に取り付けられ得る。
【００７０】
図３０では、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１０）から構造用チューブ１０２（図１０）を成形するための方法５００のフロー図が示される。有利には、開示される方法によって成形された構造用チューブ１０２は、様々な用途で実装され得る。例えば、構造用チューブ１０２は、航空機の環境制御システムのダクト１８０としての使用のために実装され得る。有利には、本明細書に開示する方法は、従来の作製方法に関連するコストと比較して大幅に削減されたコストで、構造用チューブ１０２を成形する手段を提供する。例えば、当該方法は、構造用チューブ１０２を、削減された原材料コスト、削減された処理コスト、及び削減された労働コストで作製する方法を提供する。
【００７１】
さらに、本明細書に開示する方法は、断熱能力を備える構造用チューブ１０２（図１０）を、従来の方法に対し時間を節減して作製するための単純化された方法を提供する。例えば、本明細書に開示する方法は、従来の作製方法で要求され得るように、別個に成形したダクトアセンブリに発泡断熱材を別個に接合する必要を回避する。さらに、本明細書に開示する方法を使用して作製した構造用チューブ１０２は、結果として、廃材及びスクラップの量を低減させ得る。さらに、本明細書に開示する方法は、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１０）の未使用の熱可塑性材料をリサイクル及びリフォームすることができるので、環境に配慮したプロセスを含み得る。またさらに、本明細書に開示する方法は、構造用チューブ１０２を、従来のチューブ成形プロセスに対し、火気、煙、有毒ガス（ＦＳＴ）の排出に関して有益なパフォーマンス特性を有する熱可塑性材料を使用して成形する能力を提供する。
【００７２】
方法５００（図３０）のステップ５０２は、図１５に示すように、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００上に又はマンドレル２００に対して位置決めすることを含み得る。マンドレル２００は、単一曲率の又は単純曲率の断面形状で提供され得る。しかしながら、マンドレル２００は少量の複合曲率を含んでもよく、実質的に平坦な熱可塑性シートは、皺及び余分な材料を発生させることなく、概してマンドレル形状２０８に合致し得ることを理解されたい。
【００７３】
方法５００（図３０）のステップ５０４は、熱可塑性サンドイッチシート１０６を、マンドレル２００との長手方向の位置合わせに維持することを含み得る。長手方向の位置合わせは、一又は複数の位置合わせデバイス２２０によって、熱可塑性サンドイッチシート１０６とマンドレル２００との間で維持され得る。例えば、図１３は、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６がはじめにマンドレル表面２０４と接触する接線２２４に沿って、マンドレル２００から上方向に伸びる、一又は複数の治具ピン２２２を示す。治具ピン２２２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６に形成され得る、対応する穴１１６のペア内に受けられ得る。治具ピン２２２は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００の形状へと成形した後、マンドレル２００からの熱可塑性サンドイッチシート１０６の除去を可能にするように、構成され得る。
【００７４】
方法５００（図３０）ステップ５０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６を構成している熱可塑性材料の、ガラス転移点温度未満の温度へと、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１４）を加熱することを含み得る。上述のように、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００に対して付勢する前に加熱されてもよい。例えば、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６をオーブン内に置き、熱可塑性サンドイッチシート１０６が加熱された後に熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００上に位置決めすることによって、加熱されてもよい。熱可塑性サンドイッチシート１０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６へ熱を伝導的に伝達するために、熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル２００（図１４）の周囲に巻きつける前に熱可塑性サンドイッチシート１０６を成形面２２８（図１４）上に置くことによっても、加熱され得る。
【００７５】
任意選択的に、マンドレル２００は、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１５）の温度をガラス転移点の直下の温度に又はガラス転移点温度に接近している温度に維持することを支援するようにも、加熱され得る。成形シート４０６（例えば、図１５のゴム層４１０）もまた、熱可塑性サンドイッチシート１０６の加熱を支援するために加熱され得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６のガラス転移点温度が約３００°Ｆである場合、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、ガラス転移点温度の下、約０−５０°Ｆの範囲の温度に加熱され得る。しかしながら、熱可塑性サンドイッチシート１０６は、熱可塑性サンドイッチシート１０６の長さ及び／又は幅に沿った一又は複数の位置で、熱可塑性サンドイッチシート１０６のガラス転移点温度を一時的に超過する温度に加熱され得ることを理解されたい。
【００７６】
方法５００（図３０）のステップ５０８は、図１６に示すように、実質的に平坦な熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル表面２０４に対して付勢することを含み得る。例えば、熱可塑性サンドイッチシート１０６にマンドレル形状２０８を全体的に推測させるために、熱可塑性サンドイッチシート１０６はマンドレル２００の周囲に実質的に巻き付けられ得る。成形圧力４００（図１６）が加圧デバイス４０４によって熱可塑性サンドイッチシート１０６に印加され得る。例えば、シリコンゴム層４１０などの伸張可能な弾性材料で構成される成形シート４０６が、熱可塑性サンドイッチシート１０６の上に伸ばされる。成形圧力４００は、弾性成形シート４０６を任意選択的に予め伸張させることにより、少なくとも部分的に、熱可塑性サンドイッチシート１０６上に作用する弾性力の結果として発生し得る。任意選択的に、弾性成形シート４００（例えば、ゴム層４１０）のマンドレル２００及び／又はマンドレル基部２０２へのシールを実現するために、成形シート４０６は、図１６に示すようにマンドレル２００及び／又はマンドレル基部２０２にシールされた概して剛性なフレーム４０８（図１６）に取り付けられ得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６をマンドレル表面２０４に対して付勢するために、成形シート４０６とマンドレル２００との間の領域に真空圧４１２が印加され得る。
【００７７】
方法５００（図３０）のステップ５１０は、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１６）を冷却させることを含み得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６の冷却は、冷却デバイス（図示せず）などによる能動的な冷却によって促進され得る。例えば、マンドレル２００及び／又は熱可塑性サンドイッチシート１０６の上に冷却用空気を吹き付けて熱を逃がすために、マンドレル２００（図１６）及び／又はチューブ部分１０４（図１６）の方向にファンが向けられ得る。任意選択的に、マンドレル２００及びチューブ部分１０４から熱を追い出すことを支援するために、マンドレル２００は、マンドレル２００を通して流体を循環させるための設備を含み得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６は、受動的に及び／又は能動的に室温などへ冷却される。
【００７８】
方法５００（図３０）のステップ５１２は、チューブ部分１０４をマンドレル２００から分離することを含み得る。熱可塑性サンドイッチシート１０６をガラス転移点温度に接近する温度に加熱することによる、熱可塑性サンドイッチシート１０６（図１８）のクリープ成形の結果、チューブ部分１０４（図１８）は、有利には、マンドレル２００のマンドレル形状２０８（図１８）を最小限の又は無視できるスプリングバックで保持する。チューブ部分１０４は、チューブ側端１２２（図１８）所望の構成を伴い成形され得る。例えば、図１８は、チューブ部分１０４のペアをアセンブルすることによって形成された構造用チューブ１０２を示し、各チューブ部分は、スプライス部材１４２を使用したチューブ側端１２２の連結を促進するために、直線端１２６構成で形成されたチューブ側端１２２を有する。
【００７９】
さらなる実施形態で、図２２は、リップ端１２８を有する１つのチューブ部分１０４と直線端１２６を有する嵌合するチューブ部分１０４とを含む、構造用チューブ１０２を示す。リップ端１２８は直線端１２６と、これらの間を接合する接着層１５２を使用して嵌合され得る。図２６は、実質的に同様の構成のチューブ部分１０４のペアを備える、構造用チューブ１０２のさらなる実施形態を示し、各チューブ部分１０４は、嵌合するチューブ部分１０４との接着接合のためのリップ端１２８及び直線端１２６を有する。理解されるように、チューブ部分１０４は多くの様々な構成で形成され得、図示の実施形態に限定されない。
【００８０】
方法５００（図３０）のステップ５１４は、図２８に示すように、チューブ部分１０４に一又は複数の穴１８２を形成することを含み得る。穴１８２は、航空機又は他のビークルの環境制御システムなどのためのダクト１８０を作製するプロセスの部分として、チューブ部分１０４において形成され得る。しかしながら、穴１８２は様々な目的のうち任意のもののために生成され得、環境制御システムのためのダクト１８０の作製に限定されない。
【００８１】
方法５００（図３０）のステップ５１６は、中空のチューブ状スパッド１８４をチューブ部分１０４に取り付けることを含み得る。例えば、図２９は、チューブ部分１０４に載せられたスパッド１８４を示す。スパッド１８４は、チューブ内面１３４もしくはチューブ部分１０４のチューブ外面１３６に、接着接合され得る又は他の方法で取り付けられ得る、スパッドフランジ１８６を含み得る。スパッド１８４は、スパッド１８４がチューブ部分１０４から外方向に突出するように、及び、全体的に穴１８２と位置合わせされるように、チューブ部分１０４における穴１８２を通って伸び得る。
【００８２】
図３１〜３２において、本発明の実施形態は、図３１に示す航空機の製造及び保守方法６００並びに図３２に示す航空機６０２に照らし説明することができる。製造前の段階では、例示的な方法６００は、航空機６０２の仕様及び設計６０４と、材料調達６０６とを含み得る。製造段階では、航空機６０２のコンポーネント及びサブアセンブリの製造６０８とシステムインテグレーション６１０とが行われる。その後、航空機６０２は認可及び納品６１２を経て運航６１４に供される。顧客により運航される間に、航空機６０２は定期的な整備及び保守６１６（改造、再構成、改修なども含み得る）を受ける。
【００８３】
方法６００の各工程は、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）によって実施又は実行されうる。本明細書の目的のために、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、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定しないが、任意の数のベンダ、下請業者、及び供給業者を含むことができ、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。
【００８４】
図３２に示されるように、例示的方法６００によって製造された航空機６０２は、複数のシステム６２０および内装６２２を有する機体６１８を含むことができる。高レベルのシステム６２０の例には、推進システム６２４、電気システム６２６、油圧システム６２８、および環境システム６３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。航空宇宙産業の例を示したが、本発明の原理は、自動車産業などの他の産業にも適用され得る。
【００８５】
本明細書に具現化された装置及び方法は、製造及び保守方法６００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、製造プロセス６０８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機６０２の運航中に製造されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方法で作製又は製造される。また、一又は複数の装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機６０２の組立てを実質的に効率化するか、又は航空機６０２のコストを削減することにより、製造段階６０８及び６１０で利用することができる。同様に、装置の実施形態、方法の実施形態、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機６０２の運航中に、例えば限定しないが、整備及び保守６１６に利用することができる。
【００８６】
本発明のさらなる修正及び改良は、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載される部分の特定の組み合わせは、本発明のある特定の実施形態を表すことを意図するのみであり、本発明の精神及び範囲内にある代替的な実施形態又は装置を限定するものではない。
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【国際調査報告】
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