(57)【要約】      （修正有）【課題】材料を成形するのに使用される工具を成形する方法の提供。【解決手段】第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタ１３０を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含み、第１のダイと第２のダイの内の少なくとも１つは、所望の形状を有する成形面を含み、更に、第１のサセプタ１３０が第２のサセプタ１４０と成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される第２のサセプタ１４０を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めし、加えて、第２のサセプタが第１のブラダー１５０と第１のサセプタ１３０との間に介在するように、第１のブラダー１５０を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含み、第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０とを同時に所望の形状に変形させるために、第１のブラダー１５０を膨張させることを含む工具１００を成形する方法。【選択図】図２
2017121661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
材料を成形するのに使用される工具（１００）を成形する方法であって、
第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタ（１３０Ｂ）を第１のダイ（１１２Ａ）と第２のダイ（１１２Ｂ）との間に位置決めする（３１０）ことであって、前記第１のダイと前記第２のダイの内の少なくとも１つが所望の形状を有する成形面（１１６Ｂ）を備える、位置決めする（３１０）ことと、
前記第１のサセプタが第２のサセプタ（１４０Ｂ）と前記成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される前記第２のサセプタを前記第１のダイと前記第２のダイとの間に位置決めする（３２０）ことと、
前記第２のサセプタが第１のブラダー（１５０）と前記第１のサセプタとの間に介在するように、前記第１のブラダーを前記第１のダイと前記第２のダイとの間に位置決めする（３４０）ことと、
前記第１のサセプタと前記第２のサセプタとを同時に前記所望の形状に変形させるために、前記第１のブラダーを膨張させること（３５０）と
を含む方法。
【請求項２】
前記第１のサセプタ材料は第１のキュリー温度を有し、前記第２のサセプタ材料は前記第１のキュリー温度よりも低い第２のキュリー温度を有し、前記方法は、前記第１のブラダー（１５０）を膨張させる前に、前記第１のサセプタ（１３０Ｂ）を少なくとも前記第１のキュリー温度に、誘導を介して加熱するために、前記第１のサセプタに磁場をかけることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のダイ（１１２Ａ）と前記第２のダイ（１１２Ｂ）は各々、埋め込まれた電磁コイル（１１４Ａ、１１４Ｂ）を備え、前記電磁コイルの内の少なくとも１つによって前記磁場を生じさせる、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のサセプタ材料は低炭素鋼を含み、前記第２のサセプタ材料はニッケル−鉄−モリブデン合金を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のサセプタがコールシート（１６０）と前記第１のサセプタとの間に介在し、前記コールシートが前記第１のブラダー（１５０）と前記第２のサセプタとの間に介在するように、前記コールシートを前記第１のダイ（１１２Ａ）と前記第２のダイ（１１２Ｂ）との間に位置決めする（３３０）ことを更に含み、前記第１のブラダーを膨張させること（３５０）により、前記第１のサセプタ、前記第２のサセプタ、及び前記コールシートが同時に前記所望の形状に変形する、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記コールシート（１６０）は、約７×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料からできている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記コールシート（１６０）はニッケル−鉄合金からできている、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のサセプタ（１３０Ｂ）は第１のシートと第２のシートとを備え、
前記第２のサセプタ（１４０Ａ）は前記第１のサセプタの前記第１のシートと前記第２のシートとの間に介在する第３のシートと第４のシートとを備え、
前記コールシート（１６０）は、前記第２のサセプタの前記第３のシートと前記第４のシートとの間に介在し、
前記第１のブラダー（１５０）は、前記第２のサセプタの前記第３のシートと前記コールシートとの間に介在し、
前記第１のサセプタを変形させることは、前記第１のサセプタの前記第２のシートを前記所望の形状に変形させることを含み、
前記第２のサセプタを変形させることは、前記第２のサセプタの前記第４のシートを前記所望の形状に変形させることを含む、
請求項５から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のブラダー（１５０）を膨張させる（３５０）前に、前記第１のダイ（１１２Ａ）と前記第２のダイ（１１２Ｂ）との間に、前記第１のサセプタ（１３０Ｂ）、前記第２のサセプタ（１４０Ｂ）、前記コールシート（１６０）、及び前記第１のブラダー（１５０）を取り囲むために、前記第１のダイと前記第２のダイとを互いに向かって移動させることを更に含む、請求項５から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コールシート（１６０）と低温サセプタ（１４０Ｂ）とを同時に所望の形状に成形するための装置（１００）であって、前記コールシートと前記低温サセプタは複合材料を前記所望の形状に成形するように構成されており、前記装置は、
磁場を生じさせるように構成された電磁コイル（１１４Ａ、１１４Ｂ）を各々備える第１（１１２Ａ）および第２（１１２Ｂ）の対向するダイであって、前記第１および第２の対向するダイの内の少なくとも１つが所望の形状を有する成形面（１１６Ｂ）を備える、前記第１および第２の対向するダイと、
前記コールシートと前記低温サセプタが、膨張可能なブラダー（１５０）と、前記第１および第２の対向するダイの内の前記少なくとも１つの前記成形面との間に位置決め可能になるように、前記第１および第２の対向するダイの間に介在する前記膨張可能なブラダーと、
前記低温サセプタと、前記第１および第２の対向するダイの内の前記少なくとも１つの前記成形面との間に位置決め可能になるように、前記第１および第２の対向するダイの間に介在する高温サセプタ（１３０Ｂ）と
を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、材料を所望の形状に成形することに関し、更に具体的には、材料を所望の形状に成形するのに使用される工具を成形することに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの材料は、熱と圧力を組み合わせて使用して、所望の形状に成形される。ある材料はしかしながら、熱にさらされた時に、材料を成形するのに使用される工具とは膨張の仕方が異なる傾向にある。成形される材料と、材料を成形するのに使用される工具の熱膨張係数の違いにより、材料に不具合が発生しうる。従って、ある方法では、熱膨張係数の違いを特に緩和するために設計された工具シートが用いられる。上記工具シートを製造するための従来の方法は、困難で、高くつき、時間がかかるものでありうる。
【０００３】
材料を所望の形状に成形するための、ある従来の方法では、材料を加熱するのに誘導加熱が使用される。誘導加熱では通常、材料を加熱し形作るために、特別に形づくられたサセプタが用いられる。上記サセプタを形作るための従来のプロセスもまた、困難で、高くつき、時間のかかるものである。
【発明の概要】
【０００４】
本願の主題は、従来技術の上述した欠点を克服する、工具を成形するための方法及び装置、及び成形された工具を使用して材料を成形するための関連する方法及び装置の実施形態を提供することである。本願の主題は、現在の最先端技術に応じて、また特に、例えば繊維強化複合材料から形成される構成要素等の材料を成形するのに使用される工具を成形するための従来の方法及び装置の欠点に応じて開発されたものである。
【０００５】
幾つかの実施形態によれば、材料を成形するのに使用される工具を成形する第１の方法は、第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。第１のダイと第２のダイの内の少なくとも１つが、所望の形状を有する成形面を含む。第１の方法は更に、第１のサセプタが第２のサセプタと成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される第２のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。加えて、第１の方法は、第２のサセプタが第１のブラダー（ｂｌａｄｄｅｒ）と第１のサセプタとの間に介在するように、第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。また、第１の方法は、第１のサセプタと第２のサセプタとを同時に所望の形状に変形させるために、第１のブラダーを膨張させることを含む。
【０００６】
第１の方法の幾つかの実装態様では、第１のサセプタ材料は第１のキュリー温度を有し、第２のサセプタ材料は第１のキュリー温度よりも低い第２のキュリー温度を有する。第１の方法は更に、第１のブラダーを膨張させる前に、第１のサセプタを少なくとも第１のキュリー温度に誘導を介して加熱するために、第１のサセプタに磁場をかけることを含む。第１のダイと第２のダイは各々、少なくとも１つの電磁コイルによって磁場を生じさせる、埋め込まれた電磁コイルを含む。
【０００７】
第１の方法の特定の実装態様では、第１のサセプタ材料は低炭素鋼であり、第２のサセプタ材料はニッケル−鉄−モリブデン合金である。
【０００８】
幾つかの実装態様によれば、第１の方法は更に、第２のサセプタがコールシートと第１のサセプタとの間に介在し、コールシートが第１のブラダーと第２のサセプタとの間に介在するように、コールシートを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。第１のブラダーを膨張させることにより、第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートが同時に所望の形状に変形する。コールシートは、約７×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料からできていてよい。コールシートはニッケル−鉄合金からできていてよい。
【０００９】
第１の方法の幾つかの実装態様では、第１のサセプタは第１のシートと第２のシートとを含み、第２のサセプタは第１のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在する第３のシートと第４のシートとを含む。コールシートは、第２のサセプタの第３のシートと第４のシートとの間に介在する。第１のブラダーは、第２のサセプタの第３のシートとコールシートとの間に介在する。第１のサセプタを変形させることには、第１のサセプタの第２のシートを所望の形状に変形させることが含まれうる。第２のサセプタを変形させることには、第２のサセプタの第４のシートを所望の形状に変形させることが含まれうる。第１の方法は更に、第１のブラダーを膨張させる前に、第１のダイと第２のダイとの間に、第１のサセプタ、第２のサセプタ、コールシート、及び第１のブラダーを取り囲むために、第１のダイと第２のダイとを互いに向かって移動させることを含みうる。
【００１０】
別の実施形態によれば、複合材料から形成される構成要素を成形する第２の方法は、第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。第１のダイと第２のダイの内の少なくとも１つは、所望の形状を有する成形面を含む。第２の方法は、第１のサセプタが第２のサセプタと成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される第２のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。また、第２の方法は、第２のサセプタがコールシートと第１のサセプタとの間に介在するように、コールシートを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを含む。更に、第２の方法は、コールシートが第１のブラダーと第２のサセプタとの間に介在するように、第１のダイと第２のダイとの間に第１のブラダーを位置決めすることを含む。第２の方法は更に、第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートを同時に所望の形状に変形させるために、第１のブラダーを膨張させることを含む。第１のブラダーを膨張させた後、第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートを所望の形状に変形させるために、第２の方法は、第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外すことを含む。第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外した後に、第２の方法は、コールシートが未固化複合材料と第２のサセプタとの間に介在するように、未固化複合材料を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、未固化複合材料が第２のブラダーとコールシートとの間に介在するように、第２のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることとを含む。更に、第２の方法は、未固化複合材料を所望の形状に変形させるために第２のブラダーを膨張させることを含む。
【００１１】
第２の方法の特定の実装態様では、第１のサセプタ材料は第１のキュリー温度を有し、第２のサセプタ材料は第１のキュリー温度よりも低い第２のキュリー温度を有する。第２の方法は更に、第１のブラダーを膨張させる前に、第１のサセプタを第１のキュリー温度に誘導を介して加熱するために、第１のサセプタに第１の磁場をかけることを含みうる。第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外した後に、第２の方法は更に、第２のブラダーを膨張させる前に、第２のサセプタを第２のキュリー温度に誘導を介して加熱するために、第２のサセプタに第２の磁場をかけることを含む。第１と第２のダイは各々、少なくとも１つの電磁コイルによって第１と第２の磁場を生じさせる、埋め込まれた電磁コイルを含みうる。未固化複合材料は、溶融温度において溶融するように構成されていてよく、第２のキュリー温度は、未固化複合材料の溶融温度と少なくとも同じ高さである。第１のキュリー温度は少なくとも華氏約１４００度であってよく、第２のキュリー温度は華氏約１０００度未満であってよい。
【００１２】
幾つかの実装態様では、未固化複合材料を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めする前に、第２の方法は更に、未固化複合材料を、所望の形状を補完する形状に予め構成することを含む。
【００１３】
第２の方法の特定の実装態様では、第１のブラダーは第１の材料からできており、第２のブラダーは第１の材料とは異なる第２の材料からできている。第１のブラダーは低炭素鋼からできていてよく、第２のブラダーはアルミニウム合金からできていてよい。
【００１４】
第２の方法の別の幾つかの実装態様によれば、コールシートは第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、熱可塑性複合材料は第２のＣＴＥを有する。第１のＣＴＥは、第２のＣＴＥの約０．９倍〜約１．１倍である。
【００１５】
第２の方法の幾つかの実装態様では、第２のサセプタは第１のシートと第２のシートとを含み、コールシートは第２のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在する。第２のブラダーは、第２のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在する。未固化複合材料は、第２のサセプタの第２のシートと第２のブラダーとの間に介在する。
【００１６】
別の実施形態によれば、コールシートと低温サセプタとを同時に所望の形状に成形するための装置が開示されている。コールシートと低温サセプタは、複合材料を所望の形状に成形するように構成されている。本装置は、磁場を生じさせるように構成された電磁コイルを各々有する第１及び第２の対向するダイを含む。第１及び第２の対向するダイの内の少なくとも１つは、所望の形状を有する成形面を含む。本装置はまた、コールシートと低温サセプタが、膨張可能なブラダーと、第１及び第２の対向するダイの内の少なくとも１つの成形面との間に位置決め可能になるように、第１及び第２の対向するダイの間に介在する膨張可能なブラダーも含む。加えて、本装置は、高温サセプタが、低温サセプタと、第１及び第２の対向するダイの内の少なくとも１つの成形面との間に位置決め可能になるように、第１及び第２の対向するダイの間に介在する高温サセプタを含む。
【００１７】
記載される本発明の主題の特徴、構造、利点、及び／又は特性は、一又は複数の実施形態及び／又は実装態様に任意の適切な方式で組み合されうる。本発明の主題にかかる実施形態の深い理解を促すために、後述の記載において、複数の具体的な詳細が提供されている。本発明の主題が、特定の実施形態又は実装態様の特定の特徴、詳細、構成要素、材料、及び／又は方法のうちの一又は複数なしに実施され得ることを、当業者は認識するであろう。その他の場合、すべての実施形態又は実装態様に存在しないことがある追加の特徴及び利点が、特定の実施形態及び／又は実装態様において認識され得る。更に、幾つかの場合、本発明の主題の態様を不明瞭にしないよう、周知の構造、材料、又は工程は詳細に記載又は図示されていない。本発明の主題の特徴及び利点は、後述の記載及び添付の特許請求の範囲によって更に明らかとなるか、或いは、本主題を下記に記載するように実施することにより理解されるであろう。
【００１８】
本主題の利点に対する理解を促進するために、上記で概説した本主題のより具体的な記載が、添付図面に示す特定の実施形態を参照して提供される。これらの図面が本主題の典型的な実施形態のみを図示すると理解し、従って本主題の範囲を限定するものと見なされるべきではない。図面の使用を通し、本主題の更なる特異性及び詳細を記載し説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】装置が製造プロセスの第１の段階にあるところを示す、材料を所望の形状に成形するための装置の一実施形態の概略側面図である。
【図２】装置が製造プロセスの第２の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図３】装置が製造プロセスの第３の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図４Ａ】実質的に未構成の材料を有する、装置が製造プロセスの第４の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図４Ｂ】予め構成された材料を有する、装置が製造プロセスの第４の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図５】装置が製造プロセスの第５の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図６】装置が製造プロセスの第６の段階にあるところを示す、図１の装置の一実施形態の概略側面図である。
【図７】材料を所望の形状に成形するためのプロセスの一実施形態の間の経時的な温度と圧力との比較を示すチャートである。
【図８】成形可能な材料から形成される構成要素を所望の形状に成形する方法の一実施形態の概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本明細書全体で言及される「ある実施形態」、「一実施形態」、又は同様の文言は、実施形態に関連して記載された特定の特徴、構造、又は特性は、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。本明細書全体の「ある実施形態では」、「一実施形態では」という表現及び同様の文言の記載は全て、同じ実施形態を指すものでありうるが必ずしもそうではない。同様に、「実装態様」という語の使用は、本発明の一又は複数の実施形態に関連して記載される特定の特徴、構造、又は特性を有する実装態様を意味するが、特に相互関係を表す指示がなければ、実装態様は一又は複数の実施形態に関連付けられうる。
【００２１】
一実施形態に係る、材料１７０を所望の形状に成形するための装置１００（例えば図４を参照）を示す図１を参照する。装置１００は、第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂとを含む。第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂは、双方向の矢印によって示すように互いに対して移動可能である。更に具体的には、第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂは、第１の部分と第２の部分との間の空間１１８を取り囲むために互いに向かって移動可能であり、第１の部分と第２の部分との間の空間１１８を開けるために互いから離れるように移動可能である。図示していないが、装置１００の第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂの互いに対する移動は、例えば当技術分野において周知の油圧式アクチュエータ又は空気圧式アクチュエータ等の一又は複数のアクチュエータによって促進されうる。本明細書に定義するように、材料１７０は様々な材料の任意のものから作られた構成要素である。従って、材料１７０への言及は、例えば様々な材料の任意のものから作られたシート等の構造への言及であって、それ自体の材料の種類に言及しているわけではない。装置１００と関連する方法３００により、材料１７０が未成形の構成要素から成形された構成要素へ成形される。
【００２２】
第１の部分１１０Ａは第１の又は上位のダイ１１２Ａを含み、第２の部分１１０Ｂは第２の又は下位のダイ１１２Ｂを含む。上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂは各々、例えば鋳造、造形、機械加工等の様々な製造技術の任意のものを使用して、例えばセラミック、金属、誘電体、絶縁体、及びこれらの組み合わせ等の様々な材料の任意のものから作られていてよい。一実施形態では、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂはいずれも、鋳造技術を使用してセラミック材料から作られる。上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂは、互いに嵌合して空間１１８を密閉するそれぞれの接合面１１３Ａ、１１３Ｂを含む。接合面１１３Ａ、１１３Ｂは、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂそれぞれの成形面１１６Ａ、１１６Ｂ又はツール面を囲んでいる。成形面１１６Ａ、１１６Ｂはそれぞれ、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂに成形され、上位のダイと下位のダイとの間の空間１１８のサイズと形状を画定する。空間１１８が密閉されると、例えば上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂが閉じた時に、成形面１１６Ａ、１１６Ｂは空間１１８のサイズと形状のみを画定する。
【００２３】
成形面１１６Ａ、１１６Ｂの内の少なくとも１つは、成形される材料１７０の所望の最終形状に対応する所望の形状を有する。つまり、成形面１１６Ａ、１１６Ｂの内の少なくとも１つの形状は、材料１７０が所望の形状に作られるように構成されている。図１の例示の実施形態では、下位のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ｂが所望の形状を有するように形作られる。図示したように、成形面１１６Ｂは、材料１７０に対応する湾曲部分が作られるように、湾曲している（例えば非平面である）。例示的な実施形態では、上位のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ａは、上位と下位のダイの間の材料の変形又は膨張を制限する抑制面として機能する。しかしながら、例示的な実施形態の成形面１１６Ａの形状は、成形される材料１７０の形状に影響を及ぼさない。他の実施形態では、上位のダイ１１２Ａの成形面１１６Ａは、材料１７０が所望の形状に作られるように所望の形状を有しうる。又は、代替実施形態では、上位と下位のダイ１１２Ａ、１１２Ｂの成形面１１６Ａ、１１６Ｂはいずれも、２つの分離した材料１７０それぞれの所望の最終形状に対応する所望の形状を有する。つまり、下記のように、装置１００は、上位のダイ１１２Ａの成形面１１６Ａを使用して一方の材料１７０を、下位のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ｂを使用して別の材料１７０を成形するのと同時に成形するように構成されうる。
【００２４】
装置１００の第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂの内の少なくとも１つは、磁場を生じさせるように動作可能な一又は複数の電磁コイルを含む。例示の実施形態では、第１の部分１１０Ａは複数の電磁コイル１１４Ａを含み、第２の部分１１０Ｂは複数の電磁コイル１１４Ｂを含む。特定の実装態様では、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは各々、完全で十分機能する電磁コイルである。しかしながら、幾つかの実装態様では、第１の部分１１０Ａの各電磁コイル１１４Ａは電磁コイルの一部分（例えば第１の半分）であり、第２の部分１１０Ｂの各電磁コイル１１４Ｂは電磁コイルの別の部分（例えば第２の半分）である。第１の部分１１０Ａと第２の部分１１０Ｂが合わさると、各電磁コイル１１４Ａ又は第１の半分がそれぞれの電磁コイル１１４Ｂ又は第２の半分と嵌合して、十分に機能する電磁コイルが形成される。
【００２５】
電磁コイルの一部分を成形するのかと、あるいは電磁コイル全体を成形するのかにかかわらず、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは各々磁場を発生させるように、幾つかの実施形態おいては他の電磁コイルとは独立して動作可能である、又は他の実施形態においては他の電磁コイルと共依存的に動作可能である。電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは各々、様々な電磁コイルの任意のものの全体、又は一部分であってよい。一般に、電磁コイルは、コイル状、螺旋状、又はへリックス（ｈｅｌｉｘ）状に形作られた導電体を含む。例えば、一実装態様では、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは各々、例えば水冷式の銅製チューブ等の銅製の軽度引抜チューブからできている。電流がコイル状の導電体を通過すると、コイル状の導電体から離れるように電場が引き起こされる。電磁コイルによって生じる電場（例えば磁束）の強度は、コイル状の導電体に印加される電流の強さに依存する。
【００２６】
電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂはそれぞれ、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂに連結されている。幾つかの実施形態では、図示したように、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂはそれぞれ上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂ内に組み込まれている。例えば、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂは、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂそれぞれを受け入れるために複数の空洞を含みうる。図示したように、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂに各々形成された空洞、従って電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは、ダイの成形面１１６Ａ、１１６Ｂの湾曲に基づいてダイに位置決めされうる。より具体的には、空洞及び電磁コイルは、ダイの湾曲面の形状を補完するように、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂに配置される。このように、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂは、成形面の湾曲に係らず、成形面１１６Ａ、１１６Ｂから離れるように均一な距離に位置決めされている。
【００２７】
図示していないが、装置１００は、コントローラ、電源、及びアクチュエータに動作可能に連結されうる。コントローラは、電源とアクチュエータの動作を制御することによって装置１００の動作を制御する。電源は、電力線を介して電磁コイルに電力を供給するために、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂに動作可能に連結されうる。電力は、幾つかの一般的な実装態様においては６０Ｈｚから３０ｋＨｚの周波数、更に特定の実装態様においては１ｋＨｚから３ｋＨｚの周波数を有する交流電流であってよい。電源は、コントローラによって指示されたように、電磁コイル１１４Ａと１１４Ｂへの電力信号を変調するモジュレータを含みうる。電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂへの電力信号を変調することにより、コントローラは、電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂによって生じた磁場の持続期間と強度を制御する。コントローラはまた、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂの開閉を制御するためにアクチュエータにも動作可能に連結されている。
【００２８】
コントローラは、カスタムＶＬＳＩ回路又はゲートアレイを含むハードウェア回路、例えば論理チップ、トランジスタ、又は他のディスクリートコンポーネントなどの市販の半導体として実装され得る。更にコントローラはまた、例えばフィールドプログラマブルゲートアレイ、プログラマブルアレイ論理、プログラマブル論理デバイスなどのプログラマブルハードウェアデバイスに実装され得る。コントローラはまた、様々なタイプのプロセッサによって実行するためのソフトウェアに実装され得る。コントローラは、例えば、一又は複数のコンピュータ命令の物理的ブロック又は論理的ブロックを含み、これらは例えば、オブジェクト、手順、又は機能として整理され得る。しかしながら、コントローラの実行可能物（ｅｘｅｃｕｔａｂｌｅｓ）は、物理的に共に位置している必要はなく、異なる位置に記憶されて論理的に集められるとモジュールを構成しモジュールの規定の目的を達成する、異種の（ｄｉｓｐａｒａｔｅ）命令を含み得る。
【００２９】
一般に、装置１００は、第２のサセプタとは異なる構成の第１のサセプタ１３０と、第１のブラダー１５０とを使用して、第２のサセプタ１４０を所望の形状に成形するように構成されている。装置１００は次に、第２のサセプタ１４０と第２のブラダー１５２（例：図４Ａ及び４Ｂを参照）とを用いて、材料１７０を所望の形状に成形する。加えて、材料１７０の熱膨張係数（ＣＴＥ）が比較的低い幾つかの実施形態では、装置１００は、コールシート１６０を第２のサセプタ１４０と同時に所望の形状に成形するように構成されている。装置１００は次に、コールシート１６０と第２のサセプタ１４０を両方用いて、材料１７０を所望の形状に成形しうる。第２のサセプタ１４０とコールシート１６０は各々、製造プロセスにおいて材料１７０を成形するための工具シートとして定義されうる。
【００３０】
図１及び８を参照する。ツールリングシートを成形する方法３００の一実施形態によれば、３１０において、第１のサセプタ１３０が、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ａと１１６Ｂとの間に位置決めされる。次に、３２０において、方法３００は、第１のサセプタ１３０が、第２のサセプタと、所望の形状を有する第１と第２のダイの成形面（例えば図１の成形面１１６Ｂ）との間に介在するように、第２のサセプタ１４０を第１のダイ１１２Ａの成形面１１６Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ｂとの間に位置決めすることを含む。
【００３１】
第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０は各々、第１と第２のサセプタをそれぞれまとめて画定する上位と下位のシートを含む。各シートは、シートの幅又は長さよりも大幅に小さい厚さを有する実質的にシート状の形状を有しうる。第１のサセプタ１３０は、上位のシート１３０Ａと下位のシート１３０Ｂとを含み、第２のサセプタ１４０は同様に、上位のシート１４０Ａと下位のシート１４０Ｂとを含む。例示の実施形態では、３２０において成形面１１６Ａと１１６Ｂとの間に第２のサセプタ１４０を位置決めすることは、第１のサセプタ１３０の下位のシート１３０Ｂが第２のサセプタの下位のシート１４０Ｂと下位のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ｂとの間に介在するように、第２のサセプタの下位のシート１４０Ｂを位置決めすることと、第１のサセプタの上位のシート１３０Ａが第２のサセプタの上位のシートと上位のダイ１１２Ａの成形面１１６Ａとの間に介在するように、第２のサセプタの上位のシート１４０Ａを位置決めすることとを含む。幾つかの実装態様では、第１と第２のサセプタそれぞれの上位と下位のシートは、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂとの間に位置決めされた（例えば積み重ねられた）時に、互いに連結される、又は互いに当接する。しかしながら、図１に示すように、他の実装態様では、第１と第２のサセプタそれぞれの上位と下位のシートは、上位のダイ１１２Ａと下位のダイ１１２Ｂとの間に位置決めされた時は互いに連結されていない、又は互いに当接していないが、下に説明するように、第１と第２のサセプタの成形後には互いに連結されている、又は互いに当接している。
【００３２】
第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０、及びサセプタの上位及び下位のシートは各々、磁場の存在下で電磁誘導を介して熱を発生させる導電性及び熱伝導性材料からできている。幾つかの実施形態では、第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０は鉄鋼材からできている。より具体的には、特定の実装態様において、第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０は、サセプタが既定の閾値又はキュリー温度に到達するまで、磁場の存在下で熱の上昇を発生させる強磁性材料からできている。上記サセプタは、スマートサセプタとして定義されうる。スマートサセプタの部分がキュリー温度に達すると、これらの部分の磁気浸透性はキュリー温度において一致する（すなわちサセプタが常磁性体となる）。この磁気浸透性の低下には２つの効果がある。第１に、磁気浸透性の低下により、キュリー温度におけるこれらの部分での熱の発生が抑えられる。第２に、磁気浸透性の低下により、磁束が低温部分にシフトし、キュリー温度を下回るこれらの部分がより迅速にキュリー温度に加熱される。従って、第１のサセプタ１３０と第２のサセプタ１４０の熱均一性は、サセプタにかかる磁場に係らず、サセプタを形作る材料を選択することによって達成されうる。
【００３３】
ある実施形態によれば、サセプタ１３０、１４０は各々、磁気浸透性材料の層又はシートである。サセプタ１３０、１４０を構成している磁気浸透性材料は、サセプタそれぞれのキュリー温度よりも高い温度に加熱された時に、磁気浸透性がおおよそ１０分の１に低下する強磁性材料を含みうる。上記のような臨界温度における浸透性の大幅な低下により、サセプタの温度制御、そして結果的に、更に詳しく下に説明するように、方法３００の間に所望の形状に成形される第２のサセプタ１４０、コールシート１６０、及び材料１７０の温度制御がしやすくなる。強磁性材料は、鉄、コバルト、ニッケル、ガドリニウム、及びジスプロニウム及びそれらの合金を含みうる。サセプタ１３０、１４０の強磁性材料の材料組成は、サセプタ１３０、１４０が電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂによって発生した磁場（例えば電磁エネルギー）に応答して加熱される設定温度点が生じるように選択される。これに関して、サセプタ１３０、１４０は、材料が強磁性相と常磁性相間で遷移するサセプタのキュリー点により、サセプタが誘導加熱される設定温度点が定義されるように、構成されうる。
【００３４】
サセプタ１３０、１４０の強磁性材料は、サセプタのキュリー温度が異なったものとなるように選択される。より具体的には、第１のサセプタ１３０の材料は、第２のサセプタ１４０の材料よりも高いキュリー温度を有する。従って、第１のサセプタ１３０は、高温サセプタと見なされ、第２のサセプタ１４０は低温サセプタと見なされる。サセプタ１３０、１４０の材料、及び関連するキュリー温度は、所望の形状に変形する工具シートと材料１７０の所望の変形温度に従って選択される。例えば、第１のサセプタ１３０の材料は、第２のサセプタ１４０とコールシート１６０の所望の変形温度に対応する（例えばおおよそ同じ、あるいは少なくとも同じ高さの）キュリー温度を有するように選択される。同様に、第１のサセプタ１３０の材料は、材料１７０の所望の変形温度に対応する（例えばおおよそ同じ、あるいは少なくとも同じ高さの）キュリー温度を有するように選択される。第２のサセプタ１４０とコールシート１６０の所望の変形温度は、第２のサセプタの温度に関連づけることができ、第２のサセプタとコールシートの変形が望ましく効率的に起こりうるように、コールシートが十分に軟化される、又は弱化される。ある特定の実装態様によれば、第２のサセプタ１４０とコールシート１６０の所望の変形温度は、第２のサセプタとコールシートの強さの５０ｋｓｉの低下又は強さの５０％の低下に関連付けられる温度である。対照的に、材料１７０の所望の変形温度は、例えば材料の熱可塑性マトリクスの溶融温度等の材料の溶融温度に関連付けられうる。
【００３５】
第１のサセプタ１３０は、一回使用した後に廃棄されるように構成された比較的安価で使い捨ての材料からできている。幾つかの実施形態では、第１のサセプタ１３０は、低炭素鋼、又は他の同様の材料からできている。第１のサセプタ１３０の材料は、例えば幾つかの実装態様において華氏約１０００度〜華氏約１５００度、又は他の実装態様において少なくとも華氏約１４００度等の比較的高いキュリー温度を有する。
【００３６】
対照的に、第２のサセプタ１４０は、繰り返し使用するように構成された比較的高価な材料からできている。幾つかの実施形態では、第２のサセプタ１４０は、ニッケル−鉄−モリブデン合金（例えばペンシルバニア州レディングのカーペンターテクノロジー社製のＨｙＭｕ８０（登録商標））、又は他の同様の材料からできている。第２のサセプタ１４０の材料は、例えば幾つかの実装態様において華氏約７００度〜華氏約１０００度、又は他の実装態様において最大華氏約１０００度〜華氏約７５０度等の比較的低いキュリー温度を有する。
【００３７】
任意選択的に、方法３００はまた、第２のサセプタ１４０がコールシートと第１のサセプタ１３０との間に介在するように、３３０においてコールシート１６０を第１のダイ１１２Ａの成形面１１６Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ｂとの間に位置決めすることも含む。更に具体的には、第２のサセプタ１４０の下位のシート１４０Ｂが、コールシートと、第１のサセプタ１３０の下位のシート１３０Ｂとの間に介在する。コールシート１６０は、シートの幅又は長さよりも大幅に小さい厚さを有する実質的にシート状の形状を有する。
【００３８】
例えばコールシート１６０等のコールシートはこのように、材料１７０と同様のＣＴＥを有する材料１７０に隣接する層を提供するために、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間に位置決めされ、その後成形される。材料１７０が大幅に異なるＣＴＥを有する工具シートに隣接して位置決めされる時に、材料の成形中の工具シートと材料１７０の膨張が不均一であるために、材料１７０の折れ、皺、又は他の欠陥が生じうる。材料１７０のこのような欠陥を防ぐために、第２のサセプタ１４０が材料１７０とは大幅に異なるＣＴＥを有する場合、上に定義したように、材料１７０に隣接する工具シートとして機能するコールシート１６０が位置決めされうる。従って、材料１７０のＣＴＥに対応する（例えば実質的に一致する又は等しい）ＣＴＥを有するような、コールシート１６０の材料が選択される。幾つかの実装態様では、コールシート１６０のＣＴＥは、材料１７０のＣＴＥの約０．９〜約１．１倍である。熱可塑性樹脂と複合繊維から形成される材料１７０は通常低いＣＴＥを有するが、第２のサセプタ１４０の材料はそれと比較して高いＣＴＥを有する傾向にあり、上記材料１７０を所望の形状に成形するにはコールシート１６０が望ましい場合がある。しかしながら、材料のＣＴＥが第２のサセプタ１４０のＣＴＥと同様である、例えば金属及び金属合金等の材料１７０については、コールシート１６０は必要でない場合がある。
【００３９】
コールシート１６０は、材料１７０のＣＴＥに対応するＣＴＥを有する様々な材料の任意のものから形成されていてよい。コールシート１６０は繰り返し使用するように構成されているため、コールシート１６０の材料は比較的高い耐久性も有する。一実装態様では、コールシート１６０は、ニッケル−鉄合金（例：コロラド州デンバーのリスチール社製Ｉｎｖａｒ４２（登録商標））からできている。コールシート１６０の材料は、幾つかの実装態様では、例えば約４×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ〜約９×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ、他の実装態様では、７×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ未満等の比較的低いＣＴＥを有する。
【００４０】
方法３００は加えて、３４０において、コールシート１６０が第１のブラダー１５０と第２のサセプタ１４０との間に介在するように、第１のブラダー１５０を第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ａと１１６Ｂとの間に位置決めすることを含む。より具体的には、コールシート１６０は、第１のブラダー１５０と、第２のサセプタ１４０の下位のシート１４０Ｂとの間に介在する。コールシート１６０が使用されない場合、第１のブラダー１５０は、第２のサセプタ１４０が第１のブラダー１５０と第１のサセプタ１３０との間に直接介在するように位置決めされる。第１のブラダー１５０は、側壁間に画定される実質的な空洞内部１７１（例：図２参照）を画定する、対向する側壁１５０Ａ、１５０Ｂを含む。空洞内部１７１は、流体管１２２を介して空気圧供給源１２０から流体を受け入れるように構成されている１つの開口部１５４以外は密閉されている。図２の方向矢印によって示すように、空気圧供給源１２０からの流体は、開口部１５４を通って空洞内部１７１に入り、第１のブラダー１５０を膨張させる。流体は、例えば空気又は他の気体等の様々な流体の任意のものであってよい。
【００４１】
第１のブラダー１５０は、１回使用した後に廃棄されるように構成された比較的に安価な使い捨ての材料からできている。幾つかの実施形態では、第１のブラダー１５０は低炭素鋼、又は他の同様の材料からできている。第１のブラダー１５０の材料は一般に、低温では剛性で変形不能であり、高温では柔軟性があり変形可能である。従って、低温においては、第１のブラダー１５０は膨張不能（すなわち、名目上膨張不能）であるが、高温においては第１のブラダー１５０は、中空内部１７０の区域を広げ、空間１１８内で第１のブラダーを外の方へ拡張するように膨張可能である。
【００４２】
図２と図８を参照する。方法３００は更に、３５０において第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、及びコールシート１６０を所望の形状に変形させるために、第１のブラダー１５０を膨張させることを含む。第１のブラダー１５０を膨張させる前に、図２に示すように、接合面１１３Ａ、１１３Ｂを嵌合させて、空間１１８を密閉するために、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂを互いに向かって移動させる。第１のブラダー１５０を膨張させることは、第１のブラダー内の圧力が所望の圧力に達するまで、流体を第１のブラダーの空洞内部１７１に導入することを含む。所望の圧力は、幾つかの実施形態では、約１００〜３００ｐｓｉであってよい。
【００４３】
空洞内部１７１内の圧力により、第１のブラダー１５０が外の方へ拡張して、第２のサセプタ１４０とコールシート１６０に外向きの圧力がかかる。第２のサセプタ１４０とコールシート１６０上の圧力は、第１のサセプタと第２のサセプタとコールシートとの間の接触を介して第１のサセプタ１３０に伝わる。第１のブラダー１５０を介して、第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、及びコールシート１６０上に直接又は間接的に作用する外向きの圧力により、第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートが外の方へ変形する。第１のサセプタ１３０は、第１のサセプタ１３０の変形を妨げて形作る成形面１１６Ａ、１１６Ｂと接触するまで外の方へ変形する。言い換えれば、外向きの圧力により、第１のサセプタ１３０が成形面１１６Ａ、１１６Ｂに押し付けられて、成形面１１６Ａ、１１６Ｂの形状を取るように変形する。同様に、第２のサセプタ１４０が第１のサセプタ１３０に押し付けられて、第１のサセプタ１３０の形状を取るように変形する。同様に、コールシート１６０が第２のサセプタ１４０（例えば第２のサセプタの下位のシート１４０Ｂ）に押し付けられて、第２のサセプタ１４０の形状を取るように変形する。このように、第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、及びコールシート１６０が、成形面１１６Ｂの形状に対応する所望の形状に変形する。第１のブラダー１５０内の圧力は、例えば中空内部１７１又は開口部１５４と流体連結している排気バルブ等を介して、時と共に徐々に解放されうる。
【００４４】
第１のブラダー１５０の膨張前、及び膨張している最中に、第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、及びコールシート１６０を変形しやすい状態に、また第１のブラダー１５０を膨張しやすい状態に変換するために、第１のサセプタ、第２のサセプタ、第１のブラダー、及びコールシートは、第１のサセプタ、第２のサセプタ、第１のブラダー、及びコールシートを軟化させ弱化させるために加熱される。第１のサセプタ１３０、コールシート１６０、及び第１のブラダー１５０を加熱するために、十分な強度と持続時間で磁場を第１のサセプタにかけることによって、第１のサセプタ１３０を第１のサセプタのキュリー温度まで誘導を介して加熱する。上述したように、一又は複数の電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂを起動させることによって、磁場が生じる。第１のサセプタ１３０からの熱は、第２のサセプタ１４０に誘導を介して伝達される。同様に、第２のサセプタ１４０からの熱が、コールシート１６０に誘導を介して伝達される。また、第２のサセプタ１４０とコールシート１６０の両方からの熱が第１のブラダー１５０に伝達される。徐々に、第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、第１のブラダー１５０、及びコールシート１６０の温度が、変形しやすい温度に達する。第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、第１のブラダー１５０、及びコールシート１６０の変形しやすい温度は、第１のサセプタのキュリー温度以下であってよい。
【００４５】
図７を参照する。一実施形態によれば、チャート２００は、時間と、サセプタの温度Ｔ及び第１のブラダー１５０内の圧力との対比を含む。第１のサセプタ１３０の温度に関しては、温度Ｔのグラフ表示２０２において、第１のサセプタ１３０の温度が加熱プロセス開始時の初期温度から第１の時間ｔ１の温度Ｔ１に一定して上昇することが示されている。本実施形態では、温度Ｔ１は、第１のサセプタ１３０のキュリー温度と等しくてよい。第１のサセプタ１３０は、第１の時間ｔ１から、第１のサセプタ１３０の温度Ｔが第４の時間ｔ４まで一定に低下する第２の時間ｔ２まで、温度Ｔ１に安定して保たれる。工程では、磁場を生じさせるために、加熱プロセス開始時から電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂが起動され、電磁コイルの動作が停止され、第１のサセプタ１３０が冷却される第２の時間ｔ２まで起動したままである。
【００４６】
第１のブラダー１５０内の圧力に関しては、圧力Ｐのグラフ表示２０４において、第１のブラダー内の圧力が第１の時間ｔ１の前後から第１の圧力Ｐ１へ上昇することが示されている。第１のブラダー１５０の圧力は一時、第１のブラダーの圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２に低下する第２の時間ｔ２まで、第１の圧力Ｐ１に安定して保たれる。次に、第１のブラダー１５０の圧力は、圧力が第３の圧力Ｐ３に低下する第３の時間ｔ３まで、第２の圧力Ｐ２のままである。第１のブラダー１５０の圧力は、圧力が環境気圧に低下する第４の時間ｔ４まで、第３の圧力Ｐ３のままである。単なる例として、一実装態様では、第１の圧力Ｐ１は約２５０ｐｓｉであり、第２の圧力Ｐ２は約５０ｐｓｉであり、第３の圧力Ｐ３は約１０ｐｓｉである。
【００４７】
図６と図８を参照する。第１のサセプタ１３０、第２のサセプタ１４０、及びコールシート１６０を所望の形状に変形させるために第１のブラダー１５０を膨張させた後に、方法３００は３６０において、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間から第１のサセプタ１３０と第１のブラダー１５０とを取り外すことを含む。第１のサセプタ１３０と第１のブラダー１４０を取り外す前に、図３に示すように、空間１１８が開くように第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂを互いから離れるように移動させる。第１のサセプタ１３０と第１のブラダー１５０は、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂから取り外す前に冷却させうる。幾つかの実装態様では、冷却プロセスを早めるために第１のサセプタ１３０と第１のブラダー１５０を強制的に冷却させうる。図３に示すように、３６０において第１のサセプタ１３０と第１のブラダー１５０を取り外した後に、所望の形状に変形された第２のサセプタ１４０とコールシート１６０が第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間に残る。
【００４８】
図４Ａと図８を参照する。方法３００は３７０において、コールシートが材料と第２のサセプタ１４０との間に位置決めされるように、成形される材料１７０を第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ａ、１１６Ｂの間に位置決めすることを含む。より具体的には、コールシート１６０が、材料１７０と、第２のサセプタ１４０の下位のシート１４０Ｂとの間に介在する。材料１７０は、単一層、又は多層のシートの形態であってよい。従って、材料１７０の厚さは、材料の幅又は長さよりも大幅に小さい。下に記載するように、コールシートに対して材料１７０全部を変形させるために、材料１７０の面積は一般に、コールシート１６０の面積を上回ることはない。上述したように、材料１７０は、当技術分野で周知の熱及び圧力下で変形することができる様々な材料の任意のものであってよい。
【００４９】
例示の実施形態では、材料１７０は、例えば繊維状複合材料等の比較的低いＣＴＥを有する材料であり、コールシート１６０を使用する。繊維状複合材料は、マトリクスバインダーにけん濁させた繊維要素又は繊維状の要素を含む。成形された構成要素に成形される前の材料１７０は、装置１００によって固化した複合材料に成形される未固化複合材料であってよい。材料１７０にマトリクスバインダーを予め含浸させて、複合レイアップが形成されうる。繊維は多方向繊維あるいは単方向繊維であってよい。マトリクスバインダーは、熱可塑性又は熱硬化樹脂等のポリマー樹脂であってよく、繊維は、炭素、ガラス、セラミック等の様々な繊維の内の任意のものを含みうる。マトリクスバインダーは、マトリクスバインダーが溶融して材料を固化させる既定の又は予め設定された溶融温度を有する。加えて、材料１７０は繊維状複合材料の１つのシート又は複数のシートを含みうる。熱と圧力下で、マトリクスバインダーが溶融し、未固化の繊維状複合材料１７０が少なくとも部分的に固化する。繊維状複合材料の複数のシートの場合、隣接するシートのマトリクスが共に溶融し、複数のシートが繊維状複合材料の１つのシート又はパネルに固化する。
【００５０】
幾つかの実施形態では、材料１７０は、金属、金属合金、又は超合金等の比較的高いＣＴＥを有する材料であり、コールシート１６０は使用しない。幾つかの特定の実装態様では、材料１７０は、アルミニウム、チタニウム、及びチタンアルミナイドの内の１つである。
【００５１】
図４Ａと図８を再度参照する。方法３００は更に３８０において、材料１７０が第２のブラダー１５２とコールシート１６０との間に介在するように、第２のブラダー１５２を第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂの成形面１１６Ａ、１１６Ｂの間に位置決めすることを含む。より具体的には、材料１７０は、第２のブラダー１５２０とコールシート１６０との間に介在する。材料１７０は、第２のブラダー１５２によって成形される又は固化される前には未構成の、あるいは形作られていない材料として示されている。例えば、材料１７０が第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間に位置決めされた時に、実質的に二次元の平面的な材料シートであってよい。コールシート１６０を使用しない場合、第２のブラダー１５２は、材料１７０が第２のブラダー１５２と第２のサセプタ１４０との間に直接介在するように位置決めされる。第２のブラダー１５２は、側壁間に画定される実質的な中空内部１７２（例えば図５参照）を画定する、対向する側壁１５２Ａ、１５２Ｂを含む。中空内部１７２は、流体管１２２を介して空気圧供給源１２０から流体を受け入れるように構成された１つの開口部１５６以外は、密閉されている。図５における方向矢印で示すように、第２のブラダー１５２を膨張させるために、空気圧供給源１２０から流体が開口部１５６を通って中空内部１７２に入る。第１のブラダー１５０と同様に、流体は例えば空気又は他の気体等の様々な流体の内の任意のものであってよい。
【００５２】
第２のブラダー１５２は、多様な使い方に対して構成された比較的高価な、廃棄不要の材料からできている。幾つかの実施形態では、第２のブラダー１５２はアルミニウム、又は他の同様の材料からできている。第２のブラダー１５２の材料は一般に、低温では剛性で変形不能であり、高温では柔軟性があり変形可能である。従って、低温においては、第２のブラダー１５２は膨張不能であるが、高温においては第２のブラダー１５２は、中空内部１７２の区域を広げ、空間１１８内で第２のブラダーを外の方へ拡張するように膨張可能である。
【００５３】
図５と図８を参照する。方法３００は、３９０において材料１７０を所望の形状に変形させるために、第２のブラダー１５２を膨張させることを含む。第２のブラダー１５２を膨張させる前に、接合面１１３Ａ、１１３Ｂが嵌合して、空間１１８が密閉されるように、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂを互いに近づくように移動させる。第２のブラダー１５２を膨張させることは、第２のブラダー内の圧力が所望の圧力に達するまで、第２のブラダーの中空内部１７２に流体を導入することを含む。第２のブラダー内の所望の圧力は、幾つかの実施形態では、約１００ｐｓｉ〜約３００ｐｓｉであってよい。更に、幾つかの実装態様では、材料１７０を変形させるための第２のブラダー１５２内の所望の圧力は、第２のサセプタ１４０とコールシート１６０を変形させるための第１のブラダー１５０内の所望の圧力を下回るものでありうる。
【００５４】
中空内部１７２内の圧力により、第２のブラダー１５２が外の方へ拡張し、材料１７０に外向きの圧力がかかる。第２のブラダー１５２を介して材料１７０に作用する外向きの圧力により、材料が外の方へ変形する。材料１７０は、材料１７０の変形を阻止し形作るコールシート１６０の表面と接触するまで、外の方へ変形する。つまり、外向きの圧力により、材料１７０が所望の形状を有するコールシート１６０の表面に押し付けられ、材料が、コールシート１６０の所望の形状を取るように変形する。このように、材料１７０は、成形面１１６Ｂの形状に対応する所望の形状に変形する。第２のブラダー１５２内の圧力は、中空内部１７２と流体連結している排気バルブ等を介して、時と共に徐々に解放されうる。コールシート１６０がない実施形態においては、第２のブラダー１５２の膨張により、材料１７０は第２のサセプタ１４０の下位のシート１４０Ｂの表面に押し付けられる。
【００５５】
図４Ａと対照的に、図４Ｂに示すように、第２のブラダー１５２によって成形される又は固化される前に、材料１７０を予め構成する、又は形作ることが可能である。例えば、材料１７０は、第１のダイ１１４Ａと第２のダイ１１４Ｂとの間に位置決めされた時に、実質的に三次元の湾曲した材料シートであってよい。上記実施形態では、第２のブラダー１５２の膨張は主に、材料１７０を形作るというよりも材料を固化させる働きをする。第２のブラダー１５２は、予め構成された材料１７０が第１のダイ１１４Ａと第２のダイ１１４Ｂとの間に位置決めされる前、又はその最中に、完全に膨張したままでありうる、又は少なくとも部分的に膨張したままでありうる。このように、１つの材料１７０が固化された後、次の材料を固化する前に、第２のブラダー１５２を完全にしぼませる必要がない。
【００５６】
第２のブラダー１５２の膨張前、及び膨張している最中に、材料１７０を変形しやすい状態に、第２のブラダー１５２を膨張しやすい状態に変換するために、材料と第２のブラダーは、材料と第２のブラダーを軟化させ弱化させるために加熱される。材料１７０と第２のブラダー１５２を加熱するために、磁場を十分な強度と持続時間で第２のサセプタにかけることによって、第２のサセプタ１４０を第２のサセプタのキュリー温度まで誘導を介して加熱する。上述したように、一又は複数の電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂを起動させることによって、磁場が生じる。第２のサセプタ１４０からの熱は、材料１７０に誘導を介して伝達される。同様に、第２のサセプタ１４０からの熱が、第２のブラダー１５２に誘導を介して伝達される。徐々に、第２のサセプタ１４０、第２のブラダー１５２、及び材料１７０の温度が、変形しやすい温度に到達する。第２のサセプタ１４０、第２のブラダー１５２、及び材料１７０の変形しやすい温度は、第２のサセプタのキュリー温度以下であってよい。
【００５７】
図７を参照する。第２のサセプタ１４０の温度に関しては、温度Ｔのグラフ表示２０２において、第２のサセプタの温度が加熱プロセス開始時の初期温度から第１の時間ｔ１の温度Ｔ１に一定に上昇することが示されている。本実施形態では、温度Ｔ１は、第２のサセプタ１４０のキュリー温度と等しくてよい。第２のサセプタ１４０は、第１の時間ｔ１から、第２のサセプタ１４０の温度Ｔが第４の時間ｔ４まで一定に低下する第２の時間ｔ２まで、温度Ｔ１に安定して保たれる。工程では、磁場を生じさせるために、加熱プロセス開始時から電磁コイル１１４Ａ、１１４Ｂが起動され、電磁コイルの動作が停止され、第２のサセプタ１４０が冷却される第２の時間ｔ２まで起動されたままである。
【００５８】
第２のブラダー１５２内の圧力に関しては、圧力Ｐのグラフ表示２０４において、第２のブラダー内の圧力が第１の時間ｔ１の前後から第１の圧力Ｐ１へ上昇することが示されている。第２のブラダー１５２の圧力は一時、第２のブラダーの圧力Ｐが第２の圧力Ｐ２に低下する第２の時間ｔ２まで、第１の圧力Ｐ１に安定して保たれる。次に、第２のブラダー１５２の圧力は、圧力が第３の圧力Ｐ３に低下する第３の時間ｔ３まで、第２の圧力Ｐ２に保たれる。第２のブラダー１５２の圧力は、圧力が環境気圧に低下する第４の時間ｔ４まで、第３の圧力Ｐ３に保たれる。単なる例として、一実装態様では、第１の圧力Ｐ１は約２００ｐｓｉであり、第２の圧力Ｐ２は約５０ｐｓｉであり、第３の圧力Ｐ３は約１０ｐｓｉである。
【００５９】
図６と図８を参照する。材料１７０を所望の形状に変形させるために第２のブラダー１５２を膨張させた後に、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間から材料が取り外されうる。図６に示すように、材料１７０を取り外す前に、空間１１８が開くように第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂを互いから離れるように移動させる。材料１７０は、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂから取り外す前に冷却させうる。幾つかの実装態様では、冷却プロセスを早めるために材料１７０を強制的に冷却させうる。
【００６０】
材料１７０が成形された後に、別の材料を成形するために第２のブラダー１５２が再利用されうる。第２のブラダー１５２は、材料１７０が取り外されている間、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間に残りうる。あるいは、第２のブラダー１５２は、材料１７０を取り外す前に取り外してもよいが、材料を取り外した後にまた、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間に再位置決めされる。幾つかの実装態様では、冷却される時に、膨張した後の第２のブラダー１５２が実質的に膨張する前と同じ形状を有するように、第２のブラダーを冷却前にしぼませる。その後冷却された第２のブラダー１５２は再加熱され、再膨張して別の材料１７０を成形しうる（すなわち、別の材料に対して方法３００のステップ３７０〜３９０が繰り返される）。
【００６１】
一般に、図１と図４Ａに示すように、第１のダイ１１２Ａと第２のダイ１１２Ｂとの間の構成要素は、一方の構成要素が一又は複数の隣接する構成要素に直接隣接する又は当接するように、互いに積み重なっている。つまり、幾つかの実施形態では、図１と図４Ａに示す構成要素間に中間の構成要素がないということである。しかしながら、他の実施形態では、中間の構成要素又は層が、図１と図４Ａに示す構成要素の２以上の隣接する構成要素間に介在しうる。
【００６２】
上述の記載において、「上」「下」「上方」「下方」「水平」「垂直」「左」「右」「上部」「下部」などの特定の表現が用いられていることがある。これらの語が存在する場合、これらは、相関関係を取り扱う際に説明に何らかの明確性をもたらすために用いられている。しかしながら、これらの語に絶対的な関係、位置、及び／又は向きを含意させる意図はない。例えば、ある物体に関して、単純にこの物体の上下を逆にすることで「上方の」表面が「下方の」表面となり得る。それでもなおこれは同じ物体である。更に、「含む」「備える」「有する」などの語及びこれらの変化形は、そうでないと明示的に記載のない限り、「〜を含むがそれらに限定されない」ことを意味する。列挙されたアイテムは、別途明示的な記載のない限り、それらアイテムのうちの任意のもの又はすべてが互いを排除する及び／又は互いを含むものであることを含意しない。「１つの（ａ）」「１つの（ａｎ）」及び「（ｔｈｅ）」などの語は、別途明示的な記載のない限り、「一又は複数の」も表現する。更に、「複数」の語は「少なくとも２つ」と定義され得る。
【００６３】
更に、本明細書における、１つの要素が他の要素に「結合される」ことは、直接的な結合及び間接的な結合を含み得る。直接的結合は、１つの要素が他の要素と結合しており及び他の要素と何らかで接触していることと定義され得る。間接的結合は、互いに直接的に接触しておらず、結合された要素間で一又は複数の追加の要素を有する、２つの要素間の結合と定義され得る。更に、本明細書で使用する、１つの要素を他の要素に固定することは、直接的な固定及び間接的な固定を含み得る。更に、本明細書で使用する、「隣接」は必ずしも接触を表さない。例えば、１つの要素が他の要素に、要素に接触することなく隣接し得る。
【００６４】
本明細書で使用されるように、列挙されたアイテムと共に使用される「〜のうちの少なくとも１つ」という表現は、列挙されたアイテムのうちの一又は複数の種々の組み合わせが使用可能であり、かつ、列挙されたアイテムのうち１つだけあればよいということを意味する。アイテムとは、特定の物体、物品、又はカテゴリのことでありうる。すなわち、「〜のうちの少なくとも１つ」は、アイテムの任意の組み合わせ、あるいはいくつかのアイテムが列挙から使用されうることを意味するが、列挙されたアイテムの全てが必要なわけではない。例えば、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、例えば、「アイテムＡ」、「アイテムＡとアイテムＢ」、「アイテムＢ」、「アイテムＡとアイテムＢとアイテムＣ」、又は「アイテムＢとアイテムＣ」を意味し得る。幾つかの場合には、「アイテムＡ、アイテムＢ、及びアイテムＣのうちの少なくとも１つ」は、例えば、限定するものではないが、「２個のアイテムＡと１個のアイテムＢと１０個のアイテムＣ」、「４個のアイテムＢと７個のアイテムＣ」、又は他の何らかの好適な組み合わせを意味しうる。
【００６５】
別途提示されない限り、「第１」「第２」などの語は、本書では単に符号として使用され、それらの語が表すアイテムに順序的、位置的、又は序列的な要件を課すことは意図していない。更に、例えば「第２」のアイテムへの言及は、例えば「第１」の、又はより小さい数のアイテム、及び／又は、「第３」の、又はより大きい数のアイテムが存在することを、必要とすること、或いは排除することはない。
【００６６】
本明細書に記載の概略フローチャートは一般的に、論理フローチャートとして記載されている。従って、記載の順序及び名付けられたステップは、提供される方法の一実施形態を示す。示される方法の一又は複数のステップもしくはそれらの部分の機能、論理、又は効果と同等の他のステップ及び方法が想起され得る。更に、用いられている形式及びシンボルは、本方法の論理的ステップを説明するために提供されており、本方法の範囲を限定するものではないことが理解されよう。フローチャートにおいて様々なタイプの矢印及び線が用いられうるが、これらに対応する方法の範囲を限定するものではないことが理解されるべきである。実際、幾つかの矢印又はその他の接続部は、本方法の論理的フローのみを示すために用いられうる。例えば、矢印は、記載の方法の列挙されたステップ間において指定されてない期間の待機又は監視を示し得る。更に、具体的な方法が発生する順序は、図示されている対応するステップの順序に厳格に従うこともあるが、従わないこともある。
【００６７】
更に、本発明は下記の条項による実施形態を含む。
【００６８】
条項１．材料を成形するのに使用される工具を成形する方法であって、
第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることであって、第１のダイと第２のダイの内の少なくとも１つが所望の形状を有する成形面を備える、位置決めすることと、
第１のサセプタが第２のサセプタと成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される第２のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
第２のサセプタが第１のブラダーと第１のサセプタとの間に介在するように、第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
第１のサセプタと第２のサセプタとを同時に所望の形状に変形させるために、第１のブラダーを膨張させることと
を含む方法。
【００６９】
条項２．第１のサセプタ材料は第１のキュリー温度を有し、第２のサセプタ材料は第１のキュリー温度よりも低い第２のキュリー温度を有し、本方法は、第１のブラダーを膨張させる前に、第１のサセプタを少なくとも第１のキュリー温度に誘導を介して加熱するために、第１のサセプタに磁場をかけることを更に含む、条項１に記載の方法。
【００７０】
条項３．第１のダイと第２のダイは各々、埋め込まれた電磁コイルを備え、電磁コイルの内の少なくとも１つによって磁場を生じさせる、条項２に記載の方法。
【００７１】
条項４．第１のサセプタ材料は低炭素鋼を含み、第２のサセプタ材料はニッケル−鉄−モリブデン合金を含む、条項１に記載の方法。
【００７２】
条項５．第２のサセプタがコールシートと第１のサセプタとの間に介在し、コールシートが第１のブラダーと第２のサセプタとの間に介在するように、コールシートを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることを更に含み、第１のブラダーを膨張させることにより、第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートが同時に所望の形状に変形する、条項１に記載の方法。
【００７３】
条項６．コールシートは、約７×１０−４ｉｎ／ｉｎ／°Ｆ未満の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有する材料からできている、条項５に記載の方法。
【００７４】
条項７．コールシートはニッケル−鉄合金からできている、条項５に記載の方法。
【００７５】
条項８．第１のサセプタは第１のシートと第２のシートとを備え、
第２のサセプタは第１のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在する第３のシートと第４のシートとを備え、
コールシートは、第２のサセプタの第３のシートと第４のシートとの間に介在し、
第１のブラダーは、第２のサセプタの第３のシートとコールシートとの間に介在し、
第１のサセプタを変形させることは、第１のサセプタの第２のシートを所望の形状に変形させることを含み、
第２のサセプタを変形させることは、第２のサセプタの第４のシートを所望の形状に変形させることを含む、
条項５に記載の方法。
【００７６】
条項９．第１のブラダーを膨張させる前に、第１のダイと第２のダイとの間に、第１のサセプタ、第２のサセプタ、コールシート、及び第１のブラダーを取り囲むために、第１のダイと第２のダイとを互いに向かって移動させることを更に含む、条項５に記載の方法。
【００７７】
条項１０．複合材料から形成される構成要素を成形する方法であって、
第１のサセプタ材料から形成される第１のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることであって、第１のダイと第２のダイの内の少なくとも１つが所望の形状を有する成形面を備える、位置決めすることと、
第１のサセプタが第２のサセプタと成形面との間に介在するように、第２のサセプタ材料から形成される第２のサセプタを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
第２のサセプタがコールシートと第１のサセプタとの間に介在するように、コールシートを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
コールシートが第１のブラダーと第１のサセプタとの間に介在するように、第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートを同時に所望の形状に変形させるために、第１のブラダーを膨張させることと
第１のサセプタ、第２のサセプタ、及びコールシートを所望の形状に変形させるために第１のブラダーを膨張させた後に、第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外すことと、
第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外した後に、
コールシートが未固化複合材料と第２のサセプタとの間に介在するように、未固化複合材料を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
未固化複合材料が第２のブラダーとコールシートとの間に介在するように、第２のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間に位置決めすることと、
未固化複合材料を所望の形状に変形させるために、第２のブラダーを膨張させることと
を含む方法。
【００７８】
条項１１．第１のサセプタ材料は第１のキュリー温度を有し、第２のサセプタ材料は第１のキュリー温度よりも低い第２のキュリー温度を有し、本方法は、第１のブラダーを膨張させる前に、第１のサセプタを第１のキュリー温度に誘導を介して加熱するために、第１の磁場を第１のサセプタにかけることを更に含む、条項１０に記載の方法。
【００７９】
条項１２．第１のサセプタと第１のブラダーを第１のダイと第２のダイとの間から取り外した後、第２のブラダーを膨張させる前に、第２のサセプタを第２のキュリー温度に誘導を介して加熱するために第２の磁場を第２のサセプタにかけることを更に含む、条項１１に記載の方法。
【００８０】
条項１３．第１のダイと第２のダイは各々、組みこまれた電磁コイルを備え、電磁コイルの内の少なくとも１つによって第１の磁場と第２の磁場を生じさせる、条項１２に記載の方法。
【００８１】
条項１４．未固化複合材料は溶融温度で溶融するように構成され、第２のキュリー温度は未固化複合材料の溶融温度と少なくとも同じ高さである、条項１２に記載の方法。
【００８２】
条項１５．未固化複合材料を第１のダイと第２のダイとの間に位置決めする前に、未固化複合材料を所望の形状を補完する形状に予め構成することを含む、条項１０に記載の方法。
【００８３】
条項１６．第１のブラダーが第１の材料からできており、第２のブラダーは第１の材料とは異なる第２の材料からできている、条項１０に記載の方法。
【００８４】
条項１７．第１のブラダーは低炭素鋼からできており、第２のブラダーはアルミニウム合金からできている、条項１６に記載の方法。
【００８５】
条項１８．コールシートは第１の熱膨張係数（ＣＴＥ）を有し、熱可塑性複合材料は第２のＣＴＥを有し、
第１のＣＴＥは、第２のＣＴＥの約０．９〜約１．１倍である、
条項１０に記載の方法。
【００８６】
条項１９．第２のサセプタは、第１のシートと第２のシートとを備え、
コールシートは、第２のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在し、
第２のブラダーは、第２のサセプタの第１のシートと第２のシートとの間に介在し、
未固化複合材料は、第２のサセプタの第２のシートと第２のブラダーとの間に介在している、
条項１０に記載の方法。
【００８７】
条項２０．コールシートと低温サセプタとを同時に所望の形状に成形するための装置であって、コールシートと低温サセプタは複合材料を所望の形状に成形するように構成されており、本装置は、
磁場を生じさせるように構成された電磁コイルを各々備える第１及び第２の対向するダイであって、その内の少なくとも１つが所望の形状を有する成形面を備える、第１及び第２の対向するダイと、
コールシートと低温サセプタが、膨張可能なブラダーと、第１及び第２の対向するダイの内の少なくとも１つの成形面との間に位置決め可能になるように、第１及び第２の対向するダイの間に介在する膨張可能なブラダーと、
高温サセプタが、低温サセプタと、第１及び第２の対向するダイの内の少なくとも１つの成形面との間に位置決め可能になるように、第１及び第２の対向するダイの間に介在する高温サセプタと
を備える装置。
【００８８】
本主題は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の特定の形で実施することができる。前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎず、限定的に解釈してはならない。特許請求の範囲の目的及び均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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【外国語明細書】
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