(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の母材材料による含浸および硬化を含む複数の材料変換工程を単一の制御された製作サイクル内で達成するための処理操作の統合を含んで成るポリマー複合物の成品の製造方法であって、成形操作の箇所（２１）における少なくとも１つの複合物プレフォーム（４５、６７）の元位置最終調製操作を含んでいる製造方法において、
統合成形操作を含み、該統合成形操作は第二の母材機能材料を型に供給して前記複合物プレフォームを少なくとも部分的に囲む工程を含み、前記第二の母材機能材料を供給する操作においては前記複合物の成品の元位置最終硬化のために加圧しており、
前記第二の母材機能材料は、前記複合物プレフォームに対して近硬化静水圧を達成するために、圧媒体として使用される製造方法。
【請求項２】
該統合成形操作はポリマー射出、及び／或いは型圧縮、及び／或いはガス或いは液の注入、及び／或いは中間層押出しを含んで成り、それによって該統合操作の操作圧がプレフォームの該最終硬化を達成するために使われる、請求項１に係る製造方法。
【請求項３】
該複合物プレフォームの初期調製及び／或いは予硬化を含んで成り、該複合物プレフォームの当該初期調製及び／或いは予硬化、該プレフォームの該元位置最終硬化及び該統合成形操作が非中断サイクルの中で実行される、請求項１または２に係る製造方法。
【請求項４】
前記非中断サイクルは、ファイバ基プレフォームの配向、含浸及び予硬化と、該統合成形操作の達成される箇所における予め選定された方向での当該プレフォームの元位置設置とを行うことによるプレフォームを成形するための材料変換工程を含んでおり、前記非中断サイクルはさらに前記統合成形操作を含む、請求項３に係る製造方法。
【請求項５】
該非中断サイクルはファイバ基複合物の含浸と予硬化によって含浸されたトウ・プレフォームを形成する工程、及び加熱手段を含んでいて位置が制御されたノズルによって前記含浸トウ・プレフォームを予め選定された方向において該型に設置する工程を含んで成る、請求項４に係る製造方法。
【請求項６】
前記非中断サイクルが、含浸シート・プレフォームを形成するためにファイバ基複合物を含浸すると共に予硬化する工程を含む請求項４に係る製造方法。
【請求項７】
該統合成形操作は中空構造成品の製造のための内部ガス注入を含んで成り、そして該注入内部ガスが硬化及び／或いは異なる材料フォームの統合から進展されるプロセス誘起応力の解放のために使われる、請求項１から６のいずれか１項に係る製造方法。
【請求項８】
該工程の１つは以下の能力：統合された異なる材料の適合性、統合材料と材料フォーム間の傾斜界面、界面応力の解放、最終成品への表面被覆、及び厚み方向樹脂含浸の能力の少なくとも１つを与えるためにスリットダイ押出しフイルムを硬化用型に導入することを含んで成る、請求項１から７のいずれか１項に係る製造方法。
【請求項９】
請求項１の製造方法に基づいたポリマー及び／或いは複合物の成品の製造のための設備であって、当該設備が少なくとも一つの一定の個所（２１）で少なくとも一つの複合物プレフォーム（４５、６７）を受容するための手段（２０）を有する処理装置（ＩＰＵ）を含む設備において、
前記プレフォームを少なくとも部分的に包囲するように企図された追加の母材機能材料を供給して変形させるために前記成形操作の箇所において作用する手段をさらに含み、前記追加の母材機能材料を処理するための当該手段は複合物の成品の元位置最終硬化のために加圧できるよう配置されていると共に、少なくとも一つの射出手段（２５、２６）、及び／或いは押出し手段（２７）、及び／或いは圧縮手段（２４）、及び／或いは液もしくはガスの注入手段（２８、２９）を含んで成ることを特徴とするポリマー及び／或いは複合物の成品の製造のための設備。
【請求項１０】
多重労役ロボット装置（ＭＴＲ）は前記統合処理装置（ＩＰＵ）とこれに連携した１以上の追加の処理装置（ＳＩＵ、ＴＩＵ、ＴＣＵ、ＳＯＵ）との自動的協働を達成するための手段を含んで成る、請求項９に係る設備。
【請求項１１】
該１以上の追加の処理装置はシート含浸装置（ＳＩＵ）、トウ含浸装置（ＴＩＵ）、テープ硬化装置（ＴＣＵ），及び／或いはサポート用操作装置（ＳＯＵ）を含んで成る、請求項１０に係る設備。
【請求項１２】
該多重労役ロボット装置は２以上の該処理装置の間の同期を確立し且つ制御するための自動的手段を含んで成り、当該自動的手段がトウ設置、複合物プレフォーム調製、プレフォーム及び／或いはインサートの複合、及び／或いはツール、プレフォーム及び／或いは複合済成品の操作を達成するために配置されている、請求項１０または１１に係る設備。
【請求項１３】
当該設備は加熱された可撓性チューブ（５８）とノズルダイ（５７）を通じてトウのプレフォームを直接的に配給するように配置されていることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか１項に係る設備。
【請求項１４】
前記設備が母材および補強材から形成された複合物の成品を製造するためのシート含浸装置（ＳＩＵ）を具備し、該シート含浸装置は、補強材レイアップ、粉末レイアップ、含浸、予硬化、及び／或いはロフティングのための複数のステーション（４０）を含んで成り、これらステーションは前記複合物の成品を製作するための追加の製造装置に配給され得る予硬化シートを形成するために協働することを特徴とする請求項９〜１３のいずれか１項に係る設備。
【請求項１５】
請求項１の製造方法に基づいたポリマー及び／或いは複合物の成品の製造のための処理装置（ＩＰＵ）であって、少なくとも一つの一定の個所（２１）で少なくとも一つの複合物プレフォーム（４５、６７）を受容するための手段（２０）を含む統合処理装置において、
前記プレフォームを少なくとも部分的に包囲するように企図された追加の母材機能材料を供給して変形させるために前記成形操作の箇所で作用する手段をさらに含んで成り、追加の母材機能材料を処理する当該手段は前記複合物の成品の元位置最終硬化を達成できるよう配置されていて、少なくとも一つの射出手段（２５、２６）、及び／或いは押出し手段（２７）、及び／或いは圧縮手段（２４）、及び／或いは液もしくはガス注入手段（２８、２９）を含んで成る、統合処理装置。
【請求項１６】
前記プレフォームを受容するための前記一定の個所が前記成形操作の箇所である請求項１５に係る処理装置。
【請求項１７】
複合物プレフォームを受容するための複数の箇所（２１）を含んでいる請求項１５に係る処理装置。
【請求項１８】
請求項１の製造方法に基づいて母材および補強材から形成された複合物の成品を製造するシート含浸装置（ＳＩＵ）において、
少なくとも含浸サブ装置と予硬化サブ装置とを具備し、これらサブ装置は複合物成品を製作するための追加の製造装置に配給され得る予硬化シート・プレフォーム（４５）を形成するために協働しており、前記追加の製造装置は前記予硬化シート・プレフォームの最終硬化を達成できるよう配置されている、シート含浸装置。
【請求項１９】
前記含浸サブ装置が少なくとも一つの補強材レイアップ用ステーション（４０）と、少なくとも一つの粉末レイアップ用ステーションと、レール（４３）に取付られていて全ての前記ステーション下で移動できるよう配置されている移動用エレメント（４２）とを具備し、前記補強材レイアップ用ステーションがファイバの向き及び／或いは配向を制御する制御手段を具備する請求項１８に係るシート含浸装置。
【請求項２０】
前記補強材レイアップ用ステーションが複数の補強の形式および形状を結合する手段を具備する請求項１９に係るシート含浸装置。
【請求項２１】
前記制御手段が少なくとも一つの振幅および／または振動数制御式コリメータ（４１）ならびに／もしくは前記移動用エレメントに配置された制御式回転プレフォーム支持体（４８）を具備する請求項１９または２０に係るシート含浸装置。
【請求項２２】
前記予硬化サブ装置がプレス装置（４７）を具備する請求項１８から２１のいずれか１項に係るシート含浸装置。
【請求項２３】
前記予硬化サブ装置がさらにロフティング用ステーションを具備する請求項１８から２２のいずれか１項に係るシート含浸装置。
【請求項２４】
請求項１の製造方法に基づいて母材および補強材から形成された複合物の成品を製造するトウ含浸装置（ＴＩＵ）において、
少なくとも含浸サブ装置（５４）と予硬化サブ装置とを具備し、これらサブ装置はトウ・プレフォームを形成するために協働しており、前記トウ含浸装置は前記トウ・プレフォームを案内温度および位置制御式ノズル（５７）に通して追加の製造装置まで直接的に供給するよう配置されている、トウ含浸装置。
【請求項２５】
前記予硬化サブ装置がオーブン（５５）と加熱用チャンネル（６０）とを具備し、該加熱用チャンネルは前記オーブンの出口から前記ノズルまで前記トウ・プレフォームを案内すると共にトウ・プレフォームの温度を制御するよう配置されている請求項２４に係るトウ含浸装置。
【発明の詳細な説明】
本発明はポリマー及び／或いは複合物の成品の製造方法とそれに関連した設備に関する。
発明の背景
ポリマーとポリマー複合物は、これらを必要不可欠な材料にする重量節約と、特別の高度な機械的物性と、良好な腐食抵抗という利点を有している。
それにも拘らず、製造費は総コストのうちの大部分を占めるので、時として不利なものとなる。更に、複雑な形状成品（part）の製造は複合物産業にとって尚も挑戦すべき対象物である。比較的単純な外形（ジオメトリ）を備えた成品は今日では複合物にとって共通の境遇である；プリプレグ製造、オートクレーブ、フイラメント巻き、引抜成形（pultrusion）、等々は十分に開発された技法の事例である。しかし、複雑な３次元成品の製造は単繊維（ファイバ）複合物（「エンジニアリング・コンポジット」）の射出成形或いは圧縮成形を必要とする。単繊維補強複合物の欠点は著しく低い固有の、特別な機械的物性にある。先進複合物にとって複雑な外形を得るために使われる機成体（アセンブリ）は時として非効率であり、そして費用効率が悪い。
複合物製造のための材料系（マテリアル・システム）と方法（プロセス）は、多数の要因〔材料処理性、デザイン、成品性能、及び製造経済〔具体的には、J.-A. E. Manson，高性能複合物における複合材料の製造の新需要、Ed. K.K. Chawla, S.G. Fishman, TMS, Warrendale, PA,（1994）を参照〕に依存している。
図１は適当な製造プロセスの選択を左右する、複雑な形状のための技術能力と年間生産高、生産されるべき成品の数量、及び要求される成品サイズと複雑度に関する複合物処理技法のマップ図である〔具体的には、W. J. Lee and J.-A. E. Manson,「プロセス選択と処理法（Processing）を左右する要因」（Processings: Polymer Composite Applications for Motor Vehicles, SAE International, Detoroit, USA, 25 February 1991）35.参照〕。成品の製造を低数量に抑えるためには、工具（ツーリング）コストと設備コストの低い投資を要するが、長いサイクル時間と大きな労力を要するプロセスが好ましかも知れない。
先進複合材料のもたらした複雑形状の成形のための制約された可能性は、機械的性能の改良する及び／或いは補完的機能を統合するためのデザインの自由度のための余地を殆ど残していない。これはコストに敏感な多大な用途において先進複合物を一層広く使用することを抑えていた基本的制約の１つであった。大半の伝統的な複合物用途とは逆に、例えば機械産業における多くの用途は小さく、そして鋳造技法により通常製作される相対的に複雑な３次元形状の用途である。
伝統的な射出式成形（moulding）は形状に関しては殆ど無制限の可能性を与える。こゝに、機械的性能のためのデザイン上の著しく大きな自由度は著しく安価な材料を用いて達成されることになった。しかし、固有の機械的物性は単繊維材料を使用するならば、まだ低いので、負荷耐久性と重量節約の両方の可能性は減じられている。
多くの場合に、性能改良は改良された固有物性の材料系（ファイバのタイプ、樹脂系、ファイバ含有量）の開発によって達成されている。これらの開発は更に、原材料コストを引き上げ、そしてコストに敏感な用途の分野（ブランチ）への関心は低減され、複合物用途の導入をスローダウンしている。
それにも拘らず、増大したデザインの自由度は構造的用途に複合材料を向ける関心を著しく高め得る技術的解決のために多くの可能性を開いている。図２はこのジレンマを表現している。複合材料のために今日使われている製造技法の大半はダイヤグラムに示すように指数関数的な形状のバンドに配置され得る。
多くの産業の需要からして、将来の発展の所望方向はダイヤグラムの右上手コーナに向かうことは明らかである。高度の固有の物性と複雑な形状の改良された成形性の両方を備えた材料系の開発は、材料プレフォームと処理技法の開発の際の緊密な相互作用がなければ保証することは出来ない。
この観点から、幾つかの材料系と製造技法が今日、魅力的条件の下で先進複合物の複雑な形状の改良成形法を目標にして開発される過程にある。予含浸プレフォーム、ポスト形作り含浸の何れかを用いた新規な材料系が幾つかの研究グループによって詳しい研究が為される過程にある〔具体的には、A.G. Gibson and J.-A. E. Manson,「熱可塑性母材複合物のための含浸技法」Journal of Composites Manufacturing, 3（4）（1992）, 223-233, F. Neil Congswell，熱可塑性芳香族ポリマー複合物（Oxford: Butterworth-Heinemann, 1992）and J.-A. E. Manson「熱可塑性基の先進複合物」、最新の熱可塑性物とその複合物、ed. H-H. Kausch（Munich: Carl Hanser Verlag Gmbh. 1992）, 273参照〕。粉末プレフォーム技法は熱可塑性基複合物の複雑な成形性を改良するために、これまで最も詳しく探究されてきたが、オートメーション化したテープ設置方法論が有望であることを示した〔具体的には、K. V. Steiner, E. Faude, R. C. Don and J. W. Gillespie Jr.,「（熱可塑性テープ設置のための切断と再送」（Proceedings of the 39th International SAMPE Symposium, Anaheim, CA, 1994）, 2627参照〕。
ファイバと母材（マトリックス）から仕上製品への複合物のための可能な変換は図４に図解されている。伝統的には、各処理工程（図３）は個別の仲間品と処理チエーンの次のリンクへ配給される半製品とによって進展される。
ファイバ・マトリックス接着形式の複合物のための最適なマトリックス材料が複合物成品で求められるその他の需要にとって適切なものであることは決して明らかではない。例えば、環境抵抗と摩擦学的性能は代表的マトリックス材料によっては必ずしも与えられない可能性がある。更に、高ファイバ含有量は常態では製品の表面仕上げに負の影響力を有している。純（或いはニート）ポリマー或いは短繊維系の自由成形の可能性は常に連続ファイバ材料のものより優れている。それに加え、コスト低減の良く知られた戦略は複雑な構造のサブコンポーネントの数を低減しながら、多数の機能を統合することである。１材料或いは１処理技法を用いてこれらの要件の幾つかを満たすことは可能ではあり得ない。
これらの諸点を考慮して、複合材料の一層高度のフレキシビリティが、デザイン技術者にとっての材料の魅力を高めるために、多くの用途で求められることは明らかである。製品の製造において補完的な材料と処理法を用いて一層の統合を行うアプローチが望まれる次第である。
それ故に、図４の図解した個々の処理作業を出来る限り統合することは論理的な進歩（ステップ）と思われる。
発明の要旨
本発明が目的とするのは、既存の技法の不利益を除き、そして特には中間的処理と組合せ段階の介入によって製造コストを低減することが出来る新規な処理技法と設備を提案することにある。
それ故に、本発明は、純ポリマー、補強材及び／或いはプレフォーム及び／或いは複合物が幾つかのプロセス（方法）を単一のステップ（工程）に、或いは迅速に引き続く複数のステップのシーケンス（順列）として組み合わせることによって、単一の操作で以って複合される新規な処理技術に関し、そこでは材料の統合とプロセスの統合が同時に達成される。
図７に示すように、統合処理技法は複雑な形状の複合物成品における一層大きなデザインの自由度、性能統合、及び多重機能性を与える。
本発明の目的は、統合された多重構成要素の或いは多重機能の成品のためのトウ設置、硬化、内部応力解放、プレス成形、水平式と垂直式の射出成形、内部ガス成形、スリットダイ押出、及び液注入等の処理工程の自動的複合（組合せ）を許容する統合処理装置である。
本発明が別に目的とするのは、複合物プレフォームの製造のためにファイバのレイアップ（手積み或いは積上げ）、粉末のレイアップ、含浸、予硬化、及びロフティング等を行う幾つかのステーションを含んで成るシート含浸装置である。
本発明が更に別の目的とするのは、設備の全ての処理装置の間で、特にトウ設置、複合物調製、プレフォームの組合せ、及びツール、プレフォーム及び処理済の成品の操作等において自動制御同期化を可能にする多重労役ロボット化装置である。
本発明が更に別の目的とするのは、トウのプレフォームを金型に直接に配給するように配置されたトウ含浸装置である。
統合処理法は迅速に引き続く複数の成形操作或いは作業の自動化シーケンスの使用法である。単一の複雑な構成要素を作るための従来処理法と統合処理法の処理サイクルの比較は従来処理法に関する図５と、統合処理法に関する図６とに図解されており、両図において１は第１処理工程、２は第２処理工程、３は当該第１処理工程と第２処理工程から得られた処理済の構成要素（コンポーネント）の結合法を指しており、Ｔは別の設備への転送、そしてＦは仕上げ操作を表している。
更なる機会は高い機械的性能の材料を、同じ構成要素においてエンジニアリング・プラスチックと組合せることにある。
統合処理法は、デザイン上の利益と魅力的製造コストが維持されている要望のある構造的構成要素において、高性能のための進歩した複合物と外形と外観のためのエンジニアリング・プラスチックとを使用する手段を提供する。
この統合処理法は高圧、低圧成形技法の両者を含む引き続く自動化処理サイクルを容易にする。更に、設備は予（プレ）含浸プレフォーム、後（ポスト）形作り含浸のためのタレ性プレフォーム、及び短繊維化合物の処理を可能にする。材料相互の結合と内部応力の発生の取り扱いがプロセスにおいて重要な役割を演ずることは明らかである。古典的プレスにおいて実行される初期の作業は、材料と処理の条件の細心の選定によって十分な結合力が分（ミニッツ）のオーダのサイクル時間において得ることが出来ることを示している〔G. D. Smith, S. Toll and J.-A. Manson,「ポリプロピレン処理法における界面ヒーリングの研究」（Flow Prosesses in Composite Materials’94）and G. D. Smith, S. Toll and J.-A. Manson,「多重機能性複合物構造の統合処理」（Proceedings of the 39th International SAMPE Symposium, Anaheim, CA, 1994）, 2385参照〕。
以下の目標が考慮された：
材料の統合：
−統合高分子材料（純ポリマー、プレフォーム、及び複合物）の間の適合性の調査と変更；
−統合処理シーケンス中の接着メカニズムの最適化；
−多重構成要素成品における結合力と応力状態の取り扱いの評価；
−統合成品の寸法安定性と耐久性の予測。
製造プロセスの統合：
−迅速低圧処理技法の統合；
−全ての統合材料のプロセスの窓口の複合；
−プロセスのシーケンスの統合と自動化；
−設備の弾力性（フレキシビリティ）とコスト効率の改良。
構造的成品の性能は外形パラメータにのみには依存しない。他の伝統的材料以外の複合物にとって、材料特性と機能的要件は最適デザインの一部である。本発明によれば、種々の材料タイプを含んで成り複雑な形状成品に統合することが成品デザインに新たな展望を持ち込む。
これまで、幾つかのポリマーの複合は異なる用途のために数多くの業界によって研究されてきた。例えば、多重材料射出は自動車のマルチカラーレンズや食品容器のために使用されている。エレクトロニックス業界と衛生／化粧品の業界はその他の用途セクターである。共押出成形法（coextrusion）は多重層包装のために開発された成功技法の別の例である。
本発明に係る統合処理法は利益をもたらすものであって、今や人間は補強されたポリマーと純ポリマーで取り囲んだ複合物プレフォームとを複合することが出来る。負荷伝達力は、高い注文可能な固有の剛性を備えた複合物の賢明な堆積によって、最適にすることが出来る。非構造的な構成要素は複合物をその場に維持し且つ表面物性及び／或いは他の補助的機能等の追加の要件を満たすために、金型成形される。
統合のための異なるタイプの材料には、純並びに変形熱可塑性及び／或いは熱硬化性ポリマー、補強材、粒子とファイバで補強されたポリマー、複合物、金属等が考えられる。この後に図８で図解するように、１つの成品に種々の機能：複雑な外形；負荷伝達力と剛性４；準構造物５のインサート用いた連結と統合（チャンネル、ドア、固定機素．．．．）；磨滅と腐食の抵抗；表面仕上６；及び断熱、或いは熱伝達、を統合することが出来る。
その結果、材料統合に起因して、多重機能性並びに下記の性能の細かい注文に応じる能力（図９）が開発された統合処理法によって提供される：
−バルク性能：剛性と強度、ダンピング；
−表面性能：表面保護、表面仕上、摩擦学的物性；
−形状性能：連続或いは不連続な形状；
−機能性能：温度シールド、狭い公差、多重機能性。
【図面の簡単な説明】
図１は複合処理技術の複合成形能力と年間生産高に関する複合処理技術マップ図である。
図２は異なる処理技術による複合物の複合成形法−対−固有剛性により剛性をデザインするための可能性を概略図解している。
図３は伝統的な処理工程を図解している。
図４は進歩した複合物のための種々の既存の製造ルートを図解している。
図５、６は従来処理法と統合処理法のための処理サイクルの比較を図解している。
図７は統合処理法の概念を図解している。
図８は統合処理法の１シーケンスの期間に１つの単純な成品において達成された機能の統合を図解する説明図である。
図９は性能の統合の幾つかの例を図解している。
図１０は統合処理概念に含まれる異なる製造工程の複合−対−開発されグローバルな設備の数種の処理ユニットの弾力的選択を図解している。
図１１は異なるユニットとその関係した処理工程とを描いた統合処理システム（ＩＰＳ）の概略平面図である。
図１２は統合処理ユニット（ＩＰＵ）と、その異なるサブユニット或いはコンポーネント（構成要素）として、その各々が１種のポリマーの或いは複合物の処理法である斯ゝるサブユニット或いは構成要素との概略図である。
図１３はシート含浸のための制御されたプレフォーム製造設備（ＳＩＵ）の１例を表現した図である。
図１４は連続トウ含浸のための含浸・凝固ラインの概略見本である。
図１５は統合処理ルートの分類を図解している。
図１６はＲＡＦＭＡＣ概念の異なる処理ルートの描き方を説明した概略図である。必要とされるときに、追加の操作が各主処理ルートにおいて使用される。
これから例を挙げて、統合処理システムに関連して使用される設備と異なるユニットを記述する。材料処理工程の説明並びに統合製造ルートの事例によって後続される。
設備の説明
本発明に係る複合材料の統合処理の総合的概念はプロセスとマテリアルの統合の両方、並びに高度の効率で且つ制御された品質性能の下で高性能ポリマーと複合物の成品を製造するための方法論を含んで成る。多重機能性、性能統合並びに複雑形状を達成するために、独特の統合製造設備が開発された。
一つの機械に組み込まれた種々の処理技術（図３、４）を有する選択肢（オプション）は、早くて、弾力的（フレキシブル）で且つ費用効率の良い製造法の開発にとって興味深いものに思われる。図１に既に提示した圧縮金型成形法、鍛造法、多重材射出金型成形、内部ガス成形法、押出成形法等の異なる処理技法を複合することが提案されている。
異なる新規な処理設備、即ち統合（インテグレーテッド）処理装置（ＩＰＵ）、シート含浸装置（ＳＩＵ）、トウ含浸装置（ＴＩＵ）、及び多重労役（タスク）ロボット（ＭＴＲ）はこゝに記述されており、これらは製造サイクル中に統一され且つ複合された態様で以て使用することが出来る（図１０）。
設備の基本的レイアウトと関係する処理工程とは図１１に表されている。
統合（インテグレーテッド）処理の概念或いは構想は、形状と物性に依存した特定成品の製造のためにＭＴＲを用いることによりＩＰＵ、ＳＩＵ、ＴＩＵの異なる組み合わせを許容する。これらの種々のプロセス組合せは以下に、複合物のためのロボット助勢式、フレキシブル（弾力的な）製造概念（ＲＡＦＭＡＣ）として規定される。
可能な異なる材料処理工程の提示する前に全ての装置を記述する。事例をＲＡＦＭＡＣ方法論を図解するために後述する。
フアイバ設置に使用される統合処理装置（ＩＰＵ）、シート含浸装置（ＳＩＵ）、トウ含浸装置（ＴＩＵ）及び多重労役ロボット（ＭＴＲ）は元々の概念と機械システムである。個々の装置のある種のアイデアは全体的には新しいものではないが、特異な改良された弾力的ラインは実現され、そしてある種のエレメントは自己開発された。オンラインテープ硬化設備、組合装置、仕上装置、及び品質管理装置は既に個別に市場に存在する。これらの処理設備への統合はオートメーション、弾力的処理戦略並びに他の処理技法との組合せで使用される改作によってこゝでは描かれる。
表１は統合処理概念の目標を達成するために提案された種々の装置を要約している。
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統合処理装置（ＩＰＵ）
この装置の主機能は：
−多重成分統合成品のための弾力的処理法（処理技法の組合せ）を提案する；
−複合処理作業のオートメーション（自動化）を実現する；
−逐次作業の実施を１サイクルで可能にする；
−材料成形統合のための最終的な硬化のための圧力と温度を与える；ことである。
統合処理装置の概略図解は図１２に提示される。この機械装置は少なくとも１つの下位半金型２１を取外し可能に固定することが出来る下位回転テーブル２０を含んで成る。図１２の装置は３個の下位金型２１を含んで成る。下位金型２１と共同するように配置された少なくとも１つの上位滑動テーブル２２はプレス成形装置２４と垂直式射出装置２５に連結されている。図１２の事例では、３個の上位半金型が使用可能である。この装置は更に、スリット押出ヘッド２７或いはガス注入ヘッド２８を搭載することが出来る水平式射出装置２６を含んで成る。ガス注入ヘッドは垂直式射出装置２５にも搭載可能である。液注入エントリ２９を半金型の１つに設けることが出来る。装置の上述した異なる全てのエレメントの同期はコンピュータと十分なソフトとによって制御される。
全ての組合せ技法は個別に使用することが出来る。更に、指令は数多くの自動シーケンスを規定し且つ制御することを可能にする。各シーケンスは、１或いは数種の相互交換可能な金型に実行される異種のプロセス（圧縮ー射出ー押出ー等々）を複合する。異なる金型を複合することによって、異種の材料及び／或いは異種のプレフォーム形式で作られた複雑形状付き成品を製造できる。異種の処理技法は特定の材料及び／或いはプレフォーム形式のために用いるべき最も適した処理技法の使用を許容する。
ＩＰＵは次の処理技法を平行に或いは逐次に使用することを可能にする。：
ａ）水平式射出成形法：従来の射出装置が使用される。
ｂ）垂直式射出成形法：従来の射出装置が使用される。
ｃ）液注入成形法のための改作（ＲＴＭ：樹脂トランスファ金型成形、ＬＩＭ：液注入成形法、ＲＩＭ：樹脂射出金型成形）
ｄ）内部ガス成形（ガス注入）法：特別のエア・インジェクタが適応される。
ｅ）スリットダイ押出成形法：境界適合性のある層或いは表面被覆層を付与するために特別に開発された押出ヘッドを射出装置に適応させる。
ｆ）進歩した複合物のプレス成形法：閉鎖する装置が回転テーブルに設置された金型に高圧を与えるようにデザインされる。
ｇ）多重金型（２×３の半金型）相互作用法：金型を自動的に回転および並進させられる２台のテーブルに、外形の異なる６個の半金型を固定することが出来る。
ｈ）金型温度制御と迅速な金型温度の−２０℃から４００℃の間での循環：従来の加熱装置とパイプとを加熱媒体及び／或いは冷却媒体を加熱、冷却並びに移送のために使用する。
ＩＰＵの具体的能力は以下の通りである：
−多重射出／圧縮：
複雑形状のポリマーと複合物の成品とを製造するのに使用されるべき異種ポリマーと複合プレフォーム形式の複合化、
−統合処理工程による材料の統合とサイクル時間の短縮：
最適接合（ヒーリング）条件を通じて信頼性の高い材料を統合することが、制御および調整された圧力、温度及び時間サイクルによって得られる。
プレフォームが既に装填されている金型キャビティにメルトを射出することによって、複合プレフォームを追加的に硬化できる。プレフォームの整形変形時にプレフォームのドレイピング（垂れ具合）によって生じる、樹脂が不足した面域は、追加のメルトによって解消される。
−スリット押出：
限定された適合性でもって材料（成品）のその場における接合を容易にするために、中間層の押出が使用される。押出された中間層は二つの材料を接合するための接着促進材として働く。表面層は特別の表面性能を達成するために押出によって付加される（被覆物）。
−液射出：
ＩＰＵは液射出のための接続を可能にする（ＲＴＭ，ＬＩＭ，ＲＩＭ）。この能力によって、反応性ポリマーを金型成形プロセスにおいて使用することができる。
−内部ガス成形（ガス注入）：
ガス注入法の使用によって、残留応力の解放を管理して寸法安定性を制御できる。このことによって、熱機械特性を備えた材料及び／或いは逐次温度工程で成形された材料の統合を容易にすることが出来る。
−内部ガス成形法（ガス注入）による中空成品の成形：
ガス注入装置によって，中空構造の内圧成形を行うことができる。ガス注入によって、プレフォームを金型の外壁に対して変形させつつ中空構造を維持できる。
シート含浸装置（ＳＩＵ）
この装置の主機能は以下の通りである：
−個別にデザインされた複合プレフォームを作り上げること、
−ファイバのレイアウトの方位（向き）分布を制御すること、
−数種の補強形式と外形（ジオメトリ）を組合せること、
−数種の材料形式を組み合わせること、
−勾配物性を備えたプレフォームを造ること。
ＳＩＵは複合プレフォームを製造するための幾つかのステーションを含んで成る（図１３）。
ＳＩＵの異なる構成要素と機能は以下の通りである：
ａ）樹脂とファイバを装填するための複数のステーション；
ｂ）１つ或いは幾つかの振幅及び／或いは振動数制御式視準器（コリメータ）４１がプレフォームにおけるファイバ方位を制御するために使用され得る；
ｃ）レール４３に搭載される移動するエレメント４２であって、当該エレメント４２は図１３において三つの位置で表されている；
ｄ）移動支持体に乗せた電子式天秤４４が樹脂とファイバの装填の際に重量率（容積率）を制御するために使用され、当該天秤４４は、方位制御されたレイアップ（lay-up）（空間的に或いは連続的方位分布）を可能とする制御された回転プレフォーム支持体４８を具備している。
ｅ）セットアップによって、幾つかの逐次レイアップ（積上げ）を繰り返して、プレフォーム構造４５を形成する；
ｆ）加熱装置４６（例えば、赤外線ヒータ）とプレス装置４７とを含んで成るプレフォーム予硬化装置も図１３に示される。
ＳＩＵの具体的能力は以下の通りである：
−プレフォームデザインの自由度：
プレフォームを作るための幾つかの補強材形式と補強材アスペクト比の組合せは、補強材の構造と内容とが最終成品の性能を決定するので、材料統合概念の重要な部分である。
離散的或いは連続的補強材の方位の変動はプレフォームの厚さに亘って得られ得る。積上げ（lay-up）の順序、補強材方位、補強材形式、及び補強材の内容並びに材料形式の変更はプレフォーム内で変えられる。
−その後の処理工程の制御：
調整または注文されたプレフォームは流れ及び／或いはワーペグまたは反り（warpag）制御のためのデザインであり得る。プレフォームの個片間の変動は具体的必要性に基づいて直接的に変化させるために直接且つ容易に変化させられる。
ＳＩＵを用いたプレフォーム製造の１例はこゝに与えられる。
プレフォームを形成する空の移動支持体４２は電子式天秤（バランス）４４に設置されている。この支持体は装填装置４０の下を移動する。この装填装置は例えば、不連続ガラスファイバ、或いはその他の種類のファイバのストックを含んでいる。ファイバを分配するために、これらストックが通気管を通って降下する。通気管の底で、ファイバがコリメータ４１を通り、そこでファイバは支持体に達する前に配向させられる。配向されたファイバは支持体上で補強材の第１層を形成する。ファイバの重量が選定された重量に到達すると、天秤と支持体はポリマー粉末で充填された第２装填ステーションまで移動する。この粉末は通気管によって下方へ案内され、ファイバ層の頂面に分配される。天秤がポリマーの重量が選定された重量に達したことを示したとき、支持体は第３ステーション、つまり赤外線ヒータ４６およびプレス４７を具備したプレフォーム予備硬化装置まで移動する。プレフォームを予硬化するためにポリマー粉末を溶解して圧縮する。ＳＩＵの制御システムによって、各々の或いは幾つかの逐次の積層工程と予硬化工程とを繰り返してプレフォーム構造体を形成する。この技法によって、ポリマーと不連続配向補強材とを含有する多層プレフォームが作られる。次に、当該プレフォームは複合統合成品の内部の最終硬化と統合のためにＭＴＲやＩＰＵのような他の装置によって使用される。
勿論、他の種類の補強材とポリマーとを使用して複合させてもよい。事例は平坦プレフォームの製造を示しているが、プレス板の外形を変えることによって、更に複雑な湾曲プレフォームを形成することもできる。ＳＩＵ装置によって、更に、連続したファイバのプリプレグをプレフォーム層のシーケンスに導入することもできる。
トウ含浸装置（ＴＩＵ）
この装置の主な機能は：
−含浸され且つ予備硬化されたプレフォームトウを連続的態様で製造し；
−プレフォームを所定の材料状態（温度、硬化レベル）で以ってＩＰＵに配給することである。
こゝに提示した含浸ラインの異なる構成要素は図１４に略示されている。この装置はファイバを配給するためのスプール５１を含んで成る。ファイバ延展機５２とファイバ表面処理装置５３が設けられている。延展され且つ最終的に表面処理されたファイバは流動床装置５４においてポリマーに含浸される。ファイバがポリマーにより濡れ（ウエット）ることとトウの予備硬化とがオーブン５５において行われる。トウはストッキング・カップボード（stocking cupboard）５６に連続的に引き込まれ、そこから積上げ（lay-up）用ノズル５７まで移動される。ノズル５７は、最終加熱チャンネル５８とロボットグリッパに接続するためのアーム５９とを含んで成る。装置全体はロボット（ＭＴＲ装置）によってトウを金型に設置するために特別にデザインされている。可撓性の可動加熱チャンネル６０は、トウを案内して、オーブン出口から最終の自由位置６１までトウの温度を制御するようにデザインされる。最終の自由位置６１においてはトウは使用される。トウを設置した後、アーム５９に固定された切断ニッパー６４或いはその他の適当な切断手段が移動してトウを切断する。駆動装置６５、６５’と案内装置６６によって、幾つかの制御装置６２、６３が連続的且つ自動的に、ストックボックス並びに２つのチャンネルにおける種々の処理パラメータ：トウのポリマー含有量；引張力；オーブン要素の温度；等々を調節する。
ＴＩＵの具体的能力は：
−事後の処理工程を容易にする：
含浸は複合物の製造において重要で且つしばしば高価な工程である。予備硬化プレフォームのオン・サイト（現場）配給によって追加の処理フエーズが容易になる（ＲＡＦＭＡＣの説明参照）。
−プレフォーム品質のオン・ライン制御：
異なるタイプのファイバとポリマーをラインの始めに用いることができ、全ての異なる準ユニットは異なる処理パラメータの制御において最大の柔軟性、或いは弾力性を与えるようにデザインされる。延展幅、粉末含有量、硬化温度、ライン速度、等々は、各具体的なマテリアル（材料）システムのそれぞれと最終的所望のトウ性能に合うように調整される。
−既存のプレフォームの調製：
FIT（“Fibres Impregnees de Thermoplastiques”=熱可塑性粉末含浸ファイバ）のような補強ファイバまたは混成トウと複合されたポリマーファイバ或いは粉末を含有したプレフォームは、予備硬化されるべきあらゆる時点において、進展したラインに入り、統合処理のために設置されうる。
テープ硬化装置（ＴＣＵ）
この装置（ユニット）の主機能は：
−複合テープ（プリプレグ）を設置しそして硬化すること、
−後にＩＰＵ及び／或いはＳＯＵにおいて統合されるべき凹凸形状を備えるように複合物構成要素を作成すること。
既存の設備において行われるように、幾つかの構成要素（加熱要素、局部圧を与えるためのセットアップ、テープスプール）が、ロボットによって操作される支持体上で組み合わされる。複雑な形状のツール或いはマンドレル上で複合物テープの堆積（ディポジッション）がロボットによって行われるときに、熱と圧力とが局所的に加えられて複合テープが溶融して硬化する。この操作は多重労役ロボット（ＭＴＲ装置を参照）によって行われる。
サポート用操作装置（ＳＯＵ）
サポート用操作装置はポスト・オペレーション装置であって、そこでは以下のような幾つかの異なる操作が実行される：
−組合わせ、
−仕上げ、
−品質管理。
ａ）組合せ装置（ＡＵ）：
ＡＵの主機能は、必要であるときに熱と圧力とを加えて異なる構成要素を結合させる。
統合処理装置（ＩＰＵ）によって統合成品の異なる構成要素の間において「現場或いは元位置」（“in-situ”）を実現できるとしても、ＳＯＵによって幾つかの成品を融合（フユージョン）結合法を用いて組み合わせることが可能である。ＭＲＴ装置のロボットは、結合すべき界面（インターフェース）において熱を誘発させるために、トーチ或いはコイルのような加熱機素を移動させることが出来る。接着剤も完全にロボット化させて堆積させられる。ロボットを使用して、インサートまたは連結機素を設置もしくは固定できる。
ｂ）仕上げ装置（ＦＵ）：
ＦＵの主機能は成品のポスト操作（いばり除去、最終形状、表面外観、等々の改良）を実行し（必要ならば）、そして寸法制御のために金型成形品を冷却器に置くことである。
統合処理法の利点は仕上げ成品の配給であるので、組合せ装置については、仕上げ装置に付加価値がある。しかしながら、ＭＴＲ装置のロボットはウオータジェット或いはレーザカッタ、研磨機、等々のような異なるツールを操作するために使用されうる。これらの操作はプレフォーム調製の際に、金型から取り外した成品に対して行われうる。
高温度で金型から取り出すときには、仕上げ寸法を制御するために冷却器に成品を置くことが必要である。
ｃ）品質管理装置（ＱＣＵ）：
ＱＣＵの主機能は構成要素の処理ルートの異なる相（フエーズ）において構成要素の品質を制御することである。
多重労役装置のロボットはプレフォーム或いは統合成品を選定して、特別の品質分析装置（C- スキャン、IRカメラ、偏光、等々）の下に置くことが出来る。
多重労役ロボット化装置（ＭＴＲ）
ＭＴＲの主機能は：
−全ての処理装置の間で自動的同期化を確立して制御すること、
−異なるプレフォームと処理された成品構成要素を操作すると共に、設置し、そして必要ならば切断すること、
−ＴＣＵ、ＳＯＵ、ＦＵ及びＱＣＵの諸装置のための異なるツールを用いて実行することである。
幾つかの機械とツールとを実施することは、前述した操作の主機能を達成し、そして異なる諸装置の「管弦楽」を奏でるために必要である。
ａ）同期と制御はコンピュータと電子機器によって確立される。
ｂ）多重労役ロボット、例えば無骨なロボットは、異なる諸装置の全てにアクセスし、ファイバトウとプレフォームを高精度で以って金型に積むことができる（レイアップする）。
ｃ）図１１に表されているように、このロボットは、テープ硬化（ＴＣＵ）、組合せ（ＳＯＵ）、仕上げ（ＦＵ）、及び品質管理（ＱＣＵ）のために既述の特別のツールを操作することが出来る。
この多重労役装置は、ファイバおよび樹脂から最終の仕上げ成品まで完全に処理するラインを呈示するという統合処理概念の主目標（ゴール）の１つを達成するために開発された。その結果、この装置はＲＡＦＭＡＣとして処理戦略において記述される重要なキーのリンクである。
ＭＴＲの特別の能力は：
−トウの設置：
ロボットは含浸ライン（ＴＩＵ）によって統合処理装置（ＩＰＵ）の金型に配給されたトウを予め選定された方向に正確に設置するように選定される。
ＦＩＴのような市場品のトウ或いはその混成物も使用することが出来る。
−複合物の調製：
この装置は連続的に予硬化された複合物のＣＡＤ制御レイアウトを可能にする。
−プレフォームの複合：
所定形状の特別のプレフォームは、デザインの自由度並びに可能な最終形状の数を増加させるために、設置され、次いで金型から取り出されうる。
−潜在的な新性能のためのフレキシビリティ（柔軟性或いは弾力性）：
直径と形状とが異なるプレフォームを金型の中に「引抜成形」（“pultrusion”）するための調節可能なダイ。
−ツール、プレフォーム、及び処理された成品の操作。
材料処理工程の説明
ポリマーと複合物の種々の製造ルートの幾つか（図４）は統合処理概念に規定された成品の外形（ジオメトリ）、性能並びに多重機能性を達成するために組み合わされる。射出成形やプレス成形のようなある種のプロセスは十分に研究されており、最近では世界的に使用されている。新規な局面はある種の新しい設備デザイン、新たな製造法（処理法）の概念、並びに統合操作のシーケンスに関係している。その結果、これらの統合はある種の特別な適応とプロセスの最適化を要求する。異なる処理工程と方法論の全ては図１１に記述されている。
プレス成形法
この方法（プロセス）はＩＰＵ（統合処理装置）において行われる。
説明と目標：
−幾つかの異なるマテリアル（材料）の形式及び／或いは使用されるべき処理法の概念を可能とする用途の広い成形法；
−プレス成形法はコイニング（coining）モード（射出と圧縮）において実行され得る；
−プレス成形装置はスタンピング法（GMT）により要求される条件に合うようにデザインされる；
−金型は、射出成形と圧縮成形の両方法を同じ金型において実行させることが出来る「マッチ−ダイ−モールド」概念で以って作ることが出来る；
−最適温度条件下で材料含浸を実行するために、金型は１処理サイクル中に温度を循環的に変化させることが出来る。
統合処理に関する明細：
−プレス成形法は、半金型を合体させると共に必要な接触圧を与えるための普遍的概念として役立つ；
−コイニング法によって、メルトを半開き金型に多量に射出することが可能となる。この方法は挿入されたファイバベッドに作用する剪断力を著しく低減する。金型にメルトを入れることは射出装置によって直接的に行われるか、或いはスリットダイを通じて金型を覆うフイルムのスリットダイ式押出によって行われうる。このこともファイバベッドに作用する剪断力の低減をもたらす；
−プレス成形能力は、モールド成形の際に統合されるべき部品の間で必要とされる接触圧を与えるために使用されうる。
多重射出成形法
この方法（プロセス）はＩＰＵ（統合処理装置）において行われる。
説明と目標：
−同じサイクルにおいて幾つかの異なる材料を射出するのを容易にすること；
−２つの異なる装置からの複合射出によって材料を含浸する可能性を与えること；
−成品と金型の制限に従って適切な射出個所を選定すること。
統合処理に関する明細：
−複合物成形の前後に逐次のモールディング（金型成形）の可能性を与える。この方法によって、プレフォームによる材料の統合は複合物プレフォームの形成の直後に行うことができる。射出装置を水平および垂直に位置決めすることによって、金型の頂面から及び／或いは側面から中央ゲートを通じて射出が可能になる；
−反応性樹脂の場合には、ＲＴＭ、ＲＩＭ或いはＬＩＭの射出能力が使われる。
含浸法
この方法はＴＩＵとＳＩＵにおいて行われる。
説明と目標：
−十分に分散されたポリマー（粉末、ファイバ）と補強ファイバとをプレフォームに備えさせる。ポリマーと補強材を均質に分布させることによって予備硬化とプロセスの後の工程で実行されることになる最終硬化とを容易にできる。樹脂／補強材を均質に分布することによってポリマーの流動長を最小に抑え、それによって必要な硬化時間と圧力を最小に抑える；
−緩く連結したプレフォームがファイバの自然的濡れ度合いを高める可能性を備えるようにする。ぬれ（濡れた）ていて緩やかに硬化したプレフォームは金型に装填させるのに好ましい程度のタレ（drapability）を有し、そのようなプレフォームは後続する最終の硬化の際に重要なぬれ（濡れ）の段階を低減する。
粉末：プレフォームの硬化（コンソリデーション）と圧密（コンパクト）とを容易にするために、母材のポリマーの微粉末（１０〜３００μm）をファイバの束に導入することは良く知られている。微粉末は流動長を短縮し、それによって必要な硬化時間と圧力をダルシー則によって記述出来るように低減する。
この技法は今日では事業的に使用され、そして統合作用をＲＡＦＭＡＣに適するように更に開発、改良されている。
ポリマーファイバ：粉末ルートに対する別に採り得る方法はポリマーと補強ファイバとの混成ファイバを用いることである。この技法は含浸の際の流動長の低減に関して粉末ルートに類似の成果をもたらす。
粉末技法とファイバ技法の両者の利点は、注文されたプレフォームトウを、例えば金型に挿置されるトウの中の編み目状ファイバと単一方位ファイバとにより作ることが出来ることである。
液体：低粘度の反応性ポリマーはトウとシートのプレフォームに注入することが出来る。この場合、含浸と予備硬化は同じ処理工程の最中に実現される。
統合処理に関する明細：
−ＳＩＵ或いはＴＩＵからのシートはその後の成形作業と最終的硬化のためにＩＰＵに導入するのに適している；
−完全な製造法とリンクした含浸段階によれば、可能な材料変更、並びに可能なファイバ含有量の変更を処理ラインの中で行うことが出来る。
トウ：
−ロボットによって制御され且つ操作されるＴＩＵラインの特別デザインのノズルによって、予備含浸トウは軟化温度を越えた温度にされ、金型に挿置される。プレフォームのトウ形状は金型に設置するのに適した形状として役立つ；
−ＴＩＵラインの連続製造法にＩＰ設備における不連続ファイバの設置を組み合わせるために、中間貯蔵装置が含浸段階とトウ設置用ノズルの間に配置される。
シート：
−緩く予硬化したプレフォームはシートを適当なタレ状態にする；
−異なるファイバ配向及び／或いはファイバ長の組合せを呈するシートプレフォームは、ＧＭＴプロセスに従ったフロー成形の可能性を与える；
−予加熱シートはＭＴＲによって引き出されて、成形と硬化のためにＩＰＵに導入される。
予硬化法
この方法（プロセス）はＴＩＵ、ＳＩＵ、ＴＣＵにおいて行われる。
説明と目標：
初期含浸段階は予硬化段階に続く。この処理工程の目的は、ポリマーによってファイバベット自然的ぬれを開始させ且つその程度をプレフォームの必要なタレ性を落とすことなく強めることにある。
統合処理に関する明細：
−ファイバトウやシートプレフォームのタレ性の特定の度合を維持するために、光相互作用がファイバ間で得られるまで、予硬化を続行する。しかしながら、予硬化の目的は、後における最終的な圧密と硬化の度合を低減するためにファイバの初期ぬれを達成することにある；
−ＴＩＵにおいて、予硬化は連続的に行われ、それにより、一定条件が得られる。後続のトウ設置は金型装填フェーズの際に不連続な仕方で行われ、このことは中間貯蔵装置を使用しなければならないことを意味する；
−液注入成形の場合（ＬＩＭ、ＲＩＭ及びＲＴＭ）、含浸と硬化は同じ工程で実現される。
トウ設置（プレイスメント）法
この方法はＭＴＲとＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
−連続ファイバ補強材を複雑な形状の金型に導入する費用効率の良い仕方；
−補強材を高度の設置制御と高温度で以って金型に導入すること；
−ファイバ補強の最大効率を得るために逐次行うモールド成形の間でファイバ設置を変える高度の自由度を達成すること。
統合処理に関する明細：
−未だ完全には硬化していないトウは、ＭＴＲによって金型に設置する際に大きな自由度を可能とする高度のフレキシビリティを呈する；
−ＴＩＵの装置によって配給された予硬化トウは加熱された可撓性チューブを通じて、加熱ノズルに案内される。この加熱ノズルは、ＭＴＲによって制御（位置、速度、圧力）される；
−性能（強度、剛性）の要件によって決められる予め設定されたパターンに従って、ＭＴＲはトウを金型に設置する；
−ＭＴＲのアームの位置決め、およびトウの設置はロボットの制御装置コンピュータによって制御される。この情報は直接にＣＡＤ情報によって与えられる；
−加熱トウがＴＩＵ設備のノズルから配給されて金型に設置されると、異なる巻きの（ワインディング）間で緩い接触（融合結合）が達成される。後続のメルトの射出は、トウ内部の最終的硬化に必要な温度と圧力をトウの間およびトウと射出メルトの間に付与する。
ロフティング（lofting）法
この方法はＳＩＵとＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
−ＳＩＵプレフォームの制作中に、弾力がファイバベッドに貯蔵され、その位置に凝固メルトによって係留される。この弾力は、ファイバベッドの圧密とぬれのために与えられる予硬化圧力によって生じる高度のファイバ／ファイバ相互作用によって支配される。；
−ＳＩＵプレフォームの膨張をプレフォームと射出メルトとの間の接触面積の拡大として利用すること；
−射出メルトがＳＩＵプレフォームに突き入ることが出来るようにするために，増大した多孔度をロフティング（lofting）によって利用すること；
−シートプレフォームと射出ポリマーメルトとの間に傾斜界面を与えること。
統合処理に関する明細：
ＳＩＵプレフォームのファイバベッド蓄えられた弾力により、母材が再溶融するときに膨張（ロフティング）が起きる。この現象はプレフォームの表面積の劇的増大を与える。更に、プレフォームの多孔度の増大によって、射出メルトはプレフォームの内部に突き入り、それにより、２種の材料フォーム間において機械的相互係留並びに傾斜界面の度合を強めることが出来る。
合併／結合法
この方法はＩＰＵ、ＳＯＵ、及びＴＣＵにおいて行われる。
説明と目標：−界面強度は、幾つかの構成要素を複合した統合成品が有すべき重要な、即ちキーの性能の１つである。熱可塑性のポリマーと複合物が溶融され、そして再処理され得る結果としての融合結合がこゝで使用される主技術である。各材料系のために強力で且つ耐久性のある結合を達成する処理パラメータを規定するために、ヒーリングと界面結晶化とが研究された。両界面は溶融されて、次いで成品の冷却中に硬化させられる。
機械的固定法と接着剤〔グル（ｇｌｕ）、熱メルトフイルム等々〕を用いた結合法も可能であることは認識される。
統合処理に関する明細：
−ＩＰＵにおける処理中または組合せ工程（ＳＯＵ）の際に結合方法として、融合結合法は適用され且つその場で制御される；
−ＩＰＵは接着剤層を押出す或いは注入するために使用され得る；
−ＬＩＭは接着性ポリマーを乗せるために使用される；
−ＭＴＲの装置は機械的固定のためにインサート、コネクタ、等々を置くことを可能にする。
硬化法
この方法はＴＣＵとＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
−完全にぬれたファイバと無ボイド成品を提供すること；
−射出ポリマーを用いることによって、最終の硬化のためにプレス成形装置と併せて熱と圧力を付与すること。
統合処理に関する明細：
−挿入された複合プレフォーム（ＳＩＵの設備及び／或いはＴＩＵから）のための近硬化静水圧を達成するように、２種の射出装置のうちの１方によって射出されたメルトを圧媒体として用いること。メルトそれ自体を圧媒体として用いることによって、緊密な接触が達成される。更に、モールド成形構造の統合成品を形成するのに適合可能な注文材料を用いることが出来る。同じ概念は液注入法を用いたときに適用可能である。
−加えられた圧力方向に対する金型角のために、ダイレクトマッチ・ダイプレス成形法（direct match-die press molding）はファイバ束（バンドル）の交点に圧力ピークを局部的に与えると共に、全体的に圧力変動を与える。この不利益は射出メルトそれ自体による圧力によって除去される。
内部応力の解放法
この方法はＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
異なる熱機械特性を備えた材料の統合は多くの場合に、著しいレベルの残留応力を構造に生じさせる。これらの内部応力は成品に要求される性能を達成するために除去または低減する必要がある。応力の解放は以下の事項によって得ることが出来る：
−高温において応力緩和を可能にする金型の温度サイクル；
−体積収縮の低減。このことは凝固時におけるボイドの発生と成長を制御することによって得られる。
統合処理に関する明細：
−ＩＰＵにおける金型はヒーリング条件を最適化し且つ凝固したときに応力を低減させるために使用される温度循環能力を具備している；
−設備の内部ガス（ガス注入）能力はボイドの発生と成長の制御を可能にする。これによって、凝固と冷却の際の体積収縮の差を最小限度に抑えることが出来る。
中間層と表面層の押出法
この方法はＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
−異なる材料（材料フォーム）の統合とヒーリングの度合を高めるために、異なる材料の間に中間層を設けること。この中間層は２つの異なる材料タイプの間でヒーリングを促進する特別注文の材料であり得る；
−表面層（被覆物）を最終品に施すこと；
−応力解放のために異なる熱機械特性を備えた材料の間に層を設けること；
−異なる材料フォーム間の界面を傾斜界面にするための能力を与えること。
統合処理に関する明細：
−先に説明したように、統合処理法は、異なる材料（マテリアル）と方法（プロセス）の組合せを用いるための可能性を与える。異なる成形法の間で中間層を押出すことにより、両材料間の接着強度を高める材料を導入することができる；
−メルトフイルムはヒーリングの成果を上げるために必要とされる熱慣性を与えるものと見ることが出来る；
−乾燥ファイバプレフォームを金型に導入する場合には、メルトの後続導入は低剪断力下で行って、ファイバベッドの完全度を壊さないようにする必要がある。中間層をファイバベッドの頂面上に押出すことによって、メルトの従来式射出法と比べ剪断力を著しく低減できる；
−異なる熱機械特性を備えた材料を統合するときには、界面領域における応力集中を減ずるために傾斜物性を備えた界面領域を創り出すことが有益である。
内圧成形法（ガス注入）
この方法はＩＰＵにおいて行われる。
説明と目標：
−設備のガス注入能力は、中空成形をもたらすガスと共にメルトを注入する能力を与える。そのガス圧は凝固に必要な圧力を与えると共に、高度の表面仕上げ要件に合った成品を成形する；
−ファイバプレフォームを用いてまたは用いることなしに、中空構造成品を製造する能力を与えること；
−ボイドの内部発生と成長を制御することによって、体積収縮を補うことにより残留応力を解放するための可能性を与えること。
統合処理に関する明細：
−先に述べたように、異なる熱機械特性を備えた材料の併合は処理サイクル中に残留応力を構造内に発生させ得る。体積の熱収縮の違いは内部ボイドの成長によって補うことが出来る。ＩＰＵのガス注入能力はこの構成を提供する。
−内部圧力法によって、相対的に低い成形圧力を用いる場合には、ファイバベッドの潜在的破壊に対して一層敏感な条件の下での成形することができる；
−内部圧力法によれば、統合成品の異なるサブエレメントをメルト−ガス−バブル法によって複合および併合することが出来る；
−更に、中空複合構造体を製造するために、編んだ乾燥ファイバのチューブを金型面において拡張させることを考えることが可能である。
複合物のためのフレキシブルなロボット助勢式製造法の概念（ＲＡＦＭＡＣ）を用いた統合製造ルートの事例
統合処理システムは既に説明した全ての装置（ユニット）の複合使用、即ち組合せ使用による種々の材料処理工程（上述の）の統合を導入する。以下においては、統合された複合物成品の製造に必要とされる材料処理法を提供するために、異なる装置をどのように逐次組み合わせるのかを説明している。
種々の半製品と市場のプレフォームとの統合は、ＩＰＵと連携していてプレフォームおよび成品を操作するためのＭＴＲを使用することによって実現される。これらの組合せ統合法は全て成品製造のためのタイプＡ処理ルートと規定される（図１５）。
プレフォームを製造するための異なる処理ルートはタイプＢルートと名付けられる（図１５）。タイプＢ＋Ａの処理ルートはこれらがプレフォームデザインと製造に自由度を与えるので、統合処理の概念のために一層大きく範囲を広げている。タイプＢ＋Ａルートはプレフォームと最終成品の製造法を統合している（図１５）。
その結果、フレキシブルなロボット助勢式製造の概念（ＲＡＦＭＡＣ）はこゝでは統合処理ルートの全ての組合せのセットとして規定されている。各ルートは１連の材料処理工程と技法（装置設備）によって記述されている（図１６）。追加の作業は全ての処理ルートの任意の点で、且つ用途要件：インサートの設置、組合せ、等々の機能において統合され得る。ＭＴＲ装置は更に、ＦＩＴ、ＧＭＴ，等々のような市場で入手可能なプレフォーム、半製品、或いはその構成要素を設置することを許容する。
集合処理装置（ＩＰＵ）はタイプＡの処理ルートを規定するために別々に、或いは逐次的に使用され得る幾つかの成形装置を組み合わせる。その結果としての主処理ルートの事例は以下に、図１６に呈示されているフォーマットにおいて掲示されている：
0004376968.tif 000003
0004376968.tif 000004
0004376968.tif 000005
異なるプレフォームのオンライン式直接的調製と製造のために利用可能な全ての装置を組み合わせると、処理ルートの数は顕著に増大する。プレフォームと成品の製造を統合するタイプＢ＋Ａルートの事例は以下に掲示される：
0004376968.tif 000006
ルートＢ＋Ａ（ＴＩＵ＋ＭＴＲ＋ＩＰＵ）の１つを使用して製造された統合成品の事例は：
第１の工程はプレフォーム製造装置、こゝでは例としてＴＩＵ、に入れるための補強材としての補強材ファイバの選定とその調製を行うことである。選定ポリマーを粉末として含有する流動浴５４に入る前に、ファイバのフィラメントは展延機５２（図１４参照）において展延される。このポリマーはフィラメントのトウに突き入る。次いで、トウは予加熱オーブン５５の内側に駆動され、そこで粉末粒子が溶融して、フイラメントに接着する。そこで、トウは部分的に含浸されて、ＭＴＲによって取り扱うことが出来る態勢になる。チャンネル６０がロボットグリッパに固定されたアーム５９の頂面に予含浸トウを案内する。このアームは熱ノズル５７、５８と切断ニッパー６４を装備している。トウはノズルの中を移動し、金型内でのトウの堆積と設置を可能にし且つ容易にするために、ノズルはトウの温度と状態を制御する。ＭＴＲの装置は金型２１（図１１、１２参照）の１つの中で、その後に得られるべき成品の機械的抵抗を最適にするために決められた経路を辿る正確な方向に補強材トウを設置する。この３次元径路は計算されて、ロボットコンピュータに転移される。当該コンピュータはＩＰＵの作業スペース内でロボットアームの動きを制御する。この仕方によって、幾つかのトウがＩＰＵの回転テーブル２０の金型の１つの内部に設置される。トウは切断ニッパーによって切断され、次いで予加熱された金型が閉じられ、そして垂直射出装置２５がＩＰＵの指令装置（コマンドユニット）によって自動的に選択されて準備される。垂直射出装置はこの成品にとって最適な温度と圧力で以ってポリマーを配給する。射出ポリマーはＭＴＲによって設置された含浸トウの周りのキャビティに充満され、それと同時にトウの最終硬化のための圧力を与える。これによって、射出圧は同時に金型の充填と補強材トウを硬化するために使われる。金型が成品の放出を許容する温度に達したら、金型は型開きされ、ＩＰＵが成品を金型から放出する。このシーケンスは今や同じ金型内で、或いは第２の金型内で繰り返すことが出来る。
統合成品の本例のために、射出ポリマーは複雑な外形と表面仕上げをもたらす。含浸補強ファイバの内部構造は指向性のある機械的物性を与える。必要な時は、他の機能及び／或いは性能は統合設備の利用できる他の装置を自動的に用いることによって、或いは他のポリマー及び／或いは補強材タイプの統合によって加えることが出来る。
【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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