(57)【要約】  本発明は、複合材料からなるオブジェクトを生成する方法を提供する。オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元構造を有する。当該方法は、積層されると内部積層および外部積層を互いに結束して構造部材の配列を形成するための積層面を各々が有する、材料の一連の造形されたセクションを接合して、所望のオブジェクトを形成することを伴う。当該方法は、金型を使用することなくオブジェクトが形成され得るという付加的な利点をもたらす。
2015514625.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元構造を有し、前記方法は、ａ）三次元構造に互いに接合された複数の適切に造形されたセクションを供給するステップを含み、各セクションは、そのエッジまで延在する好適な積層面を有するコア材料を含み、セクションは、順次組立てられると初期の構造に剛性をもたらし、ｂ）前記構造は、前記エッジを組込む第１および第２の表面を有し、さらに、ｃ）前記表面およびエッジを積層するかまたは他の方法で封止するステップを含み、ｄ）前記積層面は、前記第１および第２の表面を接続する一連の構造的なウェブを形成する、方法。
【請求項２】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であり、前記方法は、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的なセクションに対応する複数の造形されたセクションを供給するステップを含み、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された構造材料の層を含む複合材料からなり、前記構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、さらに、ｃ）セクションを結合して構造を生成するステップと、ｄ）オブジェクトが層によって互いに結束されるように構造材料のコーティングをオブジェクトの表面に塗布するステップとを含み、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｅ）構造は、金型を必要とすることなく前記材料自身によってもたらされる、方法。
【請求項３】
造形されたセクションのエッジは、オブジェクトの輪郭を規定するかまたは実質的に規定する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
造形されたセクションのうち少なくともいくつかは、変動する横断面を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
造形されたセクションはシート材料からなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
セクションは、切削によって生成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記切削は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ルート加工機械によって実現される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ウェブは、第１および第２の表面に垂直にまたは実質的に垂直に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
セクションは、設計の形態への正確な指針を各々が与えるように寸法決めされ、造形される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクト。
【請求項１１】
複合材料のオブジェクトを作製するためのキットであって、前記オブジェクトは、設計にしたがって複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であり、前記キットは、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的断面に対応する複数の造形されたセクションを備え、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された構造材料の層を含む複合材料からなり、前記構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、前記セクションは、前記エッジを組込む第１および第２の表面を有する構造をもたらすように結合可能であり、それにより、構造材料のコーティングは、オブジェクトが層によって互いに結束されるようにオブジェクトの表面に塗布可能であり、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｃ）構造は、金型を必要とすることなく前記材料自身によってもたらすことが可能である、キット。
【請求項１２】
オブジェクトは、船舶またはサーフボードである、請求項１１に記載のキット。
【請求項１３】
請求項１もしくは２の方法で使用されるか、または請求項１１のキットに含まれる複合材料のシートであって、コアまたは基板材料を備え、好適な積層面または構造材料が前記コアまたは基板材料に接合されており、前記シートは、造形されたセクションに対応する切欠を有する、複合材料のシート。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクトであって、構造材料のウェブまたは層は、互いに平行または実質的に平行である、オブジェクト。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクトであって、オブジェクトは、船舶、サーフボード、圧力または真空容器、可搬型液体タンク、トラックまたはユーティリティマウントのための車両のブリッジセクションまたは傾斜路、人力駆動傾斜路またはブリッジ、船用のロールオンロールオフ（ＲＯＲＯ）傾斜路、真空管、航空機の翼または他の航空機の部品、航空機の本体、航空機の燃料槽、宇宙カプセル、車体、スキー移動体、列車の客車、サバイバルカプセル、または風車タービン翼である、オブジェクト。
【請求項１６】
複合材料からなるオブジェクトの設計であって、前記オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、前記設計は、コンピュータ読取り可能な形態、機械読取り可能な形態、またはＣＮＣ（コンピュータ数値制御）生成可能な形態である、設計。
【請求項１７】
方法請求項２に係るオブジェクトを作製する際の、請求項１６の設計の使用。
【請求項１８】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元輪郭を有し、前記複合材料は、気泡が生じたまたは繊維質の性質の足場材料と、繊維質および樹脂性の性質の構造材料とを含み、前記方法は、複合材料の一連の造形されたセクションを接合してオブジェクトを形成することを含み、前記造形されたセクションは、輪郭の少なくとも一部に対応し、積層されると、構造材料を互いに結束して、オブジェクト全体にわたって構造部材の配列を形成する、方法。
【請求項１９】
実質的に図を参照して以前に説明した請求項１もしくは２の方法、または請求項１０のオブジェクト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的強くかつ軽量の、複合材料からなる３Ｄオブジェクトの製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶および航空機を含む車両などのあらゆる種類のオブジェクトの構成のための強い軽量材料が必要とされ続けている。ガラス繊維は、１９５０年代におけるボート建造および船舶産業にとって改革であった。
【０００３】
１９５０年代の科学技術をベースにして、強い軽量材料を提供するための多くの提案が提示されてきた。これらは、McGuinessによる米国特許第５，５２６，７６７号などの雄型／雌型における複合材料の使用、O'Neillによる米国特許第４，９１０，０６７号などの密閉式金型におけるその使用、およびKismartonによる米国特許第７，７４０，３９２号に開示されているような、衝撃損傷に耐える改良されたハイブリッドガラス繊維複合物を含む。
【０００４】
ＣＭＮ名義の英国特許第１３０７８６８号は、１９７０年のものであり、ボートの船体の構造における発泡体からなる旋盤の使用を開示している。各旋盤は、一定の横断面であり、直列に固着されると隣接する旋盤を覆うように設計されている張出しシート材料を有する。
【０００５】
Dayによる米国特許第５４６２６２３号は、構造的および非構造的な用途で使用される概ね矩形の板およびビレットの製造を開示している。
【０００６】
Baig名義の米国特許出願公開第２００７／００５４１０２号は、壁面、吊り天井等を構成するために有用な複合軽量板の製造を開示しているが、Artzerによる米国特許第４３３６６７６号はパネルの製造に関し、Kohnによる米国特許第４５３６４２７号は、樹脂強化ガラス繊維のシート間に挟むための、スクリムのない輪郭形成可能なコアを開示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の提案は、高い強度重量比を有する軽量材料の製造による問題点のうちのいくつかに対処し得るが、特に複雑な３Ｄオブジェクトの製造に関しては、使用の難しさおよび／または高い生産コストのため、完全に十分ではない。オブジェクトの設計に対するさらなる変更には新たな金型の製造を伴い、コストが増大し得る。
【０００８】
先の提案または製品に対する上記の言及および説明は、当該分野の一般常識の提示または承認であるとは意図されておらず、またそのように解釈されるべきではない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の開示  
第１の局面において、本発明は、複合材料からなるオブジェクトを生成する方法を提供する。オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元構造を有する。当該方法は、ａ）三次元構造に互いに接合された複数の適切に造形されたセクションを供給するステップを含み、各セクションは、そのエッジまで延在する好適な積層面を有する好適なコア材料を含み、構造は、エッジを組込む第１および第２の表面を有し、ｂ）表面およびエッジを積層するかまたは他の方法で封止するステップを含み、ｃ）積層面は、第１および第２の表面を接続する一連の構造的なウェブを形成し、ｄ）セクションが順次組立てられると、セクションは初期の構造に剛性をもたらす。
【００１０】
本発明は、（Ｉビームのキャップ付きフランジに対応する）第１および第２の表面がオブジェクトの連続的な外面を形成する構造材料のＩビーム状のウェブを使用して、複雑な三次元オブジェクトが作製され得るという発明者の驚くべき認識に部分的に基づく。具体的には、当該方法は、積層されると内部積層および外部積層を互いに結束して構造部材の配列を形成するための積層面を各々が有する、材料の一連の造形されたセクションを接合して、所望のオブジェクトを形成する。当該方法は、金型を使用することなくオブジェクトが形成され得るという付加的な利点をもたらす。これは、オブジェクトの設計が変更されても、新たな金型を製造しなければならない高コストの工程を伴わないことを意味する。
【００１１】
「オブジェクト」という用語は、比較的強くかつ軽量のオブジェクトを作製するために複合材料を使用することが望まれるいずれかのオブジェクトを指す。当該用語は、オブジェクトの一部も含む。限定はしないが、圧力もしくは真空容器、燃料タンカー上のものなどの可搬型液体タンク、トラックまたはユーティリティマウント（utility mount）のための車両のブリッジセクションまたは傾斜路、人力駆動傾斜路またはブリッジ、船用のＲＯＲＯ傾斜路、真空管、航空機の翼または他の航空機の部品、航空機の本体、航空機の燃料槽、宇宙カプセル、船舶、カヤック、カヌー、車体、スキー移動体、列車の客車、サバイバルカプセル、風車タービン翼などの多種多様なオブジェクト、実際には減量が利点であるものなら何でも企図される。さらに、本発明を用いて、従来作製されていたガラス繊維オブジェクトのために金型を作製することができるように「プラグ」を製造してもよい。
【００１２】
「複合材料」という用語は、２つ以上の異なる材料の組合せを指す。この文書において言及される複合材料は、発泡充填剤およびガラス繊維（ガラス強化プラスチック）などの補強材料からなり得る多層複合物である。
【００１３】
「比較的強くかつ軽量である」という用語は、その重量にしては比較的強く、かつ比較的高い強度重量比を意味する。強度重量比は、その負荷を支持する材料の重量で除算した所与の負荷の下でのそのたわみなどの材料の強度間の関係である。
【００１４】
「複雑な三次元構造」という用語は、ある形状、すなわち上の工程ａ）の場合には、流体力学的または航空力学的となるように造形され、かつドーナツ形のオブジェクト、中空オブジェクト、管状オブジェクト、および内腔を有するオブジェクトも含むオブジェクトのような、元来平坦または二次元ではなく、湾曲しているかまたは反曲された輪郭を有する形状の前駆体を指す。
【００１５】
「適切に造形されたセクション」という用語は、オブジェクトを構築するのに使用されるシートまたはブロックを指す。たとえば、ボートの船体を構築することが所望される場合、セクションの各々は、船体の断面の対応する領域の形状に一致するように切削される。同様に、サーフボードを作製することが所望される場合は、セクションの各々は、サーフボードの縦断面の対応する領域の形状に一致するように切削される。
【００１６】
「好適なコア材料」という用語は、基板または足場を指し、基板または足場として機能するいずれかの好適な軽量材料であり得る。材料は、ポリウレタン、ウレタン硬質発泡体、ポリスチレン硬質発泡体、波状のアルミニウムフォイル、またはバルサ材のように、本質的に細胞状であり得る。いくつかの実例では、コアは、基板の選択に依存して、オブジェクトの強度を著しく増大させ得る。コア材料は、構造／積層材料と適合し、かつオブジェクトの使用目的と適合するいずれかの比較的軽量の材料であり得る。
【００１７】
「好適な積層面」という用語は、コア材料と適合し、かつ正常使用条件下でオブジェクトに構造の完全性をもたらすために好適な強度を有する強いまたは構造的な材料を指す。積層面は、所与の重量制約内で構造的な利点をもたらすように、材料の十分な厚さを有する。積層面は、ガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）等、ガラス繊維、ケブラー繊維、ポリエステルおよびエポキシ樹脂などの樹脂もしくはプラスチックの炭素繊維補強材、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アセトンブタノールエタノール（ＡＢＥ）、アルミニウム、または他の好適な材料からなり得る。
【００１８】
「セクションのエッジまで延在する」という用語は、セクションのその面をそのエッジまでずっと覆う積層を指す。
【００１９】
セクションは、いずれかの適切な手段によって互いに接合される。いくつかの状況では、積層面と同じ材料が使用される。
【００２０】
ＧＲＰおよび発泡ウレタンの場合、繊維に含侵する樹脂がそれらを発泡体に接合し、それによって積層面を形成する。この同じ材料を用いて、セクションを互いに接合し得る。最も一般的には、この材料はポリエステルまたはエポキシ樹脂である。
【００２１】
「第１および第２の表面」という用語は、積層または封止前のオブジェクトの外面を指す。外面は、たとえばサーフボードのエッジなどのオブジェクトの周囲のまわりで接触し得る内側および外側、または他の方法で対向する表面を有し得る。
【００２２】
「積層するかまたは他の方法で封止する」という用語は、造形されたセクションまたは同様の材料の積層面上で使用されるような構造材料の層を供給することを指す。
【００２３】
「構造的なウェブ」という用語は、構造材料の翼またはストリップを指す。好ましくは、ウェブは、第１および第２の表面に垂直に、または実質的に垂直に配置される。上述のように、第１および第２の表面は概して、たとえばボートの船体またはサーフボードの頂部側および底部側などのオブジェクトの内側および外側である。
【００２４】
ウェブは、積層面の外表面およびエッジを封止することによって形成される。これらのウェブは表面を互いに結束し、オブジェクトの全体にわたってＩビーム状の構造の配列を形成する。積層は、Ｉビームのキャップ付きフランジの機能的等価物の単一または一体型のアレイを形成する。具体的には、積層は、最大の付着力をもたらし、よって引張りおよびねじり強さをオブジェクトに与えるように、コア材料およびウェブのエッジに接合される。
【００２５】
第２の局面において、本発明は、複合材料からなるオブジェクトを生成する方法を提供する。オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であ。当該方法は、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的なセクションに対応する複数の造形されたセクションを供給するステップを含み、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された好適な構造材料の層を含む複合材料からなり、構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、さらに、ｃ）セクションを結合して構造を生成するステップと、ｄ）オブジェクトが層によって互いに結束されるように構造材料のコーティングをオブジェクトの表面に塗布するステップとを含み、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｅ）構造は、金型を必要とすることなく材料自身によってもたらされる。
【００２６】
「概念的なセクション」という用語は、オブジェクトが作製される前の計画または設計段階で概念化されるセクションを指す。これは概して、設計分野の当業者に周知のコンピュータソフトウェアを設計者が用いることによって行われることになる。
【００２７】
「面に分割されたオブジェクトの設計に由来した」という用語は、横または他のセグメントに概念的にスライスされるオブジェクト、たとえばボートの船体を指す。このプロセスに起因する造形されたセグメントは、概念的にスライスされた面に対応する２つの表面を有する。これらの２つの表面は、その位置で船体の輪郭に実質的に対応するエッジによって結合される。ほとんどの場合、当該面は平坦であるが、湾曲した面も企図される。
【００２８】
「好適な構造材料の層」という用語は、構造の完全性をオブジェクトに与える材料の１つ以上の層を指す。層に利用される構造材料は、コーティングとして使用されるものとは異なっていてもよい。構造材料は、ガラス強化プラスチック（ＧＲＰ）等、ガラス繊維、ケブラー繊維、ポリエステルおよびエポキシ樹脂などの樹脂もしくはプラスチックの炭素繊維強化プラスチック、アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）、アセトンブタノールエタノール（ＡＢＥ）、アルミニウムシート、または他の好適な材料などのいずれかの好適な材料であり得る。
【００２９】
「比較的軽量の基板材料の層」という用語は、ポリウレタン、ウレタン硬質発泡体、ポリスチレン硬質発泡体、またはバルサ材などの構造材料と比較して比較的軽いいずれかの好適な充填剤材料を指す。
【００３０】
好ましくは、セクションは、設計の形態への正確な指針を各々が与えるように寸法決めされ、造形される。オブジェクトの組立中にセクションの各々を徐々に付加することにより、金型のない方法がもたらされる。
【００３１】
好ましくは、完成したオブジェクトにおける造形されたセクションのエッジは、オブジェクトの輪郭または外形を規定する。
【００３２】
好ましくは、造形されたセクションは、変動する横断面を有する。
好ましくは、造形されたセクションは、材料を切削するか、圧延するか、粉砕するか、彫刻するか、または他の方法で造形するプロセスによって製造される。
【００３３】
好ましくは、造形されたセクションは、機械またはいずれかの他の適切な手段によって切削されたシート材料からなる。たとえば、好適な切削工具を用いてＣＮＣソフトウェアによって誘導されるコンピュータ数値制御ルート加工機械を使用してもよい。
【００３４】
シートは、いずれかの好都合な厚さであり得る。厚さは、材料、工学、および経済面に依存して広範囲に変動し得る。ウェブは、比較的まばらであるかまたは互いに極めて密集していてもよく、ゆえに、シートは非常に薄いかまたは非常に厚くなり得る。サーフボードについては、１インチから２インチが適切であろう。この厚さは市販で入手可能であり、ＣＮＣルータ加工に好都合である。また、サーフボードの形状の工学的局面と、１または２インチ離間されたウェブの補強利点とによく適合する。
【００３５】
任意に、セクションは、結合された時に、構造材料の積層面または層が平行または実質的に平行であって、したがって材料全体にわたって均一に離間されたウェブまたは結束をもたらすような形状である。代替的に、セクションは、１本の軸において可変可能な先細りになった厚さを有するシート材料から切削されてもよく、くさび形状のセクションが生じ、その結果、非平行な構造材料の積層面または層がもたらされる。これは、ウェブが径方向に位置決めされることになる球状、円錐形、または円筒状の外側輪郭を構成する際に有利であり、よって縦強度の増大をもたらす。また、可変に離間されたウェブを有し、したがってオブジェクトの高く圧力を加えられた領域においてより高い強度が可能となり得ることが有益であり得る。これは、異なる厚さのシートから切削されたセクションによって実現され得る。
【００３６】
好ましくは、構造材料の積層面または層のうち少なくともいくつかは、オブジェクトの表面に対して実質的に垂直である。
【００３７】
本発明は、複合材料のオブジェクトを作製するためのキットを提供する。オブジェクトは、設計にしたがって複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であり、当該キットは、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的断面に対応する複数の造形されたセクションを備え、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された構造材料の層を含む複合材料からなり、構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、セクションは、構造をもたらすように結合可能であり、構造は、エッジを組込む第１および第２の表面を有し、それにより、構造材料のコーティングは、オブジェクトが層によって互いに結束されるようにオブジェクトの表面に塗布可能であり、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｃ）構造は、金型を必要とすることなく材料自身によってもたらすことが可能である。
【００３８】
本発明は、当該方法で使用されるかまたは当該キットに含まれる複合材料のシートにも関し、シートは、好適な積層面を有する好適な基板材料を備え、シートは、造形されたセクションに対応する切欠を有する。
【００３９】
本発明は、複合材料からなるオブジェクトの設計も提供する。オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、設計は、コンピュータ読取り可能な形態、機械読取り可能な形態、またはＣＮＣ生成可能な形態である。
【００４０】
本発明は、発明の方法によって作製されたオブジェクトにも関する。
好ましくは、本発明の方法は、軽量の車体、航空機の部品、車両の構成要素、風車タービンの翼、船舶船体を含む船舶、サーフボード等を製造するために使用されることになる。
【００４１】
別の局面では、本発明は、複合材料からなるオブジェクトを生成する方法提供する。オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元輪郭を有する。複合材料は、気泡が生じたまたは繊維質の性質の足場材料と、繊維質および樹脂性の性質の構造材料とを含み、当該方法は、複合材料の一連の造形されたセクションを接合してオブジェクトを形成することを含み、造形されたセクションは、輪郭の少なくとも一部に対応し、積層されると、構造材料を互いに結束して、オブジェクト全体にわたって構造部材の配列を形成する。
【００４２】
図面の簡単な説明
以下の限定的でない例示的な図面を参照して本発明を説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】サーフボードの断面斜視図である。
【図２】第１のかつ対向する表面に塗布された表面積層と組立てられたセクションを含む複合材料の断面図である。
【図３】コーティングされていない三胴船の船体の斜視図の概略図である。
【図４】造形されたセクションの断面側面図である。
【図５】造形されたセクションの正面図である。
【図６】三胴船の船体のモジュールの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
発明を実行するモード
サーフボード１００などの完成したオブジェクトは、造形されたセクション５０で構成され、外側積層表面７０に接続するかまたは外側積層表面７０と結束する構造的なウェブまたはＩビーム４５を有する。セクション５０は、必要とされる設計形態への正確な指針を各々がもたらすように、寸法決めされ、造形される。構造の完全性がもたらされたウェブ４５を図２に見ることができる。複合材料２０は、積層面４０と境を接する標準的なポリウレタンフォームのコア／基板３０を含む。積層面４０は、結合プロセスで使用された材料と共にウェブ４５を作成する構造材料の層である。したがって、複合材料２０は、完成したオブジェクトにおいてサンドイッチ複合物をもたらす軽量コア材料によって分離された構造材料の層を含む。
【００４５】
セクション５０は、１枚の複合材料２０から（以下に述べる）設計に従って切削される。
【００４６】
オブジェクトを作製するためには、セクション５０を組立てて接合し、船体２００（図３参照）などのコーティングされていないオブジェクトを形成する。セクション５０の結合は、いずれかの好適な接合手段により得る。セクションを組立てる際、液体樹脂の塗膜が１つの表面上に塗装されるか、圧延されるか、または噴霧され、隣接するセクションが所定の場所に導入される。これは多数のセクションで繰返され、樹脂が硬化するまで好適にクランプされる。造形プロセスホール５５の一部は、位置決めピンを収容してセクション５０の正確な配置を確実とするように穿孔される。これは、当初の切削を行うのと同じ機械および工具によって最もよく穿孔され、完全な精度を実現することができる。大きなセクション５０が必要とされる場合、これらはより小さいサブセクションからなり、突合せ継手６５によって結合され得る。これにより、材料の効率的な使用が可能となる。これらの突合せ継手によってもたらされる構造の完全性が低下する可能性は、セクションどうしのいずれかの継ぎ目をずらすことによって、または突合せ継手においてダブテールなどの重要な輪郭を使用することによって、最小化され得る。
【００４７】
適切な支持およびジグ装置によるオブジェクトの寸法および他の検討事項に依存して、１つの連続的なプロセスでオブジェクト全体を組立てることが可能であり得る。代替的に、オブジェクトは、（図６に図示のような）好適に寸法決めされたモジュールのいずれかの組合せで組立てられ、モジュールユニットの最終組立の前に硬化させてもよい。
【００４８】
必要であれば、余分なコアおよび積層面（補強材料）を除去するようにエッジ５２を整形して（図６に破線で示される「設計線」参照）、構造を必要とされる所望の設計仕様にする。代替的に、必要な整形が最小となるかまたは必要なくなるように、オブジェクトの所望の輪郭にエッジ５２が正確に対応するように、セクション５０が切削される。
【００４９】
コーティングされていない造形された船体２００などの所望の複雑な３Ｄ形状がセクション５０から組立てられると、構造的な補強材料の表面層の塗布の準備ができる。第１および第２の表面６１および６２は、選択された材料を塗布して外側積層表面７０を形成することによって、積層されるかまたは他の方法で適切に処理される。これにより、固い外板または外骨格をオブジェクトに与える構造部材として外側積層表面７０が機能することが可能となる。表面６１および６２は、それらが階層状の構造補強材料のエッジ５２と交差し、それにより内側Ｉビームまたはウェブ４５を形成し、セクションの積層表面と平行な少なくとも１つの面において付加的な強度または剛性を構造に与えるようにコーティングされる。
【００５０】
切削エッジ５２およびその表面仕上げが、構造材料の表面層に可能な最良の接合をもたらすように処理されることが重要である。
【００５１】
ＧＲＰが構造増強材料として使用される場合、高速回転工具で切削することによって、エッジ５２が若干「羽毛状」とされる。これは、ガラス繊維が樹脂材料から引張られ分離されることを意味する。したがって羽毛状化は、表面層への接合に非常によく適しており、これらの緩いファイバは、外側層接合またはコーティングプロセス中に表面層と一体となる。
【００５２】
コア材料３０が（ｔ）厚さのシート形態であってもよく、積層面４０の形態の構造補強材料（ｓ）に対するコア材料（ｔ）厚さの比率は３Ｄオブジェクトの重量および強度要件に従って変動されることが、当業者によって理解されるであろう。
【００５３】
実施例１：複雑な３Ｄオブジェクトの製造
複雑な３Ｄオブジェクトは、以下のステップによって製造され得る：
ステップ１．オブジェクトは、三次元の図面を作成して設計され、図面は、三次元形態の一連の断面輪郭をもたらすように、戦略的に離間された面によって複数のセクションに分割される。三次元形態は、ＣＡＤまたはＣＡＭコンピュータソフトウェアによって好都合に設計される。ソフトウェアアプリケーションにおいて利用可能な機能を利用すると、面の配列を容易に生成することができ、輪郭を、個々のファイルにエクスポートし、かつ／または個々のオブジェクトとして規定することができる。これらのオブジェクトまたはファイルは、ステップ３で採用される機械切削プロセスの種類に依存して、二次元または三次元となり得る。
【００５４】
ＣＡＤ／ＣＡＭ設計プロセス中に、ステップ４で実行される各セクションの適切な位置合せを確実とするように公差が与えられ得る。これは、一致する切り刃先を各隣接する輪郭セクションに割当てることによって実現される。ステップ３の切削プロセス中、これらの切り刃先は、ステップ４の各セクションの組立に先立ってダウェル位置決めピンの挿入をもたらすために、特定の寸法にＣＮＣ穿孔される。
【００５５】
ステップ２．構造材料の平坦なシートを軽量コア材料の平坦なシートに接合して、１枚の複合構造材料を供給する。この複合構造材料シートの総厚さは、ステップ１における面の間隔によって決定される。代替的に、セクションが平行でないウェブを形成することが必要とされる場合、楔形に造形されたセクションをコア材料の固形ブロックから切削することができる。ポリウレタンフォームの場合には、「熱線」スライシングマシンを利用することができる。用途は交互のスライスからなることができ、対向する角度を有することにより、構造材料の新たな層を、各スライスに先立ってブロックの表面に接合することを好都合に可能とすることができる。
【００５６】
当業者には十分に理解されるように、複合構造は、使用中の材料の各々の特性から利点を得るためのやり方で複数の材料を使用するという概念である。この場合、「構造」材料は高い機械的強度を有するが、比較的重い。コア材料は軽量であるが、その枠組構造において構造材料を支持するのに十分な剛性がある。構造層の厚さおよびコア層の厚さは、必要とされる強度重量比および設計の全体的な工学によって決定される。
【００５７】
ステップ３．設計された三次元オブジェクトの断面輪郭を、複合構造材料から切削する。
【００５８】
断面輪郭の各々は、複合材料のシートを効率的に利用し、かつ廃棄物を減少させるために、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアまたは「ネスティング」ソフトウェアによってあらかじめ取決められ、方向付けられる。この切削プロセスは、複合材料のシートをクランプするための真空機能により、ＣＮＣ機械、たとえば３軸または５軸ルータテーブルによって最も容易に実行される。
【００５９】
複合体シートは、切削工具が構造層に完全に貫通するように、構造層が最も上側の状態でテーブルに取付けられる。コア層は全体を切削する必要はなく、切削が進行すると断面輪郭をしっかりと適所に保持するように、コア材料の小部分が底面において切断されずに残されることが有利であり得る。代替的に、機械は、シートがそのままであることを確実にするためにタブを放置し得る。このように、完全なシートが次いでテーブルから持上げられ、必要とされるまですべての断面輪郭が適所に保持された状態で搬送することができる。造形されたセクションが切抜かれた無傷のシートを、オブジェクトを作製するためのキットの一部として提供することもできる。
【００６０】
単純な３軸ルータテーブルは、輪郭面の表面に垂直なエッジで断面輪郭を切削することになる。しかし、３Ｄ形態の輪郭によって決定され、ＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアによって解釈される様々な角度で輪郭エッジを切削する能力を有するＣＮＣ機械を使用することが有利であり得る。その場合、５軸マシンが必要となるであろう。
【００６１】
ステップ４．断面輪郭は、互いに関して適切な順序、方向付け、位置で徐々に互いに接合され、三次元形態をもたらす。ステップ１のＣＡＤ／ＣＡＭ設計プロセスにより、各セクションの適切な位置合せが可能となる。各セクションの組立に先立ってダウェル位置決めピンを切り刃先に挿入し、したがって完全な位置合せをもたらす。
【００６２】
ステップ５．三次元形態の外側および内側表面を機械的に整形して、所望の仕様を実現する。
【００６３】
これは、断面輪郭がフェース表面に垂直な切削縁表面を有する場合に必要であり得る。三次元形態の設計された内側および外側表面が、断面輪郭の面に垂直ではない場合、段差のある表面が結果として生じ、機械的または手作業での整形が必要となる。これは、ＣＡＤ／ＣＡＭ設計プロセス中に考慮に入れる必要があるだろう。断面輪郭の非垂直なエッジをもたらすのにＣＮＣ機械加工が使用される場合、ステップ６に好適な表面を実現するのにある程度の整形が依然として必要であり得る。
【００６４】
ステップ６．好適な接合プロセスによって三次元形態の外側および内側表面に構造材料を塗布し、これらの表面層が断面構造材料の露出したエッジと確実に接合することを確実とする。
【００６５】
表面構造材料と断面構造材料との交差は、「Ｉ」ビーム要素の配列をもたらし、適切な接合によって断面輪郭の各々の面において並外れた強度および剛性を実現する。ＧＲＰの構造材料の場合には、切削プロセス中にガラス繊維が補強樹脂から分裂される。これらのファイバの結んでいない端部が表面層のファイバとかみ合い、より強い接合をもたらす。
【００６６】
実施例２：三胴船の船体の製造
１４フィート三胴船のためのボート船体の外側および内側表面を、ライノセラス（ライノ）を利用したＣＡＤによって設計した。これは、Robert McNeel&Associatesによって開発されたスタンドアロンのＮＵＲＢＳベースの３Ｄモデリングソフトウェアである。これらの外側および内側表面は２６ｍｍ厚さの「セクション」に概念的にスライスされ、部品ごとに位置決めペグのための切り刃先と共に、ＣＮＣ機械加工のための部品がこれらのセクションから展開され、適切に位置決めされた部品の組立を確実とする。各部品は、それ自身の別個のＤＸＦファイルにエクスポートされた。この１４′船体には９２２個の部品があった。
【００６７】
商品名Ｄｉｖｉｎｙｃｅｌｌ（登録商標）（ＤＩＡＢ）によるポリウレタンコア材料を、三胴船の船体のコアまたは基板材料に使用した。Ｄｉｖｉｎｙｃｅｌｌ（登録商標）は、比較的高価であるが、海上用途の定格とされている。最も一般的なサイズのシート材は８×４′および１″厚さであり、密度６０ｋｇ／ｍ３をこのプロジェクトに使用した。
【００６８】
積層面および表面を形成するために、ガラス繊維を構造材料として使用した。ガラス繊維布は多くの種類および構造で入手可能であるが、最も一般的なものは９０度の対向する方向への繊維の織物による２軸である。他方の最も一般的な種類は、一般に「マット」と称されるランダムな方向性の「布」である。すべて様々な重量または密度で入手可能であり、通常はオンスが定格とされており、たとえば４オンス布は、１平方ヤードの乾燥した布の重量である。当初、発泡シートへの積層のために６オンスの双方向の布を使用して、コア材料と一体の「リブ」または「ウェブ」を形成した。下に記載されるように、その後、８オンス布を使用した。
【００６９】
構造材料を含む積層面および表面は、何らかの種類のファイバで補強された何らかの種類の樹脂、最も一般的にはガラス繊維から通常なる。樹脂には、主に２種類、ポリエステルおよびエポキシがある。両方の種類には多くの等級があるが、主に、毒素が含まれることからポリエステルの使用に関する安全上の問題および強化された規制によって、エポキシが好評を得ている。
【００７０】
船体の建造は、すべてのガラス繊維布が成形することなく手作業で貼付けられる「ハンドレイアップ」技術によるものであった。主として高い「強度重量比」を最大化する強度の増大によって、エポキシ樹脂を使用した。
【００７１】
使用されるエポキシの種類は、５：１の比率で「遅い」硬化剤と混合した（最低粘度の）積層エポキシとして分類される。（ガラス布にしみ込むように樹脂が十分に液体のままである）作業時間は、２５分が定格とされる。ポットライフは定格とされず、混合された樹脂の容積に完全に依存する。混合された樹脂は発熱し、その熱が硬化反応を促進し、熱暴走をもたらす。したがってポットライフは、１００ｍｌ以上のいずれかの量ではわずか５分とすることができる。
【００７２】
１．０″６０ｋｇ／ｍ３の発泡体の一枚の８×４′シートを、エポキシ樹脂を含侵させた一層の６オンスガラス繊維布と積層した。三層の積層がより大きな構造上の利点をもたらすことがその後分かった。
【００７３】
部品ファイルのグループを、材料の最も効率的な使用のために部品を配置し方向付けるオンライン「ネスティング」サービスにインポートした。このサービスは、平均５８個の部品が重ね合わせられ、穿孔点が別個の層上にある状態で一枚の８×４′シートを各々が表す１組の１６個のＤＸＦファイルをエクスポートし、部品番号は図の別の層上に付される。材料使用量は、大部分の部品の不規則な形状と、各々が異なる形状および次元であるという事実とから、わずか４４．５％であった。より良好な材料使用量パーセンテージ使用法は、他のネスティングソフトウェアによって実現されていてもよい。ＣＮＣルート加工アプリケーションおよびＣＡＤ／ＣＡＭソフトウェアは、ネスティング機能を有することが多い。
【００７４】
それらのルート加工ソフトウェアアプリケーションおよび算出された工具経路をインポートした局所徴候製造企業に６７個の部品のＤＸＦファイルを提出した。真空クランピング機能により、８×４′ＣＮＣ３軸ルート加工テーブルによってシートを切削した。６７個の部品は、ボートの船首の最初の２２″を含むものであった。部品の寸法精度は期待を上回り、測定値は仕様に０．１ｍｍより近かった。シートは、リクエストによって全体が切削されたわけではなく、各切削が完了される間部品をシート内の適所に保持するため、およびシートの輸送のために、シートの底部の薄い層は適所に置かれたままであった。全作業は１時間以内に完了した。
【００７５】
部品がシートから分離され、位置決めペグにより乾式で組立てられ、適合をチェックした。すべて完全に適合した。３／１６″の木製位置決めペグを、５ミニッツエポキシにより適所に固着した（各部品につき２本のペグ）。
【００７６】
船体は横に分離された８つのモジュールで構築された。次いで、最大の部品が平坦な表面上にある状態から、各モジュール（図６のモジュールのうちのいくつかを参照）のための部品を同じ積層エポキシで互いに固着した。各モジュールの固着プロセスは、１０分未満かかった。エポキシが硬化する一方でクランプ装置がすべての部品をともに押圧し、したがって粗い「プラグ」を生成する。
【００７７】
試みに、整形プロセス、５″の回転式サンダーを用いて、中央船体の１つの表面から余分な発泡体を取り去った。これには数分かかった。船体全体が組立てられると、プロセスを高速化するためにベルトサンダーを使用した。内側表面は、樹脂およびガラス小球体の軽量混合物による充填を必要とした。
【００７８】
整形プロセス中に、整形が充填よりはるかに迅速かつ容易であることが明らかになった。軽量充填剤は、コア材料よりさらに重く、不必要な重量を追加する。外側の段差のある表面は、発泡コアに９０度の段差を生じさせ、容易に研磨されて、研磨ガイドとして機能するウェブのエッジと合流した。内側表面において、当該段差のある表面は、発泡コアによって裏打ちされた露出したウェブから成る。外側表面でのように、露出したウェブおよび発泡体は、ガイドとして段差の内部角を用いて容易に研磨される。これは、船体壁面の設計厚さの若干の損失の効果を有し、したがって将来の設計に関し、物体表面がセクションに対して垂直でない場合には、これを考慮に入れることになる。内側凸面を研磨する際、適切な直径の回転式研磨ドラムまたは研磨フラッパーホイールを使用した。発明者は、電気ドリルおよび電気バレルミルを使用した。大半径曲線では、回転式サンダーまたはベルトサンダーを使用することができる。
【００７９】
モジュールが互いに組立てられて容易なアクセスが可能となる前に、各モジュールの内側表面が積層された。モジュールを互いに付着させると、再びエポキシ樹脂により、ガラス繊維のさらなる層により継ぎ目が内部で仕上げられる。
【００８０】
発明者は、部品の固着中に各モジュールのテンプレートの頂部および底部を使用することができると指摘する。底部ブームは平坦な表面上に置かれ、恐らく１枚の薄い層などから成るテンプレートによって位置合わせされるであろう。このテンプレートは、部品が切削されたのと同じ機械および方法を用いて切削されるであろう。これは、複数の部品がセクションを構築する場合に正確な輪郭を確実にするためである。モジュールのすべての部品が組立てられると、かつ接着剤が硬化し始める前に、頂部テンプレートが嵌合されるであろう。それは、クランプ装置の一部も形成するであろう。このように、モジュールを互いに容易に嵌合することができるように、モジュールは完全に位置合わせして保持される。
【００８１】
５軸ルータテーブルの利用と、すべての部品の適切に角度がつけられたエッジを切削することとによって、整形／充填プロセスを最小化するかまたは排除することができる。その場合、表面整形は必要ではなくなるであろう。これにより、建造者がガラス繊維積層物の粗い切削縁を利用することが可能となるであろう。研磨後に、ガラス繊維の結んでない端がきれいに裁断されていることが顕微鏡下で認められた。これは、ウェブと表面層との間の接合の強度を低減することになる。５軸ルータでは、表面は、「柔毛状の」エッジを有する機械切削面に表面ガラス繊維を直接塗布するのに十分に滑らとなるであろう。整形化合物は、仕上げをするべきガラス繊維層の頂部上に追加されることになるであろう。
【００８２】
発明者は好適な５軸ルータテーブルを設けることができず、２軸マシンを使用した構造の「段差のある」方法を使用したが、発明者は、５軸マシンが利用されるべきである場合は二次元ＤＸＦファイルの三次元ファイルへの変換が困難であるはずがないと気付いた。
【００８３】
製造された船体において、硬化樹脂表面に対するその後の樹脂塗布のために準備する方法として研磨を使用した。一般に使用される表面準備の他の方法は、溶媒塗布または水による洗浄である。
【００８４】
発明者は、完了した船体が押圧剛性および軽量を有することを発見し、高度な構造の完全性を維持しつつ重量のさらなる減少を実現することができると考える。
【００８５】
実施例３：材料の試験
試験用ビームサンプルを発明の方法と一致して製造した。試験用ビームは、ウェブと、三重８オンスのエポキシ繊維ガラスの表面と、６０ｋｇ／ｍ３のポリウレタンフォームとを有する１００ｍｍ幅のビームから成るものであった。ビームの厚さは２８ｍｍであり、ウェブは、長手方向に２６ｍｍのところでほぼ対称的に離間されており、１ビームあたりウェブは４つであった。他の試験用ビームサンプルは、標準的なサンドイッチ複合物構造でウェブなしで製造された。これらのビームも１００ｍｍ幅であり、上側および下側表面上において３層８オンスエポキシ繊維ガラスを使用した。厚さが異なる３つのビームを密度６０ｋｇ／ｍ３の１．０″、１．５″および２．０″の発泡コアで製造し、それぞれ２７．５ｍｍ、４０．５ｍｍおよび５３ｍｍのビーム厚さをもたらした。試験は、ビーム長さに垂直なビーム表面に接触する半径３０ｍｍの鋼棒を介する一点荷重を使用して行った。３００ｍｍ離れた支持体を中心として、固定された支持体の間の中心において点負荷をビームに印加しつつ、３つの基準ビームおよびウェブ状のビームを各々試験した。これは、鋼または木製ビームおよび較正された水圧ラム加荷重の試験の標準的な様式である一方で、ビームが弱るまで、インチたわみおよびポンド負荷を間隔を置いて記録した。基準ビームの試験中、ビームがすべて崩壊するよりかなり前に、ビームの表面に対する相当な傷が点負荷接触領域で生じたことが注目された。さらに、支持体間のビームの中心の周囲に５０ｍｍ離間された４つの点の周囲にビームを横切って負荷を分布させるように木製ブロックが配置される４点負荷システムによって、さらなる試験を行った。結果を以下の表１に示す。
【００８６】
【表１】
2015514625.tif 000003
【００８７】
他の用途
風力発電のための７５メートル長タービン翼などの大きなオブジェクトを作製するために、発明の方法が使用され得ることが想定される。これは、構造材料が連続的な長さで、つまりロールで入手可能であることを必要とする。ロールから引出され、硬化のためにクランプされ、次いでＣＮＣテーブル上で長手方向に移動させられると、構造材料が基板材料のシートに固着される。セクションの一部は、テーブル上を通過するにつれて一度に連続して切削され、構造的な積層物が連続的である限り、完成したセクションは、１本の軸において非常に長くなり得る。垂直方向（幅）において、ロールおよびＣＮＣテーブルの幅によってセクション寸法が限定される。基板シート寸法の制約およびＣＮＣテーブル寸法は、このように部分的に克服される。
【００８８】
アルミニウムおよび「プリプレグ」ＧＲＰは、両方とも上記の構造的な積層材料としてロールで入手可能である。ロールから軽量基板材料を使用することも実現可能であり得る。
【００８９】
ロールからの材料は、ＣＮＣテーブルに移動させるにつれて固着プロセスから解放された後で恐らくエッジが機械加工されている状態で、ローラシステムによって正確に誘導されることが必要であろう。また、原料流がそのようなプロセスによって連続的に流れ、ＣＮＣ切削ヘッドは材料輸送機械と同期することも考えられる。
【００９０】
本発明は、成形を使用することなく複雑な３Ｄ構造を有する軽量の強いオブジェクトを製造するために好都合であり費用効率の高い方法を提供することが上記の説明から分かる。これにより、製品の設計を頻繁に変更するか、製品設計の初期段階で低価格の試作品を作製することが所望される場合に極めて有利となり得る経済的な設計修正が可能となる。
【００９１】
上記から、本発明の新規な概念の精神および範囲から逸脱することなく多数の修正および変更を行うことができることが確認されるであろう。ここに例示された具体的な実施形態に関する限定は意図されていないか、または暗示されるべきでないことが理解されるべきである。本開示は、添付の請求項によって、請求項の範囲内にあたるすべてのそのような修正を包含することが意図される。
【００９２】
本明細書および添付の請求項全体にわたって、文脈から他のことが必要とされない限り、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」という語は、規定の整数、ステップもしくは整数のグループまたはステップを含むことを意味するが、いずれかの他の整数、ステップもしくは整数のグループまたはステップを排除することを意味しない。
【図１】
2015514625.tif 000004
【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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【手続補正書】
【提出日】平成25年7月29日(2013.7.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
発明の開示
第１の局面において、本発明は、複合材料からなるオブジェクトを生成する方法を提供する。オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元構造を有する。当該方法は、ａ）三次元構造に互いに接合された複数の適切に造形されたセクションを供給するステップを含み、各セクションは、そのエッジまで延在する好適な積層面を有するコア材料を含み、かつ構造は、エッジを組込む第１および第２の表面を有し、順次組立て中にセクション自身が初期の構造に剛性をもたらし、ｂ）表面およびエッジを積層するかまたは他の方法で封止するステップを含み、ｃ）積層面は、第１および第２の表面を接続する一連の構造的なウェブを形成し、ｄ）構造は、金型を必要とすることなく材料自身によってもたらされる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元構造を有し、前記方法は、ａ）三次元構造に互いに接合された複数の適切に造形されたセクションを供給するステップを含み、各セクションは、そのエッジまで延在する好適な積層面を有するコア材料を含み、かつ前記構造は、前記エッジを組込む第１および第２の表面を有し、順次組立て中にセクション自身が初期の構造に剛性をもたらし、ｂ）前記表面およびエッジを積層するかまたは他の方法で封止するステップを含み、ｃ）前記積層面は、前記第１および第２の表面を接続する一連の構造的なウェブを形成し、ｄ）構造は、金型を必要とすることなく前記材料自身によってもたらされる、方法。
【請求項２】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であり、前記方法は、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的なセクションに対応する複数の造形されたセクションを供給するステップを含み、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された構造材料の層を含む複合材料からなり、前記構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、さらに、ｃ）セクションを結合して構造を生成するステップと、ｄ）オブジェクトが層によって互いに結束されるように構造材料のコーティングをオブジェクトの表面に塗布するステップとを含み、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｅ）構造は、金型を必要とすることなく前記材料自身によってもたらされる、方法。
【請求項３】
造形されたセクションのエッジは、オブジェクトの輪郭を規定する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
造形されたセクションのうち少なくともいくつかは、変動する横断面を有する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
造形されたセクションはシート材料からなる、請求項１または２に記載の方法。
【請求項６】
セクションは、切削によって生成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
前記切削は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）ルート加工機械によって実現される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ウェブは、第１および第２の表面に垂直にまたは実質的に垂直に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
セクションは、構造の形態への正確な指針であるエッジまたはその一部を各々が与えるように寸法決めされ、造形される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクト。
【請求項１１】
複合材料のオブジェクトを作製するためのキットであって、前記オブジェクトは、設計にしたがって複雑な三次元構造を有し、比較的強く軽量であり、前記キットは、ａ）面に分割されたオブジェクトの設計から導出される概念的断面に対応する複数の造形されたセクションを備え、ｂ）造形されたセクションは、比較的軽量の基板材料の層に接合された構造材料の層を含む複合材料からなり、前記構造材料は、造形されたセクションのエッジまで延在し、前記セクションは、前記エッジを組込む第１および第２の表面を有する構造をもたらすように結合可能であり、それにより、構造材料のコーティングは、オブジェクトが層によって互いに結束されるようにオブジェクトの表面に塗布可能であり、コーティングはしたがって強度および剛性をもたらし、ｃ）構造は、金型を必要とすることなく前記材料自身によってもたらすことが可能である、キット。
【請求項１２】
オブジェクトは、船舶またはサーフボードである、請求項１１に記載のキット。
【請求項１３】
請求項１もしくは２の方法で使用されるか、または請求項１１のキットに含まれる複合材料のシートであって、コアまたは基板材料を備え、好適な積層面または構造材料が前記コアまたは基板材料に接合されており、前記シートは、造形されたセクションに対応する切欠を有する、複合材料のシート。
【請求項１４】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクトであって、構造材料のウェブまたは層は、互いに平行または実質的に平行である、オブジェクト。
【請求項１５】
請求項１または２に記載の方法で作製されるオブジェクトであって、オブジェクトは、船舶、サーフボード、圧力または真空容器、可搬型液体タンク、トラックまたはユーティリティマウントのための車両のブリッジセクションまたは傾斜路、人力駆動傾斜路またはブリッジ、船用のロールオンロールオフ（ＲＯＲＯ）傾斜路、真空管、航空機の翼または他の航空機の部品、航空機の本体、航空機の燃料槽、宇宙カプセル、車体、スキー移動体、列車の客車、サバイバルカプセル、または風車タービン翼である、オブジェクト。
【請求項１６】
複合材料からなるオブジェクトの設計であって、前記オブジェクトは、複雑な三次元構造を有し、前記設計は、コンピュータ読取り可能な形態、機械読取り可能な形態、またはＣＮＣ（コンピュータ数値制御）生成可能な形態である、設計。
【請求項１７】
方法請求項２に係るオブジェクトを作製する際の、請求項１６の設計の使用。
【請求項１８】
複合材料からなるオブジェクトを生成する方法であって、前記オブジェクトは、比較的強く軽量であり、複雑な三次元輪郭を有し、前記複合材料は、気泡が生じたまたは繊維質の性質の足場材料と、繊維質および樹脂性の性質の構造材料とを含み、前記方法は、複合材料の一連の造形されたセクションを接合してオブジェクトを形成することを含み、前記造形されたセクションは、輪郭の少なくとも一部に対応し、積層されると、輪郭は構造材料を互いに結束して、オブジェクト全体にわたって構造部材の配列を形成する、方法。
【請求項１９】
実質的に図を参照して以前に説明した請求項１もしくは２の方法、または請求項１０のオブジェクト。
【国際調査報告】
2015514625.tif 000010
2015514625.tif 000011
2015514625.tif 000012
2015514625.tif 000013
2015514625.tif 000014