繊維強化中空体の製造方法およびその方法を用いて形成された製品
本発明は、一体形成された要素を含む繊維強化中空体を中空型で製造する方法に関する。製造対象である一体形成された要素を含む繊維強化中空体用の雌型をそれぞれが形成する中空型の２つの半体内に繊維マットを積層し、このように内張りされた中空型の２つの半体を連結した後、繊維マットを圧力により中空型にぴったり合うように押し込む。本発明は、本発明の方法に従って製造された製品にも関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連結ブラケット、懸架ブラケット、フランジ、フィンおよびこれらに類する要素等の要素が一体的に組み込まれた繊維強化中空体の製造方法と、これにより製造された製品とに関する。
【背景技術】
【０００２】
連結ブラケット、懸架ブラケット、フランジ、フィン等の要素を備えた繊維強化中空体は、非常に時間のかかる技術によってのみ製造可能である。多くの方法が現状技術に記載されている。
【０００３】
例えば、米国特許第４，９６３，３０１号（特許文献１）には、エンドブラケット付き支柱の製造方法が記載されている。この支柱は、３つの部品、つまり、管状中空体と、該中空体の両端に挿入された直径の小さい２つのブラケットヘッドとで構成される。これは、コア管に巻き付けた後で硬化させた予備含浸繊維材料を用いることにより製造される。その後、硬化させた繊維材料を、熱分解によって転換し、浸透によって緻密化することができる。熱分解と浸透とを繰り返すことにより、耐火性の支柱が得られる。ブラケットヘッドは、その後に成型または挿入されるか、あるいは、一方の側へと先細りさせたコア管が巻き付け工程に用いられる。このため、この方法では、しわの無い一体型繊維強化中空体を製造することは不可能である。
【０００４】
独国特許第３１１３７９１号（特許文献２）によると、ゴムホースで覆われた硬質の棒状コアを用いて支柱が製造される。樹脂を予備含浸させた数層の繊維材料を、重なりを有するようにホースに巻回する。このように準備した内側コアを、４つの切欠きを有する中空割型内に配置する。中空型半体をしっかりと閉じ合わせた後、一方の側を挟んで締め付けて閉鎖したホースを膨張させると、繊維材料が中空型の内壁に押し付けられ、ホースの開口端を介して硬質コアを抜き取ることができる。続いて、４つの型体を、移行部分および端部部分（ブラケット）を形成するための中空型の４つの切欠きに挿入する。オーブンまたはオートクレーブで、樹脂系に応じて例えば１２５℃または１７５℃で、ホース内圧力を制御しながら、樹脂を硬化させる。硬化が完了すると、支柱の開口したブラケット端部の一方からホースを抜き取り、ブラケット部分を機械加工する。ワンショット硬化法によって硬化させるため、硬化させた部品の接着が不要である。
【０００５】
ブラケットのそれぞれに、より良好な荷重分布を得るために１つのブッシュを圧入または接着する１つの穴が設けられる。摩耗防止のために、ブッシュにブラケット表面から突出する鍔が設けられる。
【０００６】
この方法には、配置された繊維成形材料が、移行部分および端部部分の付形のために円形から矩形に押し潰され、このためにそれらの部分において歪みおよび繊維の位置ずれを起こしやすいという欠点がある。さらに、コア管に数層に巻回された繊維成形材料をホースを膨張させることによって均一に膨らませるのは、一般に極めて困難である。我々の実験では不満足な結果が示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，９６３，３０１号
【特許文献２】独国特許第３１１３７９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の方法は、基本的な公知の手法のほんのいくつかの例にすぎない。それらの全ての手法は、製品にばらつきがあるという欠点を共有している。また、このことにより、特に外部荷重からの高応力下にあるブラケット部分において、繊維強化中空体の品質が損なわれる。それに応じて不良率が高くなる。さらに、使用機器およびその取扱いに比較的多くの費用と時間がかかる。
【０００９】
特に、本発明の目標は、一体的に組み込まれた要素を備えた肉厚の薄い管状または角柱状中空体の製造方法を規定し、公知の現状技術による方法の欠点を回避できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特に、本方法は、中空体の要求される安定性および品質の仕様が、最終形態となるまでの全製造段階にわたって確保され、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体をばらつきなく再現可能に製造することができるように設計される。このようにして製造された中空体を、例えばリブまたは隆条等の一体的に組み込まれた要素を介して、シールド、パネルおよびこれらに類する要素等の表面状構造部品に接合し、それらを全て一緒に硬化させることが重要である。このために必要なより大きい中空型半体を閉じ合わせるために、適切に配置されたボルトを介して外部から必要なより高い反対方向の圧力を印加することができる。これに適したものには、中空型と天井または横木との間に配置され、当該中空型に外部圧力を印加する、プレッシャーパッド、ホールドダウン、特に油圧もしくは空気圧を用いた動力装置および／または圧力スリーブ等の耐熱装置もある。さらに、中空型を不透過性の可撓性ジャケットにパックし、周囲圧力が影響を及ぼすことを可能にするためにこのジャケットを排気することにより、真空パックの原理を単独でまたは組み合わせて用いることが可能である。真空バッグとしても知られるこのジャケットの代わりに、ベースプレートおよび／または成型具へ向かう周縁を封止された不透過性の可撓性プラスチックシートを用いることもできる。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を中空型で製造する方法であって、製造対象である一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体用の雌型をそれぞれが形成する中空型の２つの半体内に繊維マットを積層し、内張りされた中空型の２つの半体を接合した後、繊維マットを中空型の内壁に押し付け、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を硬化させると同時に成形する方法である。
【００１２】
繊維マットを中空型の内壁に押し付けるために圧力をかけることと、繊維マットに吸収された樹脂系を硬化させるために（好ましくは）熱の効果が必要であることとは、明らかである。これらの繊維強化中空体は、具体的には、管状または角柱状の外形を有する物体であるが、後で個別に説明するように、その他の多くの断面設計も可能である。本発明により、少なくとも１つの膨張式ホースおよび／またはバルーンを用いて、特別な前処理をした乾燥織物半完成繊維製品および／または含浸させた半完成繊維製品（プリプレグ）を内張りした中空型で、気孔率が低く繊維体積率が高い繊維強化中空体、特に、ブラケット、フィン、フランジ等の要素が一体化された、管状および／または角柱状の設計を特徴とするような繊維強化中空体を有利に製造することが可能になる。これには、例えば航空宇宙または自動車産業において構造設計に必要な支柱（図１〜図５、図３４〜図４０）、懸架ブラケットまたはフランジを備えた管（図２７〜図３０）、フィン付き管（図３１）、航空機座席の構造部品（図４１、図４３、図４５、図５０〜図５４）、例えば航空機着陸装置の伸長／格納機構用の二又支柱（図５５）、スポーク体（図５６〜図６１）、例えば宇宙飛行における再突入機用の制御フラップ（図６４、図６６〜図７５）、例えば風力発電所用のブレード（図７６）、ブレーキディスク（図７７および図７８）、航空機ガスタービンの吸気口フロントリップ（図７９〜図８４）、航空機の胴体セグメント（図３２、図８５、図９２、図９３、図９５、図９６）等が含まれる。これらの部品は、特に、応用分野に応じて、繊維強化プラスチックまたはセラミックス基複合材（ＣＭＣ）等の様々な材料で構成することができ、したがって常温用にも非常に低温または非常に高温用にも設計可能であるため、広い熱機械範囲にわたる用途に適用することができる。
【００１３】
本発明のために、繊維マットという用語は、あらゆる予備含浸されたおよび／または前処理された繊維プライまたは半完成繊維製品を含むものとし、これらは、中空型の内張り後には積層体と呼ばれることがある。繊維マットという用語は、例えばいわゆる予備成形により、中空型内への配置時の望ましくないずれを防止するように準備された乾燥織物半完成繊維製品も含む。
【００１４】
必要な中空型は、製造される繊維強化中空体の雌型として、たいていは２つの部分からなる設計であり、ガス抜きおよび閉じ合わせ可能である。中空型は、高い熱伝導率を有する高強度材料からなることが好ましい。中空型に入れた後にのみ樹脂が注入される、部分的に含浸させた本来は乾燥した織物半完成繊維製品を用いる場合は、２つ目の型半体を、例えば真空プラスチックシート等の可撓性材料で構成してもよい。
【００１５】
金属製のものと比較すると、繊維強化中空体は、より軽量であり、圧縮、引張り、曲げおよびねじりに関して少なくとも同等の強度および剛性特性を有する。さらに、より優れた減衰能を有する。例えば連結ブラケットが一体化された繊維強化中空体は、接合領域においては（結合）溝および二重層が不可避であるため、ブラケットヘッドが挿入されたものと比べて重量および強度に利点を有する。同じことは、フランジを備えた繊維強化管やその他の多くの繊維強化中空体に当てはまる。
【００１６】
本発明による方法は、現状技術において用いられているのと同様の工程段階を用いるが、それにもかかわらず、現在公知である方法を著しく改良および簡単化するものである。第１に、前述の硬質コアを必要とせず、第２に、繊維複合材が、中空体の全ての部分、特に移行部分および端部部分（ブラケット）に、より良好に荷重に対抗できる力の流れの方向に配置される。高応力下の端部部分（ブラケット）では、繊維が等方的に配置される。このために、適切な中空型半体（雌型）が用いられる。これにより、断面形状を変える、成型による繊維層の絞りが不要となり、この手法に結び付けられる全ての欠点も解消される。したがって、移行部分を絞って形状を円形断面から矩形断面に、一般的に言えば大きい断面から小さい断面にする必要がなくなる。その理由は、プリプレグ材料が、互いに補完し合う２つの開いた雌型内に、しわを発生させずにかつ安定した位置で、直接配置されるからである。すなわち、原則的に製造段階が少なくてよい。言い換えると、かかる時間が少なく、不良品リスクが低い。その上、中空型の設計が簡単化され、工程固有の半完成品に関する現在のリスクのほとんどが解消される。
【００１７】
好適な実施形態の詳細を従属請求項に記載する。
【００１８】
例えば、繊維マットは、樹脂をしみ込ませた繊維プライまたは繊維プリプレグであることが好ましい。繊維プライは、部分的に樹脂をしみ込ませただけでもよい。
【００１９】
繊維マットは、中空型に挿入された膨張式要素によって、中空型の２つの半体を接合した後に膨張式要素を膨張させることにより、中空型の内壁に押し付けられることが好ましい。型半体の接合は、例えば真空バッグにより周囲圧力（大気、オートクレーブ）を用いて達成してもよい。
【００２０】
繊維マットは、中空体の各部分の定められた荷重特異性に従って中空型半体内に配置されるのが好ましい。これは、繊維マットが複合材における規定の荷重を最適に吸収できるような配列で、繊維マットを中空型体内に配置することにより達成される。
【００２１】
本発明は、繊維マット上に、通気布すなわちガス抜き用布を任意に配置することを想定している。繊維マットの下にガス抜き用布を配置することも可能である。樹脂を真空により浸透させる場合は、半透過性シートを間に配置することが可能である。
【００２２】
本発明の特定の実施形態においては、繊維マットと場合によってはガス抜き用布とが、中空型の半体のそれぞれの中に、該当する中空型半体の少なくとも１つの上縁よりもある一定の量だけ突出するように配置される。
【００２３】
本発明によると、中空型半体の接合前に、繊維マットと場合によってはガス抜き用布との突出部分を扇形に広げ、半体が接合されると扇形に広げられた部分が互いに嵌合するようにすることができる。
【００２４】
中空型の半体の上縁から突出する材料部分を形成するために、必要に応じて、積層時に突出材料部分を支える肩が、中空型半体の少なくとも１つの側に隣接して配置される。
【００２５】
中空型の接合前に積層体層を扇形に広げるのを補助しかつ／または突出材料部分を所望の位置に配置するのを容易にする追加の金属レールが肩に隣接して配置されてもよい。
【００２６】
中空型内の繊維プライを必要に応じて排気し、場合によってはさらに樹脂を浸透させる。中空型内の繊維プライにさらなる圧力および温度処理を施してもよい。
【００２７】
このようにして得られた硬化後の中空体半完成品を機械仕上げ工程、例えば輪郭加工に供することが好ましく、さらに、物理的および／または化学的に緻密化することができる。
【００２８】
挿入された繊維マットの繊維は、熱可塑性または熱硬化性マトリックス材料中で、一方向、十字方向、多軸方向および／または交差状に配列され、好ましくは固定される。
【００２９】
材料強化のために選択される繊維は、炭素、ガラス、アラミド、ポリエステル、ポリエチレンおよびナイロン繊維から選択されることが好ましい。
【００３０】
耐火性の化学的に緻密化された中空体を作成することが必要な場合は、使用される繊維は、無機繊維から選択される。これは炭素を含む。その場合、繊維またはフィラメントは、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素およびジルコニウム繊維から選択される。同一種の繊維と混合種の繊維とのいずれをも使用することができる。
【００３１】
本発明による方法は、製造対象である繊維強化中空体の外形を特に限定しない。すなわち、キャビティ形状および／またはキャビティ半体が適宜に設計されていれば、本質的に円形、楕円形、正方形または矩形の断面を有する繊維強化中空体を、内側リブの有無にかかわらず、製造することができる。本方法は、支柱、管、いわゆるフィン付き管ならびに例えば制御フラップまたは横および縦方向の形材によって強化された胴体セグメント等の箱形構造の製造に等しく適している。
【００３２】
積層は、プリプレグ繊維材料を用いて行うことが好ましい。管／角柱部分、例えばブラケットを備えた支柱においては、例えば、繊維材料の６０％を長手方向軸（０°方向）と平行に配置し、４０％を±４５°（＋／−方向ともいう）に配置する。端部部分（ブラケット）においては、繊維の約３分の１を長手方向軸と平行に配置する。別の３０％をそれと垂直に（９０°方向）配置し、残りを長手方向軸に対して±４５°未満に配置する。ブラケットと管／角柱部分との間の傾斜路状移行部分においては、強化繊維を段階的に配置する。
【００３３】
半完成繊維製品は、一方向、十字方向、多軸方向のものの他に、様々に交差させて織られたかまたは編まれたものが入手可能である。供給者としては、Ｃｙｔｅｃ社、Ｈｅｘｃｅｌ社、ＩＣＩ社、Ｉｎｔｅｒｇｌａｓ社、Ｋｒａｍｅｒ社およびＳａｅｒｔｅｘ社等の企業がある。
【００３４】
未硬化マトリックス材料は、熱可塑性の特性を有するものと熱硬化性の特性を有するものとの両方が、Ｃｙｔｅｃ社、Ｈｅｘｅｌ社、ＡＣＧ社、Ｈｕｎｔｓｍａｎ社等の企業によって市販されている。
【００３５】
必要に応じて、積層を混合式に行うことが可能である。すなわち、一方向半完成繊維製品層の次に斜め方向に織られた繊維層を積層することができる。このことは、規定された荷重によってはブラケット穴部分において有益となり得る。
【００３６】
コスト上の理由で、あるいは、繊維強化中空体の剛性に対する要求が低い場合は、炭素繊維の代わりに他の繊維材料を、同一種の繊維としても混合種の繊維としても用い得る。例えばガラス繊維と炭素繊維との組み合わせからなる繊維強化プラスチック支柱は、専ら炭素繊維のみで強化されたものよりも柔軟で経済的である。ガラス・炭素繊維半完成製品に加えて、繊維強化中空体に用いることができる繊維材料が他にもある。それらは、種々の温度範囲における用途向けとして専門家に知られている。
【００３７】
ニアネットシェイプの繊維強化中空体またはそれらの予め大まかに形状を固められ部分的または完全に硬化された繊維プレフォームに関して、樹脂マトリックスを熱分解により転換し、樹脂材料のさらなる浸透（ポリマー浸透）とその後の熱分解とにより緻密化する場合は、一般に、炭素、黒鉛、ガラスおよびアラミド等のセラミックフィラメントを含む無機繊維材料が用いられる。セラミックフィラメント材料としては、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化シリコン、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ジルコニウム等が用いられる。セラミック繊維は耐熱性を有する。この液状ポリマー浸透（ＬＰＩ）法で製造されたＣＭＣ（セラミックス基複合材）ユニットは、５〜８回熱分解され、中程度の機械および熱荷重に耐える部品に適している。
【００３８】
高い熱機械応力にさらされるＣＭＣ材料に関して、化学蒸着（ＣＶＩ）法により気相中でマトリックス材料を繊維表面に堆積させることができる。この方法では、特定の圧力および温度条件下で、マトリックス材料によって部品表面が完全に覆われるまで、マトリックス材料をニアネットシェイプユニットの、さらにはユニット内部の、繊維上および繊維間に堆積させる。このようにして、例えば炭素繊維を炭化ケイ素マトリックス中に、炭化ケイ素繊維を炭化ケイ素マトリックスもしくは窒化シリコンマトリックス中に、酸化アルミニウム繊維を酸化アルミニウムマトリックス中に、または、ムライト繊維をムライトセラミック中に埋め込むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に従って製造され、二又／スロット状の連結ブラケットと円管状の中央部分とを備えた繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）正面図と、ｃ）斜視図とを示す。
【図２】図２は、本発明に従って製造され、図１と同様であるが中間部分の断面が楕円形である別の繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）正面図と、ｃ）斜視図とを示す。
【図３】図３は、本発明に従って製造され、図１または図２と同様であり中間部分に平らな表面を有する繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図とを示す。
【図４】図４は、本発明に従って製造され、図１または図２と同様であり中間部分に平らな表面を有する繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図とを示す。
【図５】図５は、図４のような中空体の断面図を示す。
【図６】図６は、ブラケットが一体化された支柱用に本発明に従って設計された中空型半体のａ）斜視図と、ｂ）断面図と、ｃ）繊維材料およびホースを取り付けた型半体の双方を接合する直前の図とを示す。
【図７】図７は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図８】図８は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図９】図９は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図１０】図１０は、本発明による一例として選択された、半完成繊維製品の積層体層の配置パターンを示す。
【図１１】図１１は、縁からの突出部の高さが高い配置を示す。
【図１２】図１２は、型半体を接合して閉じる直前の、Ｌ字形レールによって位置決めされてしわの発生の無い縁片を示す。
【図１３】図１３は、上側の積層体層上に重なりを有する配置用の突出縁片を示す。
【図１４】図１４は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１４は、上側の積層体層がないものを示す。
【図１５】図１５は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１５は、上側の積層体層があるものを示す。
【図１６】図１６は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１６は、積層体層を扇形に広げるものを示す。
【図１７】図１７は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１７は、積層体層を扇形に広げるものを示す。
【図１８】図１８は、図９による方法の結果を断面図で示す。
【図１９】図１９は、図１２による方法の結果を断面図で示す。
【図２０】図２０は、図１３による方法の結果を断面図で示す。
【図２１】図２１は、図１４による方法の結果を断面図で示す。
【図２２】図２２は、図１７による方法の結果を断面図で示す。
【図２３】図２３は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２４】図２４は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２５】図２５は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２６】図２６は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２７】図２７は、懸架ブラケットが管外被に一体化された繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図と、ｃ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図と、ｄ）別の配置例を示すものとを示す。
【図２８】図２８は、フランジが組み込まれた中空体のａ）斜視図と、ｂ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図とを示す。
【図２９】図２９は、フランジが組み込まれた中空体のａ）斜視図と、ｂ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図とを示す。
【図３０】図３０は、フランジが一体的に組み込まれ、空間において湾曲した中空体（パイプベンド）のａ）斜視図と、ｂ）該中空体に関する中空型半体とを示す。
【図３１】図３１は、繊維強化中空体であって、ａ）フィンが側方に組み込まれたものと、ｂ）フィン付き管壁の形態のものと、ｃ）フィン付き管壁の製造用の型構造を含む断面図と、ｄ）ｃ）と同様であるがフィンブリッジの押圧が制御可能に行われるものとを示す。
【図３２】図３２は、縦横方向ブレース（補強材）が一体的に組み込まれた大型表面の繊維強化中空体（強化板）のａ）斜視図と、ｂ）製造に必要な中空型と、ｃ）積層体を配置した中空型と、ｄ）完全に積層された中空型内の型ホース／バルーンと、ｅ）積層体と型ホースとを取り付けた中空型上の平面積層体がカバープレートで覆われたところとを示す。
【図３３】図３３は、真空バッグまたは排気用シート内部の、ガス抜き用布によって覆われた図３２ｅ）と同様の型構造のａ）斜視図と、ｂ）断面図と、ｃ）図３３ｂ）の詳細図と、ｄ）図３３ａ）と同様であるがシートが下側中空型へと封止された型構造と、ｅ）別々に排気される２つの空間（通気空間および樹脂注入空間）を有する型構造と、ｆ）図３３ｅ）と同様であるが上側型半体が可撓性である型構造と、ｇ）図３３ｆ）と同様であるが平面パネル表面が下側型半体上にある型構造とを示す。
【図３４】図３４は、二又状のブラケットを備え、矩形断面を有する支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）上面図と、ｄ）正面図とを示す。
【図３５】図３５は、断面が中央に向かって大きくなっている支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）上面図と、ｄ）正面図とを示す。
【図３６】図３６は、取り付けてあるターンバックルで連続的に長さ調節可能な支柱の一部分であって、ターンバックルが、ａ）ボルト端に単純なブラケットを備えているものと、ｂ）ボルト端にブラケットと二又ブラケットとを備えているものとを示す。
【図３７．１】図３７．１は、反対方向に延びる内側ねじ山（ターンバックルの原理）で連続的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図３７．２】図３７．２は、反対方向に延びる外側ねじ山（ターンバックルの原理）で連続的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図３８】図３８は、歯付き板による調節で段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）断面図とを示す。
【図３９】図３９は、一端が円錐状に先細りしている、ねじ付き連結部で段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図４０】図４０は、一端の肉厚を大きくした、段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図４１】図４１は、例えば航空機の座席用の座席梁半完成品を示す。
【図４２】図４２は、中空型内部における座席梁半完成品の断面図を示す。
【図４３】図４３は、補強リブが一体化された座席梁を示す。
【図４４】図４４は、中空型内部における、補強リブが一体化された座席梁の断面図を示す。
【図４５】図４５は、構造部品への連結部が一体化された座席梁を示す。
【図４６】図４６は、図４５のような座席梁用の上側型半体を示す。
【図４７】図４７は、図４５のような座席梁用の底側型半体を示す。
【図４８】図４８は、図４７のような型半体の分割を示す。
【図４９】図４９は、図４５のような座席梁を硬化後に中空型から取り出すための説明図を示す。
【図５０】図５０は、図４５と同様の座席梁の別の実施形態を示す。
【図５１】図５１は、本発明に従って製造された座席基部構造を示す。
【図５２】図５２は、本発明に従って製造された、図５３のような肘掛けを連結するための構造を示す。
【図５３】図５３は、本発明に従って製造された肘掛け構造を示す。
【図５４】図５４は、図５０〜図５３のような構造の組み立て体を示す。
【図５５】図５５は、本発明に従って製造された、例えば航空機の前輪用の二又支柱を示す。
【図５６】図５６は、中央で直角に交差させた、ブラケットを備えた支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図５７】図５７は、フランジが中央に組み込まれた星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）正面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図５８】図５８は、図５７のような星形中空体用の中空型の変形例であって、ａ）〜ｃ）は２つのバルーンを用いる第１の変形例を示し、ｄ）は１つのバルーンを用いる第２の変形例を示す。
【図５９】図５９は、ハブが一体的に組み込まれた星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）正面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図６０】図６０は、ハブが組み込まれるとともに端部フランジが一体化された星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図６１】図６１は、中空スポークが一体的に組み込まれたホイールリムのａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図６２】図６２は、図６１のようなホイールリム用の型の組み立てを示す。
【図６３】図６３は、図６１のようなホイールリム用の組み立て後の型の、型バルーンを含む断面図を示す。
【図６４】図６４は、一方の側が開口した矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６５】図６５は、図６４のような制御フラップの大体の製造工程を示す断面図である。
【図６６】図６６は、図６４と同様に一方の側が開口しているが内側リブを備えた矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６７】図６７は、図６６と同様に一方の側が開口しているが補強用の折り目を有する矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６８】図６８は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図６９】図６９は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図７０】図７０は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図７１】図７１は、制御フラップの別の実施形態を示す。
【図７２】図７２は、航空機および再突入機用の制御フラップの他の実施形態であって、ａ）分割平面が水平なものと、ｂ）分割平面が垂直なものとを示す。
【図７３】図７３は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７４】図７４は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７５】図７５は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７６】図７６は、例えば風力タービン用の、フランジが一体的に組み込まれたブレードのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図７７】図７７は、ブレーキディスクとして付形された中空体を示す。
【図７８】図７８は、本発明に従って製造された図７７のようなブレーキディスクの製造工程を示す図である。
【図７９】図７９は、例えば航空機のガスタービンの、タービンエンジンの空気取り入れ口フロントリップとして付形された中空体のａ）等角投影正面図と、ｂ）等角投影背面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図８０】図８０は、図７９のような空気取り入れ口フロントリップ用の底側型半体のａ）等角投影図と、ｂ）断面図とを示す。
【図８１】図８１は、積層体層が配置された状態の、図７９のような空気取り入れ口フロントリップを製造するための上側型半体を示す。
【図８２】図８２は、図８１のような上側型半体の構造の、積層体層とバルーンとを含む断面図を示す。
【図８３】図８３は、組み立て後の図８０および図８１の型半体の断面図を示す。
【図８４】図８４は、図７９のような空気取り入れ口フロントリップを製造するための別の型構造を示す。
【図８５】図８５は、機械加工前の、本発明に従って製造され、ストリンガおよびリブが一体的に組み込まれた航空機胴体セグメントを示す。
【図８６】図８６は、図８５のような胴体セグメントの底側型半体を示す。
【図８７】図８７は、図８６の拡大詳細図を示す。
【図８８】図８８は、図８５のような胴体セグメントを製造するための、半完成繊維製品が積層された底側型半体を示す。
【図８９】図８９は、図３２ｄ）と同様の型ホースが挿入された図８８のような底側型半体を示す。
【図９０】図９０は、図８５のような胴体セグメントを製造するための、繊維材料が積層された上側型半体を示す。
【図９１】図９１は、図８５のような胴体セグメントを製造するための型構造全体を示す。
【図９２】図９２は、穴あけおよび輪郭加工後の、図８５のような、本発明に従って製造され、連結ブラケットが一体的に組み込まれた胴体セグメントを示す。
【図９３】図９３は、航空機胴体のサブセグメントを形成するために互いに組み合わされた４つの外殻パネルを示す。
【図９４】図９４は、本発明に従って製造され、床桁として付形された中空体を示す。
【図９５】図９５は、本発明に従って製造された胴体セグメントと床桁とを有する航空機胴体のサブセグメントを示す。
【図９６】図９６は、ストリンガが一体化されるとともに乗降扉用フレームが一体化された外殻パネルとして付形された中空体を示す。
【図９７】図９７は、鉄道または索道車用のボギーのａ）上から見た等角投影図と、ｂ）下から見た等角投影図とを示す。
【図９８】図９８は、高速鉄道車両用ホイールのａ）等角投影図と、ｂ）等角投影断面図と、ｃ）型構造の断面図とを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、図面を用いて、本発明を、応用例と製造工程および使用される中空型に関する解説とによって詳細に説明する。
【００４１】
図１は、本発明に従って製造された繊維強化中空体１０の考えられ得る一実施形態として、二又またはスロット状連結ブラケット１１を備えた支柱の側面図（ａ）および正面図（ｂ）ならびに斜視図（ｃ）を示す。この支柱は、くさびまたは傾斜路状部分１３が先細りして一体的に組み込まれたブラケット１１となる管状／円筒状中央部１２を特徴として有する。ブラケット１１は、それぞれに鍔１５が装着されたブッシュ１５が取り付けられた、略中心に配置された穴１４を特徴として有する。鍔は、曲げまたはねじり力を伝達する際に荷重を誘導するピン（図示せず）によるあらゆる摩耗を防止する。
【００４２】
図２も、二又またはスロット状ブラケット１１を備えた支柱を示す。しかしながら、側面図（ｂ）から分かるように、中空の中央部１２の断面は楕円形である。その他の特性は全て図１のような支柱と同一であり、同じ参照番号を付している。
【００４３】
図３および図４の支柱（繊維強化中空体１０）は、図１および図２のような支柱と本質的な特性が同じであるため、やはり同じ参照番号を付している。加えて、それらの支柱は、その円筒形または楕円形の中央部１２に、横力を誘導可能な凹んだ１６または突出した１７の平坦状表面を特徴として有する。図３のブラケット１１は、二又ブラケットに挿入されるように設計されており、したがって舌状である。
【００４４】
図５は、例えばピン（図示せず）により横力が誘導され得る場所に図４のような突出した表面１７を有する中央部１２の断面を示す。
【００４５】
そして、図６ａは、本発明に従って設計された中空型半体（１、２）の斜視図を示し、図６ｂは同じ中空型半体の長手方向断面を示す。図６ａおよび図６ｂは、上記実施形態における支柱の半分の雌型、特に中央部１２’から傾斜路状部分１３’を経て端部領域（ブラケット）１１’へと変化している断面寸法を明瞭に図示している。このトラフ状の雌型に、含浸させた半完成繊維製品５（図７以降）を積層し、必要に応じてそれらをガス抜き用布７で覆い、（中空型半体１、２を閉じ合わせたら、）その上から、硬化前および硬化中に、繊維配置が中空体型の内壁に押し付けられるように圧力をかける。図６ｃに、接合直前の、積層後の中空型１および２の両方を示す。この工程段階においては、積層体を中空型の内壁に押し付けるホース８が既に底側中空型内に配置されている。
【００４６】
図７〜図９は、本発明の製造工程を図示する。この製造工程は、外形が例えば円形であるべきか矩形であるべきかにかかわらず、上記の支柱の全ての断面設計に特に当てはまる。
【００４７】
図７は底側の中空型半体１、図８は上側の中空型半体２に関してこの製造工程を示す。これらの中空型半体のことを底側／上側型ともいう。上向きに開いた両型半体１および２の上に、好ましくは１つの肩３、４をそれぞれ置き、型の中に、含浸させた半完成繊維製品５を、肩３、４の停止面１８に至るまで積層する。続いて、必要に応じて、ガス抜き用布７を半完成繊維製品５の上に配置する。ここに示す実施形態に関しては、底側型半体１内にホース８を挿入する。肩３、４を取り外すと、上側型半体２を底側型半体１の上に置くことができ、双方をしっかりと閉じ合わせることができる。突出した縁片６は、ホース８を加圧するとすぐに半体同士が容易に接合（結合）されるように、中空体１０の合わせ目領域における重なり部分９とするためのものである。このことは、追加的に熱を誘導する場合にはなおさら当てはまる。
【００４８】
したがって、本発明による中空体を製造するための工程段階は以下のようになる。
【００４９】
１．１ 開いた中空型半体１および２の該当面に肩３および４を固定する。
【００５０】
１．２ 肩３、４において突出片６が形成されるように、半完成繊維製品および／または積層体５を凹状の中空型半体１および２にかぶせる。
【００５１】
１．３ 必要に応じて、突出片６を含むかまたは除く半完成繊維製品５の上にガス抜き用布７を配置する。
【００５２】
１．４ 等方性弾性材料からなるホース（バルーン）８を底側型半体１内に挿入する。
【００５３】
１．５ 中空型半体１および２から肩３、４を取り外す。
【００５４】
１．６ 積層体を取り付けた中空型半体１および２を重ね合わせ、例えばボルト／ねじでしっかりと閉じ合わせる。
【００５５】
１．７ バルーンを用いる場合以外はホースの一端を封止し、中空型内の空気を吸い取りかつ／または排除し、加圧気体でホースを膨張させる。
【００５６】
１．８ 気体圧力および温度条件を制御しながらオーブンまたはオートクレーブで硬化させる。
【００５７】
１．９ 中空型を開き、ホース／バルーンを取り外し、繊維強化プラスチック中空体を取り出し、ブラケットを輪郭加工し、穴あけし、カバーディスクおよび／または穴ブッシュを挿入する。
【００５８】
特に、図１０には、半完成繊維製品５の配置を、一般に、均一にではなく、予測される荷重プロファイルに応じて、すなわち繊維強化中空体１０の個々の部分１１、１２、１３に沿った予測応力に応じて行うことが示されている。例えば、中央部１２’’では、一方向繊維が長手方向におよび長手方向軸に対して±４５℃の角度に配置される。端部領域（ブラケットまたはその他の連結要素）１１’では、等方的に、つまり長手方向軸に沿って、長手方向軸を横断して、および長手方向軸に対して±４５℃未満の角度に配置される。中央部１２と、ブラケット１１またはこれに類する被組込要素である端部領域との間、すなわちくさびまたは傾斜路状部分１３では、漸次段階的に配置される。図１０では、図６のような中空型の各領域１１’、１２’および１３’に対応する各部分を１１’’、１２’’および１３’’と表示している。
【００５９】
半完成繊維製品５は、種々の方法で、型カップ１および２内および肩３または４の停止面１８に押し当てて、積層することができる。
【００６０】
図１１は、縁からの突出部６の高さが非常に高い配置を示す。突出縁片６は、肩３、４とＬ字形の断面形状を有するレール１９とにもたせかけられる。レール１９により、しわの発生なく縁片６を接合することができる。これは、縁片６同士の重なりの有無にかかわらず可能である。
【００６１】
図１２において、縁片６は、最大限に突き合わせて接合することを目的とした配置用に準備されており、図１３においては、重なりを有した配置用に準備されている。型半体１および２を閉じてホース８を膨張させると、縁片６は、上側の中空型半体２内に配置された半完成繊維製品５と、所望のように接合する。
【００６２】
図１４は、重なりが１箇所だけである繊維強化中空体１０をどのようにして製造することができるかを示す。このために、図１１および図１３に示すように縁片６を重ならせ、ホース８を用いて未積層の上側型半体２に押し込む。例えば懸架ブラケットまたはフィンを備えた中空体に関しては、図１５に示すように、重なり部分を型半体１、２の分離線に沿って配置するのが有用である。この点についてのさらなる詳細をさらに説明する。
【００６３】
図１６のように、半完成繊維製品５の各層を後の合わせ目線に沿って扇形に広げ、型半体１、２を重ね合わせたときに扇形に広げられた各層が互い違いに嵌まり合うようにする。このために、型半体１、２にやはり肩３とＬ字形レール１９および１９’とを設ける。底側型半体１では繊維配置を特定の高さで分割するために肩３がレール１９と協働し、上側型半体における他方の肩１９’は積層体を型壁から少しだけ離しておくためのものである。このようにして噛み合い結合が達成される。図１７に示すこの「噛み合い」により、接合品質が高まる。
【００６４】
図１８〜図２２は、結果として得られる断面、ここでは、重なり部分の設計が様々である円筒形中央部１２を示す。これらは、型半体１、２の接合前の突出縁片６の配置に関連した違いの結果である。容易に分かるように、図９のような縁片６の配置は図１８に示す結果に対応し、同様に、図１２、１３、１４、１５および１７の配置は、図１９、２０、２１および２２に示す結果に、この順序および組み合わせで対応する。
【００６５】
少し変更を加えるだけで、プリプレグ等からなる２つのＵ字形リブブリッジ２０と、連通した２つのホースとを用いることにより、繊維強化された内側リブ２１を備えた繊維強化中空体１０を製造することが可能である。これを図２３および図２５の図に示す。Ｕ字形リブブリッジ２０は、底側１および上側２の型半体内で、予め配置された繊維マット５に接合される。図２４および図２６はそれぞれ完成品の断面を示す。
【００６６】
図２７は、懸架ブラケット２３が管外被に一体化された繊維強化管２２を示す。管２２と懸架ブラケット２３とは、本発明による方法で一部分において一体的に製造される。
【００６７】
図２８および図２９は、本発明による方法で製造された、１つおよび２つのフランジ１１が一体的に組み込まれた繊維強化管２４を示す。例えば図３０に示すようなパイプベンドとして個々の管２４または管部品を相互に接合するために、フランジ１１にやはり穴を設けてもよい。なお、大体において、パイプベンドは、図２８および図２９に示す直管と同様にして製造することが可能である。
【００６８】
図３１は、繊維強化されたフィン付き管（ａ）と、同じ材料で構成されたフィン付き管壁（ｂ）との斜視図ならびに本発明による方法で作製されたこのような部品の製造に用いられる２種類の中空型（ｃ）および（ｄ）を示す。それらは例えばプラスチックまたはセラミック（ＣＭＣ）で構成され得る。一体的に組み込まれたフィン／ブリッジは、管よりも短くすることが可能である（図示せず）。このようなフィン付き管または管壁は、例えば、建築用遮熱材や熱交換器等のための冷却パイプとして、熱および冷却工学において応用可能である。
【００６９】
滑り／連結ブラケットを備えた支柱が一体的に組み込まれて、取り付けられる繊維強化プラスチック製パネルセグメントの作製について、大体を図３２および図３３に図示する。図示と異なってパネルセグメントが湾曲していてもよい。滑り／連結ブラケットは、図９２、図９３および図９５に明示されている。縦横方向の強化材２０を形成するために、型半体１内には溝２０’が、ここでは等間隔で、互いに平行に延びている。繊維マットを配置したら、すなわち型半体１に積層したら、型ホース／型バルーン８（ここでは４つ）をこのために準備した溝２０’に嵌装し、繊維マット（プリプレグ）５’’が同様に積層された型２を型１上に降ろす。型半体１および２を押し付け合わせて型ホース８の圧力に対抗する外部圧力を用いて、積層体接触面／重なり部分９’および９’’が結合し、オーブンまたはオートクレーブ内部で加熱により半完成繊維化合物製品が硬化して正確な寸法となるようにする。図３３に示すように、型半体１および２を真空ポンプ（ここでは図示せず）に接続する場合、真空バッグとしても知られる、型半体１および２を封入する真空ジャケット５９を用いて、外部圧力を利用して外力を生じさせることができる。追加的にまたはこれとは別に、制御可能な空気圧または油圧力（動力装置、圧力スリーブ等）６２を利用することができる。真空状態ひいては真空接続によるガス抜きの有効性を高めるために、真空ジャケット５９と型半体１および２との間に通気布７（＝ガス抜き用布）を配置することができる。
【００７０】
繊維強化部品、例えば図３２ａ）のパネルセグメント等は、プリプレグの代わりに乾燥織物繊維組織（半完成繊維製品）を用いて製造してもよい。型半体内への配置後に個々の繊維層が徐々にずれてしまうのを防止するために、いわゆる予備成形を適用する。この方法では、個々の繊維層に熱可塑性または熱硬化性結合剤を添加し、その後、繊維層を雄型または雌型に配置する。各層を正しい位置に固定するために、シートで覆い、シーラントを用いて各層の縁を雄型／雌型の全周で封止する。シート下の空気を排気すると、外側の空気圧が効果をあらわし、個々の繊維層をしっかりと雄型上／雌型内へと押圧する。熱を誘導することにより、結合剤が活性化され、乾燥繊維プライ内部にしみ通り、その後硬化する。このようにして生成された繊維複合材は、その後の加工において乾燥半完成繊維製品として扱われる。
【００７１】
型半体１に挿入したら、予備成形された半完成繊維製品５’に樹脂を浸透させる。図３３ｅ）は、型構造を大体において示す。型半体１内部には、ワンショット硬化法を用いてパネルセグメント（図３２ａ）の縦横方向強化材２０を一体的に組み込むための溝が存在している。必要に応じて繊維組織５’の下にガス抜き用布７を配置することが可能である。繊維材料５’で内張りされた溝２０’に型ホース８を嵌装する。必要に応じてその下にＵ字形ガス抜き用布７を配置することも可能である。繊維組織５’と型ホース８とを予備成形された繊維組織５’’で覆い、通常はその上に剥ぎ取り式箔６６、分散布６７および半透過性箔６５を載せる。後者は、気体に透過性であり樹脂に不透過性である。
【００７２】
半透過性箔６５（図３３ｅ）の上には、ガス抜き用布７、上側型半体２、別のガス抜き用布７’および気体と樹脂に不透過性の真空シート５９を載せる。このシートは、半透過性箔と同様に、全周にわたって型半体１へと封止される。真空シート５９と半透過性箔６５との間の通気空間は真空接続部６０を介して排気され、型半体１と半透過性箔６５との間の注入空間は真空接続部６８を介して排気される。
【００７３】
接続部６０および６８に真空が生じ次第、かつその場合に限り、ホース８をより高い気体圧力に慎重にさらし得る。この圧力は、所要の重なり領域９’および９’’における半完成繊維製品５’および５’’が常にしっかりと接合したままであり、特に強化材２０の領域において離れることがないように与えられる。これらの条件が満たされれば、樹脂フローバルブ（ここでは図示せず）が開かれる。これにより樹脂が吸い込まれ、分散布が樹脂を広く分散させるため、真空および重力の効果によって半完成繊維製品５’および５’’が均一に浸漬される。
【００７４】
この工程では、まず、接触している積層体部分すなわち重なり部分９’および９’’、最後に、縦横方向強化材２０の設計のために設けられた下の方の積層体部分に、樹脂をしみ通らせる。一番最後に樹脂が飽和状態であることが樹脂の漏出によってわかり、樹脂の流れが停止される。これは、適切な表示器を介して、例えば樹脂漏れ表示器７１（透明パイプ内の充填レベル、サイホン、センサによって電気的に検出可能な値の変化等）によって自動的に行うことが可能である。排気はマトリックスが硬化されるまで続けられる。技術的な詳細に関しては、いわゆるＭＴ−ＲＩ法が記載されている独国特許第１０２３９３２５号が参考になる。本発明の違いは、主に、強化材を形成するのに型ホース８を用いることであり、さらにまたこの点に関連して、図３３ｅ）に示す樹脂漏れ表示器が自己制御式であることである。加えて、通気および注入空間の真空状態ひいては該空間からの排気の有効性を、樹脂漏れによる影響を実質的に受けない程度に維持することができる。
【００７５】
図３３ｆ）は、上記の型構造にかなり類似した型構造を示す。違いは、ここでは固体材料からなる型半体２がないことである。型半体２の機能は、真空を発生させた時に真空シート５９によって引き受けられる。
【００７６】
図３３ｇ）には、積層後に反転されたつまり上下逆さまにされた図３３ｅ）と同様の型構造が示されている。これにより、浸透中に樹脂が流れる方向が異なる。
【００７７】
図３４は、本発明に従って製造され、矩形の断面形状と、一体的に組み込まれた二又状連結ブラケット１１とを有する別の支柱の斜視図（ａ）ならびに側面図（ｂ）、上面図（ｃ）および正面図（ｄ）を示す。
【００７８】
図３５は、本発明に従って製造され、直径が中間に向かって大きくなっている支柱の斜視図（ａ）、側面図（ｂ）、上面図（ｃ）および正面図（ｄ）を示す。高い座屈荷重に耐えるように設計されたこのような支柱は、航空学において応用され、とりわけ着陸装置の工学技術に用いられる。
【００７９】
組立公差を均一化するためには、支柱が調節可能な連結長さを有することが必要である。ほとんどの用途においては、ブラケット１１を十分な長さに設計し、現場で計測された連結長さに合わせて穴１４を設けることで十分である。これで十分でない場合はアダプタが必要である。既存技術には、多くの用途に向けの長さ調節用装置がある。図３６〜図４０は、様々な種類のこのような長さ調節が行われる本発明による支柱を示す。
【００８０】
図３６は、締め付けナット４２とブラケット付きボルト４４’、４４’’とロックナット４３’、４３’’とで構成されたターンバックルを用いることにより、特に荷重がかかった状態においても連続的に調節される支柱１０を示す。
【００８１】
図３７.１は、連続的に長さ調節される、内側ターンバックルを備えた支柱の別の実施形態の斜視図（ａ）、上面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。この支柱の長さ調節は連続的であり、特に、荷重がかかった状態において、工程中にブラケットを回転させる必要がない。このターンバックルを装備するためには、本発明に従って製造された支柱を分割する。座屈荷重によって生じ得る曲げモーメントは支柱の中間で最大となるため、支柱の端部寄りの位置を選択するのが好ましい。ねじ付きブッシュ４０および４１を、支柱の各分割部分の円筒状部に挿入し、例えば接着により固定する。左のねじ付きブッシュ４０は内側左ねじ山を有し、右のねじ付きブッシュ４１は内側右ねじ山を有する。支柱の両分割部分は、対応する外側ねじ山を両端に有する調節ボルト４２を介して連結される。調節ボルトを回転させることにより、反対方向に延びる２つのねじ山の作用によって、支柱全体の長さが調節ボルト４２の回転方向に応じて連続的に増加または減少する。支柱が所要の長さに調節されると、ロックナット４３’および４３’’によって調節ボルト４２のゆるみが防止される。
【００８２】
図３７．２は、ターンバックルによる長さ調節が行われる別の支柱を示す。この支柱の斜視図（ａ）ならびに上面図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図３７．１に示したものとは逆に、支柱の各分割部分に接合されたねじ付きブッシュ４４’、４４’’は、ここでは、外側継手によって確実な嵌合で支柱に取り付けられる。このために、本発明による支柱製造工程において予めねじ付きブッシュを中空型に含めておくことが可能である。用いられるホースまたはバルーン８を膨張させることにより、繊維プライがねじ付きブッシュの端部部分を包み込む。これにより、硬化後には、ねじ付きブッシュ４４’、４４’’と支柱の外面との間に確実な嵌合が得られる。この確実嵌合式の継手は、圧縮力および引張り力を伝達する能力が最も優れたものである。あるいは、ねじ付きブッシュ４４’、４４’’は、硬化後のプラスチックに例えば接着することが可能である。
【００８３】
図３８に斜視図（ａ）および断面図（ｂ）を示す支柱は、小さい歯付き板３５を歯付き板３６に沿ってずらすことにより、溝穴１４における連結要素３４の段階的調節を達成している。歯付き板３６とブラケット１１とは互いに確実に嵌合している。したがって、連結要素３４も、確実な嵌合でブラケットに固定することが可能である。このために、溝穴１４内を上下に摺動可能なねじ付きピン３７を正確に嵌合させて挿入する穴を連結要素３４に設ける。菊ナット３９によって、固定された大きい歯付き板３６と摺動する歯付き板３５との確実な嵌合を解除、回復および確保することができる。ここで、連結要素３４の最小調節幅は、１つの歯の間隔に等しい。板の歯を小さく設計するほど、長さ調節の段階が小さくなる。これは、荷重がかからない状態でしか行えない。
【００８４】
さらに、図３９は、円錐形テーパ状端部を備えた長さ調節可能な支柱の斜視図（ａ）ならびに側面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。支柱の長さ調節は、荷重がかからない状態で、対応するねじ山を内側に有するインサート４６にねじで着脱することができるねじ付きボルト４５を備えた二又状連結部を介して、行われる。最小可能調節長さは、ねじ山ピッチの半分に等しい。ロックナット３８により連結が確保される。引張り力は円錐形インサート４６を介して伝達される。圧縮力はワッシャ３９を介して支柱に誘導される。
【００８５】
図４０は、図３９で説明した支柱と本質的に同様の長さ調節可能な支柱を示す。この支柱の斜視図（ａ）ならびに上面図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図３９の支柱との違いは、端部がどのように設計されているかである。インサート４６を固定するために、インサート４６に合うように円筒形に付形された、肉厚を大きくした部分５２が設けられる。長さ調節ならびに引張り力および圧縮力の伝達は、図３９の支柱と同様に、荷重がかからない状態で行われる。
【００８６】
図４１は、本発明に従って製造された、例えば航空機の座席に用いることができる座席梁の半完成品を示す。
【００８７】
図４２は、図４１の半完成品の断面を、本発明に従って当該半完成品を製造するのに必要な、底側型半体１、上側型半体２および３つの膨張式ホース／バルーン８等の部品とともに示す。図４２には、繊維マット５’および５’’が中空型半体内にどのように配置され、どこで重なり合っているかも図示されている。
【００８８】
図４３は、図４１と同様であるが内側リブ２１の形態の追加の強化材を含む点で異なる座席梁の硬化および輪郭加工済み半完成品を示す。このような座席梁は、独国特許出願公開第１０２００５０５９１３４Ａ１号から既に公知である。しかしながら、開示されているいわゆる単一梁は、接着されたいくつかの別個の部品で構成され、本発明に従って製造された梁のような単一ユニットで構成されたものではない。これらの別個の部品が接着されていることで、本発明に従って製造された梁には発生しない精度不良が生じる。さらに、本発明に従って製造された梁においては、必要な全ての連結部を梁に直接一体化し、ワンショット法で実現することが可能である。
【００８９】
図４４は、図４３に示す梁の断面を示す。本発明に従って内側リブ２１を一体化するためには、２つのホースまたはバルーン８が必要であり、それら２つのホース／バルーンは、製造工程中のリブブリッジ２１のずれを防止するために連通して連結される。
【００９０】
図４５は、本発明に従って製造された、図４１に示した座席梁の設計変形例を示す。
【００９１】
図４６は、本発明に従って図４５に示す座席梁を製造するための上側型半体２を示す。対応する底側型半体１は図４７に示されている。底側型半体１は、硬化後に座席梁を型から取り出せるようにするために、いくつかの別個の部分で構成されている。
【００９２】
図４８は、開いた型半体１を示す。積層体を配置する直前の４つのブロックが示されている。各ブロックを、それぞれの次のブロックへの移行部が突出部分６（図示しないが図９と類似である）を形成するように、繊維マット（プリプレグ）で内張りする。ねじ付きロッド５３を用いて個々のブロックを組み立てると、所望の重なり９（図示せず）を有する底側型半体１が形成される。このようにして積層された型１の中に、予備成形されたバルーン８を慎重に挿入し、その後、型１の上に同様に積層された上側型２を置いて互いにしっかりと連結させ、通常の方法で硬化できるようにする。
【００９３】
図４９は、中空型（ａ）の内部で硬化させた図４５に示す座席梁１０の脱型手順を示す。なお、脱型はアンダーカットがあるので簡単に行うことはできない。簡単な方法でこの工程を容易にするために、底側型半体１に２つの追加要素、すなわちスペーサ５５を付けている。これらにより以下のように脱型を行うことが可能になる。
【００９４】
１．底側型半体１を上側型半体２から離す。
【００９５】
２．ねじ付きロッド５３を緩め、取り外す。
【００９６】
３．上側型半体２と端部片５１を取り外す。
【００９７】
４．スペーサ５５を取り外す。
【００９８】
５．残りの型要素を取り外す。
【００９９】
図５０は、図４５に示した梁の別の設計変形例を示す。主な違いは、３つの一体的に組み込まれたブラケットの幾何学的形状だけである。これは製造工程には影響を与えない。
【０１００】
図５１は、本発明に従って製造され、連結ブラケットが一体的に組み込まれた座席基部構造を示す。
【０１０１】
図５２は、本発明に従って製造された、肘掛け用の受け構造を示し、図５３は、本発明に従って製造され、旋回ピン用の連結ブラケット１１が一体化された肘掛け構造を示す。
【０１０２】
図５４は、本発明に従って製造された図５０〜図５３の部品を組み立てた構成を示す。個々の部品の組み立ては、いずれの場合も、一体的に組み込まれた連結ブラケット１１を介してねじ止め、ボルト止め、リベット止めおよび／または接着によって行う。
【０１０３】
図５５は、本発明に従って製造された二又支柱の斜視図（ａ）と、上面図（ｂ）および分割平面に沿った断面を示す。このような二又状支柱は、例えば、航空機の前輪用の伸長／格納機構におけるいわゆる抗力支柱として用いられる。
【０１０４】
図５６は、本発明に従って製造された、直角に交差させた十字形支柱構成の斜視図（ａ）および側面図（ｂ）を示す。直角以外の他の支柱構成も実現可能である。このような支柱の応用分野には、例えば、スポーツカーにおけるシャシまたは保護ケージ強化材や、航空機における胴体各セグメントの補剛が含まれる。
【０１０５】
図５７は、本発明に従って製造され、中央に一体的に組み込まれたフランジ１１を特徴として有する星形中空体を示す。製造工程中に積層体を中空型半体に押し付けるのに用いられるバルーンが１つだけであると、フランジが、積層体が分離した隙間を有することになる。２つ目のバルーンを用いることにより、硬化後に固形のフランジを得るために隙間を閉じることが可能である。
【０１０６】
図５８（ａ）は、図５７に示す中空体を２つのバルーン８を用いて製造するのに必要な型構成の断面図を示す。このための２つの中空型半体の斜視図をそれぞれ図５８（ｂ）および（ｃ）に示す。図５８（ｄ）は、バルーンを１つしか用いない、大体において同一の部品用の型構造の断面を示す。これでは、１つの連結部ではなく、隙間のある２つの連結部となる。
【０１０７】
図５９は、中央に一体的に組み込まれたフランジ１１を有する星形中空体の、本発明による原則に則った別の実施形態を示す。両フランジ１１に押し当てて、フロントレストを備えたベアリングブッシュ（図示せず）を（穴１４を用いて）取り付けることができ、前側（空気進入方向）には一般にきのこ形ハブキャップが装着される。ここで、（ａ）は中空体の等角投影図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図を示す。側面図（ｃ）に示されているように、中空型の分割平面は、ハブ軸に対して垂直である。この種の空気力学的に付形された中空体は、例えば、航空学において、ガスタービンエンジンの圧縮機の手前の冷気流入部分で、タービンナセルの内壁で支持されるシャフト用ベアリング受けとして利用することができる。
【０１０８】
図６０は、支持アーム２４にフランジ１１をつけて拡張した図５９に示す星形中空体の斜視図（ａ）、上面図（ｂ）および側面図（ｃ）を示す。やはり一体的に組み込まれたこれらのフランジは、図２８〜図３０に図示した方法によって組み込むことができる。
【０１０９】
要求に応じて、外側のフランジを、互いに接触するかまたは閉鎖外環もしくは楕円形（スポークホイールまたはリム方式）を形成するほどに、方位角において大きく設計することが可能である。
【０１１０】
図６１は、本発明に従って製造されたスポークホイールの斜視図（ａ）、側面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。図６３の断面図に示すように、製造に必要なものは２つの中空型半体だけである。上側型と底側型との間の分割平面は、ホイールスポークの中央を通ってほぼ球面状に延びている。図６１（ｂ）には、リム円筒と共に分割平面の断面（５７）が鎖線として示されている。
【０１１１】
図６２は、図６１に示すスポークホイールを製造するのに用いられる型の基本設計を図示する。本発明による製造方法によると、図６３に示すように、まず、２つの型半体１および２に、突出部分６’および６’’（図示せず）が合わせ目線に沿ってできるように半完成繊維製品５’および５’’を積層する。２つの型半体１、２の積層中に型半体１、２内にリング２６および２７を予め配置しておき、繊維プライを重ねるかまたは被せる。これらは、後にホイールタイヤ（図示せず）を保持するリム１１を精密に形成するためのものである。続いて、２つの型バルーン８を型半体の対応するキャビティに挿入する。リング状外壁２８上には積層体を配置しない。加圧空気ダクト２９を、特定の開口部２５（図６２）を通らせて上側／底側中空型半体から引く。２つの完全に準備が整った中空型を組み立てると、例えば、リング状型壁２８を貫通させたボルトによって、それらをしっかりと接合する。その後、積層体層を中空型に押し込んで正確な寸法とし、通常の方法で硬化を完了するために、加圧空気ひいては圧力を印加する。
【０１１２】
図６３は、組み立て後の図６２の型の断面を示す。
【０１１３】
図６４、図６６および図６７は、本発明に従って製造された、一方の側が閉鎖された中空体の斜視図（ａ）および側面図（ｂ）を示し、それらの中空体は本質的に同じ特性を共有している。図６４とは異なり、図６６および図６７の中空体は、追加の強化リブを備えている。図６６の中空体は、内側リブ２１によって強化されている。図６７においては、リブブリッジ２０が中空体の強化材として一体化されている。図６４〜図６７の全ての中空体も、図６〜図９に示した本発明による原理に従って製造され、連結領域において、一体的に組み込まれた要素１１を特徴として有する。これらの中空体は、例えば、航空学における制御フラップ用の基本要素として用いられ、それに応じて設計可能であり、必要に応じてセラミック化できる。
【０１１４】
図６８〜図７０は、上記の制御フラップ用基本要素のさらなる設計変形例を示す。これらは、製造に用いられる中空型の分割平面５７の位置が異なる。外見上は、製造された繊維複合材製品は同一の幾何学的形状である。図６９においては型の水平分割、図７０においては垂直分割を、分割線５７によって示す。このため、これらの特定の制御フラップは、分割の設計が異なる中空型を用いて作製され、したがって、それぞれの場合における積層の違いによってかなりの程度まで決まる、異なるメリットとデメリットを有する。
【０１１５】
図７１に示す制御フラップは、使用される型の分割平面５７が水平に延びている場合にのみ脱型可能である。ブラケットつまり連結領域１１は、本発明に従って一体化され、穴１４が設けられる。
【０１１６】
図７２は、本発明に従って製造された制御フラップの、幾何学的形状が等しいその他の２つの実施形態であって、分割平面５７が水平（ａ）のものと垂直（ｂ）のものとを示す。連結領域１１は、完全に一体化された「ブラケット」であり、それらの縁を輪郭加工することが可能である。穴１４は硬化後にあけられる。
【０１１７】
図７３〜図７５は、制御フラップ３０を格納および伸長するためのいくつかの機構のうちの１つを図示する。なお、図示したマウント３２は、ここでは再突入機の固定構造の一部として示されており、制御フラップ１０はその軸６３のまわりを回動する。制御フラップ１０は、制御ロッド３１からの圧縮または引張りに応答する。図６４、図６６および図６７の制御フラップには、制御ロッド３１（図７３〜図７５）の装着ピン６３用の一体的に組み込まれた要素１１がない。このような制御フラップを作動させるためには、例えばセラミックねじでそれらに取り付け可能な上部構造が必要である。比較的小型の制御フラップ１０に関しては、マウント３２平面に沿って位置しているピボット軸６３に例えばウォームギヤを介して直接作用するアクチュエータによって、制御フラップ１０の回動動作を行わせることが可能である。
【０１１８】
図７６は、本発明に従って製造され、フランジが一体化されたブレードの等角投影図（ａ）および側面図（ｂ）を示す。このようなブレードは、例えば風力発電所用に利用可能である。
【０１１９】
本発明による繊維強化中空体の製造方法の別の応用分野はブレーキディスクである。図７７は、このようなブレーキディスクの例を示す。その側壁５８は、摩擦面として働く。運転中、ブレーキディスクは、壁５８と内側リブ２１とを冷却する、内部および外部の両方からの空気流にさらされる。ディスクは、制動時に発生する高い機械荷重および熱荷重に耐えるように設計される。摩耗を確実に少なくするために、本構造はセラミック、焼結金属またはこれらに類する材料のコーティングを有する。例えば炭化ケイ素の無機繊維をブレーキディスク半完成品に用いた場合、ＳｉＣの熱分解および浸透を複数回行うことにより、非常に高い熱機械的品質を有する耐摩耗性ＳｉＣ／ＳｉＣセラミックブレーキディスクを作ることが可能である。これは、多くの手間がかかるために比較的製造コストが高く、差し当たり好ましくは最高級車両およびスポーツカー向けである。この異なる製造形態のどちらともが、現在の技術水準と比較して、例えば軽量であり、したがって車両上の並進慣性および回転質量の低減などの長所を有する。
【０１２０】
図７８（ａ）〜図７８（ｆ）は、図７７に示したブレーキディスクの製造工程の順序を示す。まず、積層体５’または５’’をそれぞれ底側または上側中空型１および２内に配置する。続いて、リブブリッジ２１用の積層体を、互いに支え合い完全な円を形成するように、底側中空型１内に隣り合わせに配置する。かかる時間を最小限にするために、個々のＵ字形積層体をそれに応じて予備成形する。リブ積層体２１は、中空型１への膨張式要素８の挿入前または挿入後に配置することも可能である。リブブリッジ２１の突出部６を、型バルーン８の該当サイドアームへと折り曲げる。２つの中空型半体をしっかりと閉じ合わせる前に、加圧空気ダクト２９を開口部４９を通らせて上側中空型２から引く。型バルーン８を加圧することにより、硬化後の状態において繊維プライが優れた強度特性を有する正確な寸法の完全なユニットを形成するように、個々の繊維プライを中空型の内壁または隣接する繊維マットに押し付ける。最後の段階において、硬化後のブレーキディスクに細かな仕上げを施し、フランジ１１に穴１４を設ける。リブ積層体をＵ字形の代わりにＬ字形にし、それぞれにおいて１つの突出部６だけを曲げればよいようにすることも可能である。
【０１２１】
本発明による製造方法は、その特性の全てにおいて、例えば図７９〜図８３に示すような航空機ガスタービンの空気取り入れ口フロントリップに適用することも可能である。図４１および図４２のようなまっすぐな座席梁の作製との本質的な違いは、この方法に必要なほぼトーラス状の幾何学的形状だけである。座席梁と同様に、取り入れ口フロントリップも、一体的に組み込まれた取り付け要素１１を有する。図７９には、ジェットエンジンフロントリップの正面からの斜視図（ａ）、背面からの斜視図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図８０は、既に半完成繊維製品５’が内張りされている、この製造に適した底側型半体１の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）を示す。同様に繊維マット５’’が内張りされた上側型半体２を図８１に示す。図８２は、バルーン８が挿入されたこの上側型半体２の断面図を示す。
【０１２２】
空気取り入れ口フロントリップの製造には図８３のように全部で３つのバルーンまたはホース８が必要である。硬化後のユニットから積層体によって包み込まれたホースまたはバルーン８を取り外せるようにするために、繊維マットの配置時に予め適切な取り外し用開口部４９を設ける。取り外しの前に、ホースまたはバルーン８を細かく切断する。図８２および図８３に示されているように、加圧空気ダクト２９は、上側半体２の２つの穴２５を介して膨張式ホースまたはバルーン８へと引かれる。図８３では、積層後の型半体１および２が重ね合わされており、その断面図が示されている。
【０１２３】
図８４は、空気取り入れ口フロントリップを製造するための別の方法を示す。この方法では、２つの側方バルーン８が、内側からではなく外側から、積層体層５’および５’’を上側型半体に押し付ける。内面または外面のどちらにより高い精度を必要とするかに応じて、図８３および図８４のように適切に設計された型を用いることができる。
【０１２４】
図８５は、ストリンガおよびリブ２０ともいわれる一体化された縦横のブレース２０が取り付けられた、例えば航空機の外殻を形成するパネルを示す。このパネルは、本発明の全ての特性を用いかつそれらに従って製造することができる。
【０１２５】
図８６は、このような外殻パネルを製造するための、ストリンガおよびリブ用の溝２０’を有する底側型半体１を示す。図８７〜図９２には、図８６において印をつけた細部の以降の製造段階における様子が示されている。適用可能な製造工程は、図３２および図３３に既に示したものに対応する。大きな違いは、外殻パネルの幾何学的形状が平面ではなく湾曲していることと、リブの断面がストリンガよりも大きく、型ホースまたは型バルーン８もそれに応じて適合させなければならないことだけである。この工程は、よく知られているやり方で図３３に示すようにガス抜き用布７、剥ぎ取り式箔６６、半完成繊維製品５’を配置することにより底側型半体１の内張りをすることから始まる。ストリンガ（縦ブレース）２０および／またはリブ（横ブレース）の形成は、図８８の底側中空型半体における適切な異なる溝によって確実となる。これらは最初の積層段階で形成される。次の段階では、図３２ｄと同様のサイドアーム付き型ホース８を、型１の積層されたリブおよびストリンガ溝２０’内に配置する。それと並行して、上部型半体２を半完成繊維製品５’’で被覆し、図９０および図９１のように積層体側を下に向けて型半体１上に置き、圧力６２の効果で型半体１に押し付ける。通常、これは、図３３に示すように、型構造を例えば真空ジャケット５９に封入しそれを排気することによって周囲の空気圧を用いることにより、達成される。これによりホースまたはバルーン８が加圧されるので、オーブン内の高温で積層体層が結合し、プリプレグ樹脂が硬化する。このようにして外殻パネルが作られる。本発明によると、ここでは特に外殻である要素１１が一体的に組み込まれるのはストリンガおよびリブ２０の組み合わせ体である。さらに、一般に連結部が組み込まれる。
【０１２６】
プリプレグの代わりに、雄型または雌型を用いて予備成形された前処理済みの乾燥半完成繊維製品５を用いることが可能であり、これは、型半体１への積層体層５’の配置後ならびに溝２０’へのホース８の挿入および積層体層５’’の配置後に、液体樹脂に浸漬しなければならない。必要な型構造は、図３３ｅ）および図３３ｆ）の型構造に対応する。積層体層５’’を剥ぎ取り式箔６５と気体透過性かつ樹脂不透過性の箔６６とで覆う。独国特許第１０２３９３２５号、いわゆるＭＴ−ＲＩ法との本方法の本質的な違いは、追加の型ホース８を用いることである。これらのホースによって、寸法精度および製品品質が高められたはるかに複雑なユニットをワンショット法で製造することが可能になる。
【０１２７】
図９２は、本発明に従って製造され、連結部１１が一体化された外殻パネルを示す。これらの連結部は、図９３に示すように、リベット止め、ボルト止め／ねじ止めおよび／または接着によって外殻パネルを相互連結できるように設計されている。
【０１２８】
図９４は、本発明に従って製造され、連結部が一体的に組み込まれた床桁を示す。
【０１２９】
図９５は、本発明に従って製造された８つの外殻パネルから組み立てられた胴体セグメントを図示する。２つのパネルのさらなる連結部によって、例えば図９４に示す床桁等のその他の構造部品の取り付けが可能になる。
【０１３０】
図９６は、本発明に従って製造され、乗降扉用の開口部と該開口部の周りの一体化された強化フレームとを有する外殻パネルを示す。同様に、このようなフレームは、特に航空機および車両（磁気浮上列車、高速列車、バス等）における貨物搭載口、窓等の開口部の周りにも用いられる。
【０１３１】
高速用途の鉄道車両に関しては、高質量部品を軽量のユニットで置き換えることが求められる。図９７は、本発明による方法で製造された繊維複合材製のボギーを示す。必要な型半体は、図３２、図３３、図８６〜図８９のパネルセグメントの製造用に提示したものとほとんど一致する。
【０１３２】
図９８は、高速用の列車ホイールを示す。ホイールリムは金属製であり、ハブに挿入されたベアリングブッシュも金属製である。ハブは、リムを有するディスク状繊維強化ホイール体に一体的に組み込まれている。製造は、型構造から分かるように、本発明にかかる手順に従って行われる。
セラミック中空体の製造
マトリックス材料として、プリプレグに一般的な、エポキシ樹脂をベースとする合成樹脂が提供される。しかしながら、例えばビニルエステル樹脂等のその他の樹脂を用いることも可能である。しかし、これらは室温での加工時間がより短い。
【０１３３】
本発明にかかる方法による繊維強化中空体の製造には、例えば図６に示したもののような２つの中空型半体が必要であり、そのそれぞれは、ブラケット付き支柱に関しては図６ｂ）に示したものにほぼ対応する雌凹部すなわちトラフを有する。図６ｂ）は、１つの中空型半体の長手方向断面を示す。端部ブラケット領域への円錐形テーパ状またはくさび状の移行部が明確に示されている。図７〜図９は、円筒形支柱用の型半体を、工程順序を含めて図示している。
【０１３４】
型半体内に、荷重仕様に従って、各部分について最適化された繊維配列でプリプレグを配置する。図１０は、考えられ得るプリプレグの層構造の例を示す。移行およびブラケット部分では、一方向強化繊維が軸方向に割合を高くして配置される。斜め方向に織られた繊維層はその間に層状に混ぜ込むことができる。
【０１３５】
プリプレグの内張りされた２つの型半体が、互いに重ね合わされて接合される前に、層を重ね合わせることにより各層を接合し、例えばシリコン材料製のホースまたはバルーンを型半体の一方の中の繊維層の上に配置する。繊維層はガス抜き用布を備えていることも備えていないこともある。２つの型半体を例えばボルトで止め合わせることによりしっかりと閉じ合わせかつホース端部の一方を締め付けたら、このホースを膨張させる。膨張させることにより、ホースひいては半完成繊維製品（プリプレグ）は、圧力により、しわが発生することなく中空型の内壁にしっかりと押し付けられ、所望の中空体形状を獲得する。
【０１３６】
雌凹部から所定の量だけ突出している突出縁片６をしわの発生なく位置合わせするために、本発明は、例えば鋼鉄製の肩３、４を提供する（図７および図８）。プリプレグ片の付着に対して効果があるように、それらの肩の停止面１８をコーティングしてもよい。さらに、積層時および突出縁片６の位置決め（ずらし）時に停止面１８として働く、例えばＬ字形の断面形状（図１１）を有し、水平方向に移動可能なレール１９を、肩３、４に装着してもよい。これにより、型半体１、２の重ね合わせ直前に型半体１、２から突出する縁片６を最終的に位置決めするまで、縁片６をしわが発生しないように取り扱うことが容易になる。挿入されたホースまたはバルーン８を加圧するとすぐに、その膨張が、突出縁片６の相互のおよび／または雌型内に先に配置された半完成繊維製品５との、所定の重なり合いを促進する。同じことは全ての領域に当てはまり、中空型の端部においても当てはまる。使用される樹脂系の特異的な重合温度の適度な熱でマトリックスを硬化させることにより、繊維強化中空体１０が確実に永久固定される。硬化に続いて、機械的仕上げ工程、例えばブラケットの輪郭加工およびブラケット穴あけを行う。
【０１３７】
繊維強化中空体１０を高温および低温用途用に製造する場合、既存のマトリックスを熱分解と浸透とによって転換することが可能である。熱の効果と酸素の不存在とにより、気孔率が高められたセラミック中空体が作られる。気孔の大部分を塞ぐために、浸透によりマトリックスを緻密化する。湿式法を用いる場合、熱分解された中空体を液体マトリックス浴に浸け、特定の時間後に、浸透させた中空体を取り出し、再度熱分解する。この工程を数回繰り返すことができる。これにより、気孔率が減少し、密度が増加する。
【０１３８】
ＣＶＩ（化学気相含浸法）およびＣＶＤ（化学蒸着法）等の乾式法では、品質を高めながら非常に類似した効果を達成することができる。このようにして緻密化されたセラミック中空体（例えば、ＳｉＣ／ＳｉＣ）は、広い温度範囲において、特に非常に低温および高温で、例えば溶融金属から試料を採取するための耐熱ランス、シンダー除去具、再突入機の制御フラップ用支柱、航空宇宙産業における構造用耐寒・耐熱部品等として用いることができる。
本発明に従って製造された繊維強化中空体の応用分野
支柱は、直接に、つまり支柱がない場合の力の偏向の観点から、支持構造に接触させるのが難しい部品に力を伝達するために用いられる。例えばブラケットまたは側方フィンを備えた管のような繊維強化中空体は、特に繊維強化セラミック材料（ＣＭＣ）製の場合、非常に大きな熱機械荷重に耐えることができる。
【０１３９】
金属で設計されたものと比較した場合の重量、剛性および強度の利点により、繊維強化プラスチック中空体、特に炭素繊維強化プラスチック支柱は、航空宇宙産業において優先的に用いられる。スポーツ用品（競技用自転車、スポーツカー）は別にして、それらは現在、車両工学においては、本来可能なほど広範には用いられていない。その理由は、今までのところコストが比較的高かったからである。
【０１４０】
他の考えられ得る応用分野は、もしコストが下がれば、近代建設業、一般に、軽量足場、支持体およびタワー建設、クレーン工学、例えば地球上および宇宙の両方におけるトラフ型太陽熱発電用支持フレームまたは太陽電池板のためのブームおよびエクステンションアーム、風力発電設備、例えばスポーツ施設およびスタジアム等の光を透過させる設計の屋根構造、太陽熱上昇気流発電所、ならびに、これらに類する、高い荷重にさらされる大型表面用に設計された軽量建造物であろう。
【０１４１】
耐火性繊維強化中空体は、非常に低温と非常に高温との両方にさらすことが可能である。したがって、それらは、航空宇宙産業において、具体的には再突入機用に、例えば制御フラップ用支柱としてかまたは制御フラップ等の構造自体として用いられる。ブラケットおよび／またはフィンが側方に一体化された繊維強化セラミック管は、極端な温度差にさらすことが可能であると同時に高い機械荷重にさらすことが可能である。それらは、例えば、高温の太陽熱利用技術における用途をはじめとして、冷却および熱工学において、蒸気発生器および原子炉建造に利用することができる。
【０１４２】
前述のように、本発明による繊維強化中空体を製造するための本質的な工程段階が図７〜図１０に示されている。
【０１４３】
それによると、上向きに開いた２つの中空型半体（雌型）１および２に肩３および４を取り付け、樹脂−硬化剤配合物を含浸させた半完成繊維製品５（プリプレグ）を、雌型１および２内に縁を突出６させて層ごとに配置し、それにより積層する。必要に応じて、ガス抜き用布７を繊維層５の上に配置する。続いて、例えば膨張式ホース８を中空型半体１に挿入し、その後、中空型半体２を中空型半体１に重ねてボルトでぴったりと閉じ合わせ、密封されたユニットを形成する。それと並行して、ホース８に代えて細長いバルーンと同様の閉鎖端を有する「ホース」を用いる場合以外は、ホース８の一端を締め付ける。その後、ホース８を加圧して、ホースと半完成繊維製品（プリプレグ）との間に閉じ込められた空気を排除し、ホースの内圧とオーブン内の温度とが制御された条件下で樹脂を硬化させる。必要に応じて、真空技術によってチャネルシステム（図示せず）を介して中空型ひいては繊維層から残留エアポケットと発生気体とを吸い出すことができる。
【０１４４】
マトリックスを硬化させたら、ホースまたはバルーンから加圧空気／気体を放出し、接合させた中空型半体を分離し、ガス抜き用布７があればガス抜き用布７を含む取り出した繊維強化プラスチック中空体からホースを抜く。ホースまたはバルーンには、中空端部（ブラケット）から到達できる。その後、機械加工手段によってブラケットの仕上げ、特に輪郭加工を行い、穴をあける。
【０１４５】
繊維強化中空体をセラミックの硬さを有する形態で用いる場合は、この現在の硬化後のマトリックスを上記のように転換しなければならない。
【０１４６】
本発明による製造方法は、いかなる繊維の種類にも、いかなる種類の布にも、またいかなるマトリックス材料（樹脂の種類）にも適用される。樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。予備含浸させた半完成繊維製品、いわゆるプリプレグと、浸漬した繊維材料とのいずれをも用いることができる。硬化温度は、使用されるプリプレグまたは樹脂系と印加される圧力とによって決まる。
【０１４７】
中空体の製造に乾燥半完成繊維複合材製品を用いる場合、型半体への配置後に繊維プライがずれるという問題が生じる。これを防止するためには、いわゆる予備成形として知られる乾燥半完成繊維複合材製品の前処理が必要である。この方法では、熱可塑性または熱硬化性結合剤を個々の繊維層に添加し、その後繊維層を雄コア上に置く。各層を所定の位置に固定するために、層をシートで覆い、シーラントで雄型または雌型の縁へと封止して空気の混入を防止する。箔の下から空気を排気することにより、周囲の空気圧が個々の繊維層をしっかりと雄コアに押し付ける。続いて熱を誘導することにより、結合剤が活性化され、乾燥繊維プライ内部にしみ通り、その後硬化する。このようにして製造した繊維複合材は、さらなる加工において乾燥半完成繊維製品として扱われる。すなわち、繊維複合材は雌型内部で樹脂に浸漬され、樹脂マトリックスは熱および圧力下で硬化される。
【０１４８】
ホースは、ゴムのような可撓性材料、好ましくはシリコンまたはテフロン製である。大量生産時には、ホースの代わりに、膨張式の細長い（子ども用の）風船に似た、閉鎖端とノズルとを備えたホース（バルーン）を用いることができる。端部ノズルを備えたホースを用いることもでき、その場合、例えば、一端を締め付けて閉じ、他端を加圧空気／気体パイプに連結することができる。複雑な中空体に関しては、特注の型ホースまたは型バルーンを用いることが必要な場合がある。
【０１４９】
閉じ込められた空気および気体は、閉じられた中空型からガス抜き用布またはチャネルシステム（図示せず）を介して（真空技術により）放出または排気することができる。
【０１５０】
開いた設計であることにより、２つの型半体内に一方向強化繊維を雌凹部の長手方向に理想的に配置することができる（図７および図８）。半完成繊維製品は、樹脂がしみ通っていることつまり粘着性により、雌凹部の内壁に付着する。配置時ならびに加圧ホースにより内壁に押し当てる間およびその後に、しわが発生することはない。仕様に従って特定の位置に強化繊維を配置することができる結果、連結ブラケット等の要素を備えた、非常に高い強度および剛性を有する極めて軽量の中空体を経済的に製造することが可能である。特に、ブラケットの高応力下の耐荷重領域において強化繊維を特異的に配置することにより、当該領域は非常に高い応力荷重に耐えることが可能になる。
【０１５１】
ホースを膨張させることにより、閉じられた中空型から空気を追い出す。内側の繊維層上に配置されたガス抜き用布は空気の追い出しを有利な程度にまで支援することができる。同時に繊維層を圧縮する。存在するエアポケットは大部分が中空型から押し出される。必要に応じて、中空型全体の排気をも行うことができる。これは、特定の要件や樹脂系次第である。
【０１５２】
とりわけ利点であるのは、中空体をワンショットで硬化させること（ワンショット硬化）が可能なことである。後で繊維強化プラスチック部品を接着し合わせる必要がない。このようにして、ブラケット等の組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を一体ユニットとして製造することができる。
【０１５３】
前述のように、管状または楕円形の中空体とは別に、本発明による方法は、平らな底部と斜めもしくは垂直な縁または側壁とを有する開口中空体の製造にも適用される。例えば１つかまたは２つの外側フィンまたは内側リブの形態の、いかなるブラケットであっても、底部または側壁にしっかりと接合することができる。応用例としては、ブラケットとしてブリッジ壁を備えた丸く深い容器形または箱形の中空体がある。底部はどのような形状であってもよく、好ましくは円形または矩形である。前述同様に、付形は、荷重に応じて底側型半体内にたいていは数層に配置された半完成繊維製品を用いることにより行う。さらに、ここでもまたホースまたはバルーンを用いる。それらのホースまたはバルーンは、底側型半体を上側型半体によって閉じ、ホースを空気で膨張させるとすぐに、雌型の凹部に繊維材料を押し込む。複雑な形状に関しては、均一な圧力分布のために相互に連通して連結されたいくつかのホースまたはバルーンを用いることができる。
【０１５４】
繊維同士を結合する樹脂の硬化は、オーブンで、圧力および温度条件を制御しながら行われる。必要に応じて、閉じた型を密封されたジャケットに入れ、オーブン内部で排気することができる。硬化後には、ブラケット、リブ、ブリッジ壁等が一体化されたニアネットシェイプの繊維強化プラスチック中空体の輪郭加工および仕上げを行うことができる。
【０１５５】
高温および低温用途には、公知の方法のいずれかによる熱分解とその後の緻密化とによってマトリックスを転換しなければならない。このようにして製造された箱形の繊維強化開口ＣＭＣ中空体の１つの応用例として、再突入機の制御フラップがある。構造設計は欧州特許第０９４１９２６Ｂ１号の図２に開示された設計と同様にすることが可能であるが、その必要はない。開示された設計は多くの小さなセグメントで構成され、本発明によると、それらをニアネットシェイプのより大きなセグメントに統合することができるからである。一体型ＣＭＣ制御フラップも本発明による方法で実現可能であると思われる。
【０１５６】
既に、プラスチック中空体、特にブラケットが一体化された支柱の製造にプリプレグ炭素繊維を用いた最初の試験では、得られた積層体品質が航空宇宙産業の要求標準を上回ることが証明された。すなわち、支柱材料の気孔含有率は１％未満であり、繊維体積含有率は約６０％であった。新規な構造設計により、不良率は実質的にゼロに低減した。
【図１ａ）】
【図１ｂ）】
【図１ｃ）】
【図２ａ）】
【図２ｂ）】
【図２ｃ）】
【図３ａ）】
【図３ｂ）】
【図４ａ）】
【図４ｂ）】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連結ブラケット、懸架ブラケット、フランジ、フィンおよびこれらに類する要素等の要素が一体的に組み込まれた繊維強化中空体の製造方法と、これにより製造された製品とに関する。
【背景技術】
【０００２】
連結ブラケット、懸架ブラケット、フランジ、フィン等の要素を備えた繊維強化中空体は、非常に時間のかかる技術によってのみ製造可能である。多くの方法が現状技術に記載されている。
【０００３】
例えば、米国特許第４，９６３，３０１号（特許文献１）には、エンドブラケット付き支柱の製造方法が記載されている。この支柱は、３つの部品、つまり、管状中空体と、該中空体の両端に挿入された直径の小さい２つのブラケットヘッドとで構成される。これは、コア管に巻き付けた後で硬化させた予備含浸繊維材料を用いることにより製造される。その後、硬化させた繊維材料を、熱分解によって転換し、浸透によって緻密化することができる。熱分解と浸透とを繰り返すことにより、耐火性の支柱が得られる。ブラケットヘッドは、その後に成型または挿入されるか、あるいは、一方の側へと先細りさせたコア管が巻き付け工程に用いられる。このため、この方法では、しわの無い一体型繊維強化中空体を製造することは不可能である。
【０００４】
独国特許第３１１３７９１号（特許文献２）によると、ゴムホースで覆われた硬質の棒状コアを用いて支柱が製造される。樹脂を予備含浸させた数層の繊維材料を、重なりを有するようにホースに巻回する。このように準備した内側コアを、４つの切欠きを有する中空割型内に配置する。中空型半体をしっかりと閉じ合わせた後、一方の側を挟んで締め付けて閉鎖したホースを膨張させると、繊維材料が中空型の内壁に押し付けられ、ホースの開口端を介して硬質コアを抜き取ることができる。続いて、４つの型体を、移行部分および端部部分（ブラケット）を形成するための中空型の４つの切欠きに挿入する。オーブンまたはオートクレーブで、樹脂系に応じて例えば１２５℃または１７５℃で、ホース内圧力を制御しながら、樹脂を硬化させる。硬化が完了すると、支柱の開口したブラケット端部の一方からホースを抜き取り、ブラケット部分を機械加工する。ワンショット硬化法によって硬化させるため、硬化させた部品の接着が不要である。
【０００５】
ブラケットのそれぞれに、より良好な荷重分布を得るために１つのブッシュを圧入または接着する１つの穴が設けられる。摩耗防止のために、ブッシュにブラケット表面から突出する鍔が設けられる。
【０００６】
この方法には、配置された繊維成形材料が、移行部分および端部部分の付形のために円形から矩形に押し潰され、このためにそれらの部分において歪みおよび繊維の位置ずれを起こしやすいという欠点がある。さらに、コア管に数層に巻回された繊維成形材料をホースを膨張させることによって均一に膨らませるのは、一般に極めて困難である。我々の実験では不満足な結果が示された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第４，９６３，３０１号
【特許文献２】独国特許第３１１３７９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の方法は、基本的な公知の手法のほんのいくつかの例にすぎない。それらの全ての手法は、製品にばらつきがあるという欠点を共有している。また、このことにより、特に外部荷重からの高応力下にあるブラケット部分において、繊維強化中空体の品質が損なわれる。それに応じて不良率が高くなる。さらに、使用機器およびその取扱いに比較的多くの費用と時間がかかる。
【０００９】
特に、本発明の目標は、一体的に組み込まれた要素を備えた肉厚の薄い管状または角柱状中空体の製造方法を規定し、公知の現状技術による方法の欠点を回避できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
特に、本方法は、中空体の要求される安定性および品質の仕様が、最終形態となるまでの全製造段階にわたって確保され、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体をばらつきなく再現可能に製造することができるように設計される。このようにして製造された中空体を、例えばリブまたは隆条等の一体的に組み込まれた要素を介して、シールド、パネルおよびこれらに類する要素等の表面状構造部品に接合し、それらを全て一緒に硬化させることが重要である。このために必要なより大きい中空型半体を閉じ合わせるために、適切に配置されたボルトを介して外部から必要なより高い反対方向の圧力を印加することができる。これに適したものには、中空型と天井または横木との間に配置され、当該中空型に外部圧力を印加する、プレッシャーパッド、ホールドダウン、特に油圧もしくは空気圧を用いた動力装置および／または圧力スリーブ等の耐熱装置もある。さらに、中空型を不透過性の可撓性ジャケットにパックし、周囲圧力が影響を及ぼすことを可能にするためにこのジャケットを排気することにより、真空パックの原理を単独でまたは組み合わせて用いることが可能である。真空バッグとしても知られるこのジャケットの代わりに、ベースプレートおよび／または成型具へ向かう周縁を封止された不透過性の可撓性プラスチックシートを用いることもできる。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を中空型で製造する方法であって、製造対象である一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体用の雌型をそれぞれが形成する中空型の２つの半体内に繊維マットを積層し、内張りされた中空型の２つの半体を接合した後、繊維マットを中空型の内壁に押し付け、一体的に組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を硬化させると同時に成形する方法である。
【００１２】
繊維マットを中空型の内壁に押し付けるために圧力をかけることと、繊維マットに吸収された樹脂系を硬化させるために（好ましくは）熱の効果が必要であることとは、明らかである。これらの繊維強化中空体は、具体的には、管状または角柱状の外形を有する物体であるが、後で個別に説明するように、その他の多くの断面設計も可能である。本発明により、少なくとも１つの膨張式ホースおよび／またはバルーンを用いて、特別な前処理をした乾燥織物半完成繊維製品および／または含浸させた半完成繊維製品（プリプレグ）を内張りした中空型で、気孔率が低く繊維体積率が高い繊維強化中空体、特に、ブラケット、フィン、フランジ等の要素が一体化された、管状および／または角柱状の設計を特徴とするような繊維強化中空体を有利に製造することが可能になる。これには、例えば航空宇宙または自動車産業において構造設計に必要な支柱（図１〜図５、図３４〜図４０）、懸架ブラケットまたはフランジを備えた管（図２７〜図３０）、フィン付き管（図３１）、航空機座席の構造部品（図４１、図４３、図４５、図５０〜図５４）、例えば航空機着陸装置の伸長／格納機構用の二又支柱（図５５）、スポーク体（図５６〜図６１）、例えば宇宙飛行における再突入機用の制御フラップ（図６４、図６６〜図７５）、例えば風力発電所用のブレード（図７６）、ブレーキディスク（図７７および図７８）、航空機ガスタービンの吸気口フロントリップ（図７９〜図８４）、航空機の胴体セグメント（図３２、図８５、図９２、図９３、図９５、図９６）等が含まれる。これらの部品は、特に、応用分野に応じて、繊維強化プラスチックまたはセラミックス基複合材（ＣＭＣ）等の様々な材料で構成することができ、したがって常温用にも非常に低温または非常に高温用にも設計可能であるため、広い熱機械範囲にわたる用途に適用することができる。
【００１３】
本発明のために、繊維マットという用語は、あらゆる予備含浸されたおよび／または前処理された繊維プライまたは半完成繊維製品を含むものとし、これらは、中空型の内張り後には積層体と呼ばれることがある。繊維マットという用語は、例えばいわゆる予備成形により、中空型内への配置時の望ましくないずれを防止するように準備された乾燥織物半完成繊維製品も含む。
【００１４】
必要な中空型は、製造される繊維強化中空体の雌型として、たいていは２つの部分からなる設計であり、ガス抜きおよび閉じ合わせ可能である。中空型は、高い熱伝導率を有する高強度材料からなることが好ましい。中空型に入れた後にのみ樹脂が注入される、部分的に含浸させた本来は乾燥した織物半完成繊維製品を用いる場合は、２つ目の型半体を、例えば真空プラスチックシート等の可撓性材料で構成してもよい。
【００１５】
金属製のものと比較すると、繊維強化中空体は、より軽量であり、圧縮、引張り、曲げおよびねじりに関して少なくとも同等の強度および剛性特性を有する。さらに、より優れた減衰能を有する。例えば連結ブラケットが一体化された繊維強化中空体は、接合領域においては（結合）溝および二重層が不可避であるため、ブラケットヘッドが挿入されたものと比べて重量および強度に利点を有する。同じことは、フランジを備えた繊維強化管やその他の多くの繊維強化中空体に当てはまる。
【００１６】
本発明による方法は、現状技術において用いられているのと同様の工程段階を用いるが、それにもかかわらず、現在公知である方法を著しく改良および簡単化するものである。第１に、前述の硬質コアを必要とせず、第２に、繊維複合材が、中空体の全ての部分、特に移行部分および端部部分（ブラケット）に、より良好に荷重に対抗できる力の流れの方向に配置される。高応力下の端部部分（ブラケット）では、繊維が等方的に配置される。このために、適切な中空型半体（雌型）が用いられる。これにより、断面形状を変える、成型による繊維層の絞りが不要となり、この手法に結び付けられる全ての欠点も解消される。したがって、移行部分を絞って形状を円形断面から矩形断面に、一般的に言えば大きい断面から小さい断面にする必要がなくなる。その理由は、プリプレグ材料が、互いに補完し合う２つの開いた雌型内に、しわを発生させずにかつ安定した位置で、直接配置されるからである。すなわち、原則的に製造段階が少なくてよい。言い換えると、かかる時間が少なく、不良品リスクが低い。その上、中空型の設計が簡単化され、工程固有の半完成品に関する現在のリスクのほとんどが解消される。
【００１７】
好適な実施形態の詳細を従属請求項に記載する。
【００１８】
例えば、繊維マットは、樹脂をしみ込ませた繊維プライまたは繊維プリプレグであることが好ましい。繊維プライは、部分的に樹脂をしみ込ませただけでもよい。
【００１９】
繊維マットは、中空型に挿入された膨張式要素によって、中空型の２つの半体を接合した後に膨張式要素を膨張させることにより、中空型の内壁に押し付けられることが好ましい。型半体の接合は、例えば真空バッグにより周囲圧力（大気、オートクレーブ）を用いて達成してもよい。
【００２０】
繊維マットは、中空体の各部分の定められた荷重特異性に従って中空型半体内に配置されるのが好ましい。これは、繊維マットが複合材における規定の荷重を最適に吸収できるような配列で、繊維マットを中空型体内に配置することにより達成される。
【００２１】
本発明は、繊維マット上に、通気布すなわちガス抜き用布を任意に配置することを想定している。繊維マットの下にガス抜き用布を配置することも可能である。樹脂を真空により浸透させる場合は、半透過性シートを間に配置することが可能である。
【００２２】
本発明の特定の実施形態においては、繊維マットと場合によってはガス抜き用布とが、中空型の半体のそれぞれの中に、該当する中空型半体の少なくとも１つの上縁よりもある一定の量だけ突出するように配置される。
【００２３】
本発明によると、中空型半体の接合前に、繊維マットと場合によってはガス抜き用布との突出部分を扇形に広げ、半体が接合されると扇形に広げられた部分が互いに嵌合するようにすることができる。
【００２４】
中空型の半体の上縁から突出する材料部分を形成するために、必要に応じて、積層時に突出材料部分を支える肩が、中空型半体の少なくとも１つの側に隣接して配置される。
【００２５】
中空型の接合前に積層体層を扇形に広げるのを補助しかつ／または突出材料部分を所望の位置に配置するのを容易にする追加の金属レールが肩に隣接して配置されてもよい。
【００２６】
中空型内の繊維プライを必要に応じて排気し、場合によってはさらに樹脂を浸透させる。中空型内の繊維プライにさらなる圧力および温度処理を施してもよい。
【００２７】
このようにして得られた硬化後の中空体半完成品を機械仕上げ工程、例えば輪郭加工に供することが好ましく、さらに、物理的および／または化学的に緻密化することができる。
【００２８】
挿入された繊維マットの繊維は、熱可塑性または熱硬化性マトリックス材料中で、一方向、十字方向、多軸方向および／または交差状に配列され、好ましくは固定される。
【００２９】
材料強化のために選択される繊維は、炭素、ガラス、アラミド、ポリエステル、ポリエチレンおよびナイロン繊維から選択されることが好ましい。
【００３０】
耐火性の化学的に緻密化された中空体を作成することが必要な場合は、使用される繊維は、無機繊維から選択される。これは炭素を含む。その場合、繊維またはフィラメントは、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素およびジルコニウム繊維から選択される。同一種の繊維と混合種の繊維とのいずれをも使用することができる。
【００３１】
本発明による方法は、製造対象である繊維強化中空体の外形を特に限定しない。すなわち、キャビティ形状および／またはキャビティ半体が適宜に設計されていれば、本質的に円形、楕円形、正方形または矩形の断面を有する繊維強化中空体を、内側リブの有無にかかわらず、製造することができる。本方法は、支柱、管、いわゆるフィン付き管ならびに例えば制御フラップまたは横および縦方向の形材によって強化された胴体セグメント等の箱形構造の製造に等しく適している。
【００３２】
積層は、プリプレグ繊維材料を用いて行うことが好ましい。管／角柱部分、例えばブラケットを備えた支柱においては、例えば、繊維材料の６０％を長手方向軸（０°方向）と平行に配置し、４０％を±４５°（＋／−方向ともいう）に配置する。端部部分（ブラケット）においては、繊維の約３分の１を長手方向軸と平行に配置する。別の３０％をそれと垂直に（９０°方向）配置し、残りを長手方向軸に対して±４５°未満に配置する。ブラケットと管／角柱部分との間の傾斜路状移行部分においては、強化繊維を段階的に配置する。
【００３３】
半完成繊維製品は、一方向、十字方向、多軸方向のものの他に、様々に交差させて織られたかまたは編まれたものが入手可能である。供給者としては、Ｃｙｔｅｃ社、Ｈｅｘｃｅｌ社、ＩＣＩ社、Ｉｎｔｅｒｇｌａｓ社、Ｋｒａｍｅｒ社およびＳａｅｒｔｅｘ社等の企業がある。
【００３４】
未硬化マトリックス材料は、熱可塑性の特性を有するものと熱硬化性の特性を有するものとの両方が、Ｃｙｔｅｃ社、Ｈｅｘｅｌ社、ＡＣＧ社、Ｈｕｎｔｓｍａｎ社等の企業によって市販されている。
【００３５】
必要に応じて、積層を混合式に行うことが可能である。すなわち、一方向半完成繊維製品層の次に斜め方向に織られた繊維層を積層することができる。このことは、規定された荷重によってはブラケット穴部分において有益となり得る。
【００３６】
コスト上の理由で、あるいは、繊維強化中空体の剛性に対する要求が低い場合は、炭素繊維の代わりに他の繊維材料を、同一種の繊維としても混合種の繊維としても用い得る。例えばガラス繊維と炭素繊維との組み合わせからなる繊維強化プラスチック支柱は、専ら炭素繊維のみで強化されたものよりも柔軟で経済的である。ガラス・炭素繊維半完成製品に加えて、繊維強化中空体に用いることができる繊維材料が他にもある。それらは、種々の温度範囲における用途向けとして専門家に知られている。
【００３７】
ニアネットシェイプの繊維強化中空体またはそれらの予め大まかに形状を固められ部分的または完全に硬化された繊維プレフォームに関して、樹脂マトリックスを熱分解により転換し、樹脂材料のさらなる浸透（ポリマー浸透）とその後の熱分解とにより緻密化する場合は、一般に、炭素、黒鉛、ガラスおよびアラミド等のセラミックフィラメントを含む無機繊維材料が用いられる。セラミックフィラメント材料としては、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化シリコン、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素、ジルコニウム等が用いられる。セラミック繊維は耐熱性を有する。この液状ポリマー浸透（ＬＰＩ）法で製造されたＣＭＣ（セラミックス基複合材）ユニットは、５〜８回熱分解され、中程度の機械および熱荷重に耐える部品に適している。
【００３８】
高い熱機械応力にさらされるＣＭＣ材料に関して、化学蒸着（ＣＶＩ）法により気相中でマトリックス材料を繊維表面に堆積させることができる。この方法では、特定の圧力および温度条件下で、マトリックス材料によって部品表面が完全に覆われるまで、マトリックス材料をニアネットシェイプユニットの、さらにはユニット内部の、繊維上および繊維間に堆積させる。このようにして、例えば炭素繊維を炭化ケイ素マトリックス中に、炭化ケイ素繊維を炭化ケイ素マトリックスもしくは窒化シリコンマトリックス中に、酸化アルミニウム繊維を酸化アルミニウムマトリックス中に、または、ムライト繊維をムライトセラミック中に埋め込むことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明に従って製造され、二又／スロット状の連結ブラケットと円管状の中央部分とを備えた繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）正面図と、ｃ）斜視図とを示す。
【図２】図２は、本発明に従って製造され、図１と同様であるが中間部分の断面が楕円形である別の繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）正面図と、ｃ）斜視図とを示す。
【図３】図３は、本発明に従って製造され、図１または図２と同様であり中間部分に平らな表面を有する繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図とを示す。
【図４】図４は、本発明に従って製造され、図１または図２と同様であり中間部分に平らな表面を有する繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図とを示す。
【図５】図５は、図４のような中空体の断面図を示す。
【図６】図６は、ブラケットが一体化された支柱用に本発明に従って設計された中空型半体のａ）斜視図と、ｂ）断面図と、ｃ）繊維材料およびホースを取り付けた型半体の双方を接合する直前の図とを示す。
【図７】図７は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図８】図８は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図９】図９は、管／角柱状中空体のための好ましい設計の装置における、本発明による製造方法の手順を断面図で示す。
【図１０】図１０は、本発明による一例として選択された、半完成繊維製品の積層体層の配置パターンを示す。
【図１１】図１１は、縁からの突出部の高さが高い配置を示す。
【図１２】図１２は、型半体を接合して閉じる直前の、Ｌ字形レールによって位置決めされてしわの発生の無い縁片を示す。
【図１３】図１３は、上側の積層体層上に重なりを有する配置用の突出縁片を示す。
【図１４】図１４は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１４は、上側の積層体層がないものを示す。
【図１５】図１５は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１５は、上側の積層体層があるものを示す。
【図１６】図１６は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１６は、積層体層を扇形に広げるものを示す。
【図１７】図１７は、積層体層を接合するためのその他に考えられ得る方法を示し、図１７は、積層体層を扇形に広げるものを示す。
【図１８】図１８は、図９による方法の結果を断面図で示す。
【図１９】図１９は、図１２による方法の結果を断面図で示す。
【図２０】図２０は、図１３による方法の結果を断面図で示す。
【図２１】図２１は、図１４による方法の結果を断面図で示す。
【図２２】図２２は、図１７による方法の結果を断面図で示す。
【図２３】図２３は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２４】図２４は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２５】図２５は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２６】図２６は、内側リブを有する実施形態の中空体断面を示す。
【図２７】図２７は、懸架ブラケットが管外被に一体化された繊維強化中空体のａ）側面図と、ｂ）斜視図と、ｃ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図と、ｄ）別の配置例を示すものとを示す。
【図２８】図２８は、フランジが組み込まれた中空体のａ）斜視図と、ｂ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図とを示す。
【図２９】図２９は、フランジが組み込まれた中空体のａ）斜視図と、ｂ）考えられ得る型設計とその配置例とを示す断面図とを示す。
【図３０】図３０は、フランジが一体的に組み込まれ、空間において湾曲した中空体（パイプベンド）のａ）斜視図と、ｂ）該中空体に関する中空型半体とを示す。
【図３１】図３１は、繊維強化中空体であって、ａ）フィンが側方に組み込まれたものと、ｂ）フィン付き管壁の形態のものと、ｃ）フィン付き管壁の製造用の型構造を含む断面図と、ｄ）ｃ）と同様であるがフィンブリッジの押圧が制御可能に行われるものとを示す。
【図３２】図３２は、縦横方向ブレース（補強材）が一体的に組み込まれた大型表面の繊維強化中空体（強化板）のａ）斜視図と、ｂ）製造に必要な中空型と、ｃ）積層体を配置した中空型と、ｄ）完全に積層された中空型内の型ホース／バルーンと、ｅ）積層体と型ホースとを取り付けた中空型上の平面積層体がカバープレートで覆われたところとを示す。
【図３３】図３３は、真空バッグまたは排気用シート内部の、ガス抜き用布によって覆われた図３２ｅ）と同様の型構造のａ）斜視図と、ｂ）断面図と、ｃ）図３３ｂ）の詳細図と、ｄ）図３３ａ）と同様であるがシートが下側中空型へと封止された型構造と、ｅ）別々に排気される２つの空間（通気空間および樹脂注入空間）を有する型構造と、ｆ）図３３ｅ）と同様であるが上側型半体が可撓性である型構造と、ｇ）図３３ｆ）と同様であるが平面パネル表面が下側型半体上にある型構造とを示す。
【図３４】図３４は、二又状のブラケットを備え、矩形断面を有する支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）上面図と、ｄ）正面図とを示す。
【図３５】図３５は、断面が中央に向かって大きくなっている支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）上面図と、ｄ）正面図とを示す。
【図３６】図３６は、取り付けてあるターンバックルで連続的に長さ調節可能な支柱の一部分であって、ターンバックルが、ａ）ボルト端に単純なブラケットを備えているものと、ｂ）ボルト端にブラケットと二又ブラケットとを備えているものとを示す。
【図３７．１】図３７．１は、反対方向に延びる内側ねじ山（ターンバックルの原理）で連続的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図３７．２】図３７．２は、反対方向に延びる外側ねじ山（ターンバックルの原理）で連続的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図３８】図３８は、歯付き板による調節で段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）断面図とを示す。
【図３９】図３９は、一端が円錐状に先細りしている、ねじ付き連結部で段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図４０】図４０は、一端の肉厚を大きくした、段階的に長さ調節可能な支柱のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図４１】図４１は、例えば航空機の座席用の座席梁半完成品を示す。
【図４２】図４２は、中空型内部における座席梁半完成品の断面図を示す。
【図４３】図４３は、補強リブが一体化された座席梁を示す。
【図４４】図４４は、中空型内部における、補強リブが一体化された座席梁の断面図を示す。
【図４５】図４５は、構造部品への連結部が一体化された座席梁を示す。
【図４６】図４６は、図４５のような座席梁用の上側型半体を示す。
【図４７】図４７は、図４５のような座席梁用の底側型半体を示す。
【図４８】図４８は、図４７のような型半体の分割を示す。
【図４９】図４９は、図４５のような座席梁を硬化後に中空型から取り出すための説明図を示す。
【図５０】図５０は、図４５と同様の座席梁の別の実施形態を示す。
【図５１】図５１は、本発明に従って製造された座席基部構造を示す。
【図５２】図５２は、本発明に従って製造された、図５３のような肘掛けを連結するための構造を示す。
【図５３】図５３は、本発明に従って製造された肘掛け構造を示す。
【図５４】図５４は、図５０〜図５３のような構造の組み立て体を示す。
【図５５】図５５は、本発明に従って製造された、例えば航空機の前輪用の二又支柱を示す。
【図５６】図５６は、中央で直角に交差させた、ブラケットを備えた支柱のａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図５７】図５７は、フランジが中央に組み込まれた星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）正面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図５８】図５８は、図５７のような星形中空体用の中空型の変形例であって、ａ）〜ｃ）は２つのバルーンを用いる第１の変形例を示し、ｄ）は１つのバルーンを用いる第２の変形例を示す。
【図５９】図５９は、ハブが一体的に組み込まれた星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）正面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図６０】図６０は、ハブが組み込まれるとともに端部フランジが一体化された星形中空体のａ）斜視図と、ｂ）上面図と、ｃ）側面図とを示す。
【図６１】図６１は、中空スポークが一体的に組み込まれたホイールリムのａ）斜視図と、ｂ）側面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図６２】図６２は、図６１のようなホイールリム用の型の組み立てを示す。
【図６３】図６３は、図６１のようなホイールリム用の組み立て後の型の、型バルーンを含む断面図を示す。
【図６４】図６４は、一方の側が開口した矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６５】図６５は、図６４のような制御フラップの大体の製造工程を示す断面図である。
【図６６】図６６は、図６４と同様に一方の側が開口しているが内側リブを備えた矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６７】図６７は、図６６と同様に一方の側が開口しているが補強用の折り目を有する矩形の制御フラップのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図６８】図６８は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図６９】図６９は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図７０】図７０は、繊維複合材セラミック製の、航空機および宇宙飛行用再突入機のための制御フラップを示す。
【図７１】図７１は、制御フラップの別の実施形態を示す。
【図７２】図７２は、航空機および再突入機用の制御フラップの他の実施形態であって、ａ）分割平面が水平なものと、ｂ）分割平面が垂直なものとを示す。
【図７３】図７３は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７４】図７４は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７５】図７５は、制御フラップを作動させるための機構を示す。
【図７６】図７６は、例えば風力タービン用の、フランジが一体的に組み込まれたブレードのａ）斜視図と、ｂ）側面図とを示す。
【図７７】図７７は、ブレーキディスクとして付形された中空体を示す。
【図７８】図７８は、本発明に従って製造された図７７のようなブレーキディスクの製造工程を示す図である。
【図７９】図７９は、例えば航空機のガスタービンの、タービンエンジンの空気取り入れ口フロントリップとして付形された中空体のａ）等角投影正面図と、ｂ）等角投影背面図と、ｃ）断面図とを示す。
【図８０】図８０は、図７９のような空気取り入れ口フロントリップ用の底側型半体のａ）等角投影図と、ｂ）断面図とを示す。
【図８１】図８１は、積層体層が配置された状態の、図７９のような空気取り入れ口フロントリップを製造するための上側型半体を示す。
【図８２】図８２は、図８１のような上側型半体の構造の、積層体層とバルーンとを含む断面図を示す。
【図８３】図８３は、組み立て後の図８０および図８１の型半体の断面図を示す。
【図８４】図８４は、図７９のような空気取り入れ口フロントリップを製造するための別の型構造を示す。
【図８５】図８５は、機械加工前の、本発明に従って製造され、ストリンガおよびリブが一体的に組み込まれた航空機胴体セグメントを示す。
【図８６】図８６は、図８５のような胴体セグメントの底側型半体を示す。
【図８７】図８７は、図８６の拡大詳細図を示す。
【図８８】図８８は、図８５のような胴体セグメントを製造するための、半完成繊維製品が積層された底側型半体を示す。
【図８９】図８９は、図３２ｄ）と同様の型ホースが挿入された図８８のような底側型半体を示す。
【図９０】図９０は、図８５のような胴体セグメントを製造するための、繊維材料が積層された上側型半体を示す。
【図９１】図９１は、図８５のような胴体セグメントを製造するための型構造全体を示す。
【図９２】図９２は、穴あけおよび輪郭加工後の、図８５のような、本発明に従って製造され、連結ブラケットが一体的に組み込まれた胴体セグメントを示す。
【図９３】図９３は、航空機胴体のサブセグメントを形成するために互いに組み合わされた４つの外殻パネルを示す。
【図９４】図９４は、本発明に従って製造され、床桁として付形された中空体を示す。
【図９５】図９５は、本発明に従って製造された胴体セグメントと床桁とを有する航空機胴体のサブセグメントを示す。
【図９６】図９６は、ストリンガが一体化されるとともに乗降扉用フレームが一体化された外殻パネルとして付形された中空体を示す。
【図９７】図９７は、鉄道または索道車用のボギーのａ）上から見た等角投影図と、ｂ）下から見た等角投影図とを示す。
【図９８】図９８は、高速鉄道車両用ホイールのａ）等角投影図と、ｂ）等角投影断面図と、ｃ）型構造の断面図とを示す。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
次に、図面を用いて、本発明を、応用例と製造工程および使用される中空型に関する解説とによって詳細に説明する。
【００４１】
図１は、本発明に従って製造された繊維強化中空体１０の考えられ得る一実施形態として、二又またはスロット状連結ブラケット１１を備えた支柱の側面図（ａ）および正面図（ｂ）ならびに斜視図（ｃ）を示す。この支柱は、くさびまたは傾斜路状部分１３が先細りして一体的に組み込まれたブラケット１１となる管状／円筒状中央部１２を特徴として有する。ブラケット１１は、それぞれに鍔１５が装着されたブッシュ１５が取り付けられた、略中心に配置された穴１４を特徴として有する。鍔は、曲げまたはねじり力を伝達する際に荷重を誘導するピン（図示せず）によるあらゆる摩耗を防止する。
【００４２】
図２も、二又またはスロット状ブラケット１１を備えた支柱を示す。しかしながら、側面図（ｂ）から分かるように、中空の中央部１２の断面は楕円形である。その他の特性は全て図１のような支柱と同一であり、同じ参照番号を付している。
【００４３】
図３および図４の支柱（繊維強化中空体１０）は、図１および図２のような支柱と本質的な特性が同じであるため、やはり同じ参照番号を付している。加えて、それらの支柱は、その円筒形または楕円形の中央部１２に、横力を誘導可能な凹んだ１６または突出した１７の平坦状表面を特徴として有する。図３のブラケット１１は、二又ブラケットに挿入されるように設計されており、したがって舌状である。
【００４４】
図５は、例えばピン（図示せず）により横力が誘導され得る場所に図４のような突出した表面１７を有する中央部１２の断面を示す。
【００４５】
そして、図６ａは、本発明に従って設計された中空型半体（１、２）の斜視図を示し、図６ｂは同じ中空型半体の長手方向断面を示す。図６ａおよび図６ｂは、上記実施形態における支柱の半分の雌型、特に中央部１２’から傾斜路状部分１３’を経て端部領域（ブラケット）１１’へと変化している断面寸法を明瞭に図示している。このトラフ状の雌型に、含浸させた半完成繊維製品５（図７以降）を積層し、必要に応じてそれらをガス抜き用布７で覆い、（中空型半体１、２を閉じ合わせたら、）その上から、硬化前および硬化中に、繊維配置が中空体型の内壁に押し付けられるように圧力をかける。図６ｃに、接合直前の、積層後の中空型１および２の両方を示す。この工程段階においては、積層体を中空型の内壁に押し付けるホース８が既に底側中空型内に配置されている。
【００４６】
図７〜図９は、本発明の製造工程を図示する。この製造工程は、外形が例えば円形であるべきか矩形であるべきかにかかわらず、上記の支柱の全ての断面設計に特に当てはまる。
【００４７】
図７は底側の中空型半体１、図８は上側の中空型半体２に関してこの製造工程を示す。これらの中空型半体のことを底側／上側型ともいう。上向きに開いた両型半体１および２の上に、好ましくは１つの肩３、４をそれぞれ置き、型の中に、含浸させた半完成繊維製品５を、肩３、４の停止面１８に至るまで積層する。続いて、必要に応じて、ガス抜き用布７を半完成繊維製品５の上に配置する。ここに示す実施形態に関しては、底側型半体１内にホース８を挿入する。肩３、４を取り外すと、上側型半体２を底側型半体１の上に置くことができ、双方をしっかりと閉じ合わせることができる。突出した縁片６は、ホース８を加圧するとすぐに半体同士が容易に接合（結合）されるように、中空体１０の合わせ目領域における重なり部分９とするためのものである。このことは、追加的に熱を誘導する場合にはなおさら当てはまる。
【００４８】
したがって、本発明による中空体を製造するための工程段階は以下のようになる。
【００４９】
１．１ 開いた中空型半体１および２の該当面に肩３および４を固定する。
【００５０】
１．２ 肩３、４において突出片６が形成されるように、半完成繊維製品および／または積層体５を凹状の中空型半体１および２にかぶせる。
【００５１】
１．３ 必要に応じて、突出片６を含むかまたは除く半完成繊維製品５の上にガス抜き用布７を配置する。
【００５２】
１．４ 等方性弾性材料からなるホース（バルーン）８を底側型半体１内に挿入する。
【００５３】
１．５ 中空型半体１および２から肩３、４を取り外す。
【００５４】
１．６ 積層体を取り付けた中空型半体１および２を重ね合わせ、例えばボルト／ねじでしっかりと閉じ合わせる。
【００５５】
１．７ バルーンを用いる場合以外はホースの一端を封止し、中空型内の空気を吸い取りかつ／または排除し、加圧気体でホースを膨張させる。
【００５６】
１．８ 気体圧力および温度条件を制御しながらオーブンまたはオートクレーブで硬化させる。
【００５７】
１．９ 中空型を開き、ホース／バルーンを取り外し、繊維強化プラスチック中空体を取り出し、ブラケットを輪郭加工し、穴あけし、カバーディスクおよび／または穴ブッシュを挿入する。
【００５８】
特に、図１０には、半完成繊維製品５の配置を、一般に、均一にではなく、予測される荷重プロファイルに応じて、すなわち繊維強化中空体１０の個々の部分１１、１２、１３に沿った予測応力に応じて行うことが示されている。例えば、中央部１２’’では、一方向繊維が長手方向におよび長手方向軸に対して±４５℃の角度に配置される。端部領域（ブラケットまたはその他の連結要素）１１’では、等方的に、つまり長手方向軸に沿って、長手方向軸を横断して、および長手方向軸に対して±４５℃未満の角度に配置される。中央部１２と、ブラケット１１またはこれに類する被組込要素である端部領域との間、すなわちくさびまたは傾斜路状部分１３では、漸次段階的に配置される。図１０では、図６のような中空型の各領域１１’、１２’および１３’に対応する各部分を１１’’、１２’’および１３’’と表示している。
【００５９】
半完成繊維製品５は、種々の方法で、型カップ１および２内および肩３または４の停止面１８に押し当てて、積層することができる。
【００６０】
図１１は、縁からの突出部６の高さが非常に高い配置を示す。突出縁片６は、肩３、４とＬ字形の断面形状を有するレール１９とにもたせかけられる。レール１９により、しわの発生なく縁片６を接合することができる。これは、縁片６同士の重なりの有無にかかわらず可能である。
【００６１】
図１２において、縁片６は、最大限に突き合わせて接合することを目的とした配置用に準備されており、図１３においては、重なりを有した配置用に準備されている。型半体１および２を閉じてホース８を膨張させると、縁片６は、上側の中空型半体２内に配置された半完成繊維製品５と、所望のように接合する。
【００６２】
図１４は、重なりが１箇所だけである繊維強化中空体１０をどのようにして製造することができるかを示す。このために、図１１および図１３に示すように縁片６を重ならせ、ホース８を用いて未積層の上側型半体２に押し込む。例えば懸架ブラケットまたはフィンを備えた中空体に関しては、図１５に示すように、重なり部分を型半体１、２の分離線に沿って配置するのが有用である。この点についてのさらなる詳細をさらに説明する。
【００６３】
図１６のように、半完成繊維製品５の各層を後の合わせ目線に沿って扇形に広げ、型半体１、２を重ね合わせたときに扇形に広げられた各層が互い違いに嵌まり合うようにする。このために、型半体１、２にやはり肩３とＬ字形レール１９および１９’とを設ける。底側型半体１では繊維配置を特定の高さで分割するために肩３がレール１９と協働し、上側型半体における他方の肩１９’は積層体を型壁から少しだけ離しておくためのものである。このようにして噛み合い結合が達成される。図１７に示すこの「噛み合い」により、接合品質が高まる。
【００６４】
図１８〜図２２は、結果として得られる断面、ここでは、重なり部分の設計が様々である円筒形中央部１２を示す。これらは、型半体１、２の接合前の突出縁片６の配置に関連した違いの結果である。容易に分かるように、図９のような縁片６の配置は図１８に示す結果に対応し、同様に、図１２、１３、１４、１５および１７の配置は、図１９、２０、２１および２２に示す結果に、この順序および組み合わせで対応する。
【００６５】
少し変更を加えるだけで、プリプレグ等からなる２つのＵ字形リブブリッジ２０と、連通した２つのホースとを用いることにより、繊維強化された内側リブ２１を備えた繊維強化中空体１０を製造することが可能である。これを図２３および図２５の図に示す。Ｕ字形リブブリッジ２０は、底側１および上側２の型半体内で、予め配置された繊維マット５に接合される。図２４および図２６はそれぞれ完成品の断面を示す。
【００６６】
図２７は、懸架ブラケット２３が管外被に一体化された繊維強化管２２を示す。管２２と懸架ブラケット２３とは、本発明による方法で一部分において一体的に製造される。
【００６７】
図２８および図２９は、本発明による方法で製造された、１つおよび２つのフランジ１１が一体的に組み込まれた繊維強化管２４を示す。例えば図３０に示すようなパイプベンドとして個々の管２４または管部品を相互に接合するために、フランジ１１にやはり穴を設けてもよい。なお、大体において、パイプベンドは、図２８および図２９に示す直管と同様にして製造することが可能である。
【００６８】
図３１は、繊維強化されたフィン付き管（ａ）と、同じ材料で構成されたフィン付き管壁（ｂ）との斜視図ならびに本発明による方法で作製されたこのような部品の製造に用いられる２種類の中空型（ｃ）および（ｄ）を示す。それらは例えばプラスチックまたはセラミック（ＣＭＣ）で構成され得る。一体的に組み込まれたフィン／ブリッジは、管よりも短くすることが可能である（図示せず）。このようなフィン付き管または管壁は、例えば、建築用遮熱材や熱交換器等のための冷却パイプとして、熱および冷却工学において応用可能である。
【００６９】
滑り／連結ブラケットを備えた支柱が一体的に組み込まれて、取り付けられる繊維強化プラスチック製パネルセグメントの作製について、大体を図３２および図３３に図示する。図示と異なってパネルセグメントが湾曲していてもよい。滑り／連結ブラケットは、図９２、図９３および図９５に明示されている。縦横方向の強化材２０を形成するために、型半体１内には溝２０’が、ここでは等間隔で、互いに平行に延びている。繊維マットを配置したら、すなわち型半体１に積層したら、型ホース／型バルーン８（ここでは４つ）をこのために準備した溝２０’に嵌装し、繊維マット（プリプレグ）５’’が同様に積層された型２を型１上に降ろす。型半体１および２を押し付け合わせて型ホース８の圧力に対抗する外部圧力を用いて、積層体接触面／重なり部分９’および９’’が結合し、オーブンまたはオートクレーブ内部で加熱により半完成繊維化合物製品が硬化して正確な寸法となるようにする。図３３に示すように、型半体１および２を真空ポンプ（ここでは図示せず）に接続する場合、真空バッグとしても知られる、型半体１および２を封入する真空ジャケット５９を用いて、外部圧力を利用して外力を生じさせることができる。追加的にまたはこれとは別に、制御可能な空気圧または油圧力（動力装置、圧力スリーブ等）６２を利用することができる。真空状態ひいては真空接続によるガス抜きの有効性を高めるために、真空ジャケット５９と型半体１および２との間に通気布７（＝ガス抜き用布）を配置することができる。
【００７０】
繊維強化部品、例えば図３２ａ）のパネルセグメント等は、プリプレグの代わりに乾燥織物繊維組織（半完成繊維製品）を用いて製造してもよい。型半体内への配置後に個々の繊維層が徐々にずれてしまうのを防止するために、いわゆる予備成形を適用する。この方法では、個々の繊維層に熱可塑性または熱硬化性結合剤を添加し、その後、繊維層を雄型または雌型に配置する。各層を正しい位置に固定するために、シートで覆い、シーラントを用いて各層の縁を雄型／雌型の全周で封止する。シート下の空気を排気すると、外側の空気圧が効果をあらわし、個々の繊維層をしっかりと雄型上／雌型内へと押圧する。熱を誘導することにより、結合剤が活性化され、乾燥繊維プライ内部にしみ通り、その後硬化する。このようにして生成された繊維複合材は、その後の加工において乾燥半完成繊維製品として扱われる。
【００７１】
型半体１に挿入したら、予備成形された半完成繊維製品５’に樹脂を浸透させる。図３３ｅ）は、型構造を大体において示す。型半体１内部には、ワンショット硬化法を用いてパネルセグメント（図３２ａ）の縦横方向強化材２０を一体的に組み込むための溝が存在している。必要に応じて繊維組織５’の下にガス抜き用布７を配置することが可能である。繊維材料５’で内張りされた溝２０’に型ホース８を嵌装する。必要に応じてその下にＵ字形ガス抜き用布７を配置することも可能である。繊維組織５’と型ホース８とを予備成形された繊維組織５’’で覆い、通常はその上に剥ぎ取り式箔６６、分散布６７および半透過性箔６５を載せる。後者は、気体に透過性であり樹脂に不透過性である。
【００７２】
半透過性箔６５（図３３ｅ）の上には、ガス抜き用布７、上側型半体２、別のガス抜き用布７’および気体と樹脂に不透過性の真空シート５９を載せる。このシートは、半透過性箔と同様に、全周にわたって型半体１へと封止される。真空シート５９と半透過性箔６５との間の通気空間は真空接続部６０を介して排気され、型半体１と半透過性箔６５との間の注入空間は真空接続部６８を介して排気される。
【００７３】
接続部６０および６８に真空が生じ次第、かつその場合に限り、ホース８をより高い気体圧力に慎重にさらし得る。この圧力は、所要の重なり領域９’および９’’における半完成繊維製品５’および５’’が常にしっかりと接合したままであり、特に強化材２０の領域において離れることがないように与えられる。これらの条件が満たされれば、樹脂フローバルブ（ここでは図示せず）が開かれる。これにより樹脂が吸い込まれ、分散布が樹脂を広く分散させるため、真空および重力の効果によって半完成繊維製品５’および５’’が均一に浸漬される。
【００７４】
この工程では、まず、接触している積層体部分すなわち重なり部分９’および９’’、最後に、縦横方向強化材２０の設計のために設けられた下の方の積層体部分に、樹脂をしみ通らせる。一番最後に樹脂が飽和状態であることが樹脂の漏出によってわかり、樹脂の流れが停止される。これは、適切な表示器を介して、例えば樹脂漏れ表示器７１（透明パイプ内の充填レベル、サイホン、センサによって電気的に検出可能な値の変化等）によって自動的に行うことが可能である。排気はマトリックスが硬化されるまで続けられる。技術的な詳細に関しては、いわゆるＭＴ−ＲＩ法が記載されている独国特許第１０２３９３２５号が参考になる。本発明の違いは、主に、強化材を形成するのに型ホース８を用いることであり、さらにまたこの点に関連して、図３３ｅ）に示す樹脂漏れ表示器が自己制御式であることである。加えて、通気および注入空間の真空状態ひいては該空間からの排気の有効性を、樹脂漏れによる影響を実質的に受けない程度に維持することができる。
【００７５】
図３３ｆ）は、上記の型構造にかなり類似した型構造を示す。違いは、ここでは固体材料からなる型半体２がないことである。型半体２の機能は、真空を発生させた時に真空シート５９によって引き受けられる。
【００７６】
図３３ｇ）には、積層後に反転されたつまり上下逆さまにされた図３３ｅ）と同様の型構造が示されている。これにより、浸透中に樹脂が流れる方向が異なる。
【００７７】
図３４は、本発明に従って製造され、矩形の断面形状と、一体的に組み込まれた二又状連結ブラケット１１とを有する別の支柱の斜視図（ａ）ならびに側面図（ｂ）、上面図（ｃ）および正面図（ｄ）を示す。
【００７８】
図３５は、本発明に従って製造され、直径が中間に向かって大きくなっている支柱の斜視図（ａ）、側面図（ｂ）、上面図（ｃ）および正面図（ｄ）を示す。高い座屈荷重に耐えるように設計されたこのような支柱は、航空学において応用され、とりわけ着陸装置の工学技術に用いられる。
【００７９】
組立公差を均一化するためには、支柱が調節可能な連結長さを有することが必要である。ほとんどの用途においては、ブラケット１１を十分な長さに設計し、現場で計測された連結長さに合わせて穴１４を設けることで十分である。これで十分でない場合はアダプタが必要である。既存技術には、多くの用途に向けの長さ調節用装置がある。図３６〜図４０は、様々な種類のこのような長さ調節が行われる本発明による支柱を示す。
【００８０】
図３６は、締め付けナット４２とブラケット付きボルト４４’、４４’’とロックナット４３’、４３’’とで構成されたターンバックルを用いることにより、特に荷重がかかった状態においても連続的に調節される支柱１０を示す。
【００８１】
図３７.１は、連続的に長さ調節される、内側ターンバックルを備えた支柱の別の実施形態の斜視図（ａ）、上面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。この支柱の長さ調節は連続的であり、特に、荷重がかかった状態において、工程中にブラケットを回転させる必要がない。このターンバックルを装備するためには、本発明に従って製造された支柱を分割する。座屈荷重によって生じ得る曲げモーメントは支柱の中間で最大となるため、支柱の端部寄りの位置を選択するのが好ましい。ねじ付きブッシュ４０および４１を、支柱の各分割部分の円筒状部に挿入し、例えば接着により固定する。左のねじ付きブッシュ４０は内側左ねじ山を有し、右のねじ付きブッシュ４１は内側右ねじ山を有する。支柱の両分割部分は、対応する外側ねじ山を両端に有する調節ボルト４２を介して連結される。調節ボルトを回転させることにより、反対方向に延びる２つのねじ山の作用によって、支柱全体の長さが調節ボルト４２の回転方向に応じて連続的に増加または減少する。支柱が所要の長さに調節されると、ロックナット４３’および４３’’によって調節ボルト４２のゆるみが防止される。
【００８２】
図３７．２は、ターンバックルによる長さ調節が行われる別の支柱を示す。この支柱の斜視図（ａ）ならびに上面図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図３７．１に示したものとは逆に、支柱の各分割部分に接合されたねじ付きブッシュ４４’、４４’’は、ここでは、外側継手によって確実な嵌合で支柱に取り付けられる。このために、本発明による支柱製造工程において予めねじ付きブッシュを中空型に含めておくことが可能である。用いられるホースまたはバルーン８を膨張させることにより、繊維プライがねじ付きブッシュの端部部分を包み込む。これにより、硬化後には、ねじ付きブッシュ４４’、４４’’と支柱の外面との間に確実な嵌合が得られる。この確実嵌合式の継手は、圧縮力および引張り力を伝達する能力が最も優れたものである。あるいは、ねじ付きブッシュ４４’、４４’’は、硬化後のプラスチックに例えば接着することが可能である。
【００８３】
図３８に斜視図（ａ）および断面図（ｂ）を示す支柱は、小さい歯付き板３５を歯付き板３６に沿ってずらすことにより、溝穴１４における連結要素３４の段階的調節を達成している。歯付き板３６とブラケット１１とは互いに確実に嵌合している。したがって、連結要素３４も、確実な嵌合でブラケットに固定することが可能である。このために、溝穴１４内を上下に摺動可能なねじ付きピン３７を正確に嵌合させて挿入する穴を連結要素３４に設ける。菊ナット３９によって、固定された大きい歯付き板３６と摺動する歯付き板３５との確実な嵌合を解除、回復および確保することができる。ここで、連結要素３４の最小調節幅は、１つの歯の間隔に等しい。板の歯を小さく設計するほど、長さ調節の段階が小さくなる。これは、荷重がかからない状態でしか行えない。
【００８４】
さらに、図３９は、円錐形テーパ状端部を備えた長さ調節可能な支柱の斜視図（ａ）ならびに側面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。支柱の長さ調節は、荷重がかからない状態で、対応するねじ山を内側に有するインサート４６にねじで着脱することができるねじ付きボルト４５を備えた二又状連結部を介して、行われる。最小可能調節長さは、ねじ山ピッチの半分に等しい。ロックナット３８により連結が確保される。引張り力は円錐形インサート４６を介して伝達される。圧縮力はワッシャ３９を介して支柱に誘導される。
【００８５】
図４０は、図３９で説明した支柱と本質的に同様の長さ調節可能な支柱を示す。この支柱の斜視図（ａ）ならびに上面図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図３９の支柱との違いは、端部がどのように設計されているかである。インサート４６を固定するために、インサート４６に合うように円筒形に付形された、肉厚を大きくした部分５２が設けられる。長さ調節ならびに引張り力および圧縮力の伝達は、図３９の支柱と同様に、荷重がかからない状態で行われる。
【００８６】
図４１は、本発明に従って製造された、例えば航空機の座席に用いることができる座席梁の半完成品を示す。
【００８７】
図４２は、図４１の半完成品の断面を、本発明に従って当該半完成品を製造するのに必要な、底側型半体１、上側型半体２および３つの膨張式ホース／バルーン８等の部品とともに示す。図４２には、繊維マット５’および５’’が中空型半体内にどのように配置され、どこで重なり合っているかも図示されている。
【００８８】
図４３は、図４１と同様であるが内側リブ２１の形態の追加の強化材を含む点で異なる座席梁の硬化および輪郭加工済み半完成品を示す。このような座席梁は、独国特許出願公開第１０２００５０５９１３４Ａ１号から既に公知である。しかしながら、開示されているいわゆる単一梁は、接着されたいくつかの別個の部品で構成され、本発明に従って製造された梁のような単一ユニットで構成されたものではない。これらの別個の部品が接着されていることで、本発明に従って製造された梁には発生しない精度不良が生じる。さらに、本発明に従って製造された梁においては、必要な全ての連結部を梁に直接一体化し、ワンショット法で実現することが可能である。
【００８９】
図４４は、図４３に示す梁の断面を示す。本発明に従って内側リブ２１を一体化するためには、２つのホースまたはバルーン８が必要であり、それら２つのホース／バルーンは、製造工程中のリブブリッジ２１のずれを防止するために連通して連結される。
【００９０】
図４５は、本発明に従って製造された、図４１に示した座席梁の設計変形例を示す。
【００９１】
図４６は、本発明に従って図４５に示す座席梁を製造するための上側型半体２を示す。対応する底側型半体１は図４７に示されている。底側型半体１は、硬化後に座席梁を型から取り出せるようにするために、いくつかの別個の部分で構成されている。
【００９２】
図４８は、開いた型半体１を示す。積層体を配置する直前の４つのブロックが示されている。各ブロックを、それぞれの次のブロックへの移行部が突出部分６（図示しないが図９と類似である）を形成するように、繊維マット（プリプレグ）で内張りする。ねじ付きロッド５３を用いて個々のブロックを組み立てると、所望の重なり９（図示せず）を有する底側型半体１が形成される。このようにして積層された型１の中に、予備成形されたバルーン８を慎重に挿入し、その後、型１の上に同様に積層された上側型２を置いて互いにしっかりと連結させ、通常の方法で硬化できるようにする。
【００９３】
図４９は、中空型（ａ）の内部で硬化させた図４５に示す座席梁１０の脱型手順を示す。なお、脱型はアンダーカットがあるので簡単に行うことはできない。簡単な方法でこの工程を容易にするために、底側型半体１に２つの追加要素、すなわちスペーサ５５を付けている。これらにより以下のように脱型を行うことが可能になる。
【００９４】
１．底側型半体１を上側型半体２から離す。
【００９５】
２．ねじ付きロッド５３を緩め、取り外す。
【００９６】
３．上側型半体２と端部片５１を取り外す。
【００９７】
４．スペーサ５５を取り外す。
【００９８】
５．残りの型要素を取り外す。
【００９９】
図５０は、図４５に示した梁の別の設計変形例を示す。主な違いは、３つの一体的に組み込まれたブラケットの幾何学的形状だけである。これは製造工程には影響を与えない。
【０１００】
図５１は、本発明に従って製造され、連結ブラケットが一体的に組み込まれた座席基部構造を示す。
【０１０１】
図５２は、本発明に従って製造された、肘掛け用の受け構造を示し、図５３は、本発明に従って製造され、旋回ピン用の連結ブラケット１１が一体化された肘掛け構造を示す。
【０１０２】
図５４は、本発明に従って製造された図５０〜図５３の部品を組み立てた構成を示す。個々の部品の組み立ては、いずれの場合も、一体的に組み込まれた連結ブラケット１１を介してねじ止め、ボルト止め、リベット止めおよび／または接着によって行う。
【０１０３】
図５５は、本発明に従って製造された二又支柱の斜視図（ａ）と、上面図（ｂ）および分割平面に沿った断面を示す。このような二又状支柱は、例えば、航空機の前輪用の伸長／格納機構におけるいわゆる抗力支柱として用いられる。
【０１０４】
図５６は、本発明に従って製造された、直角に交差させた十字形支柱構成の斜視図（ａ）および側面図（ｂ）を示す。直角以外の他の支柱構成も実現可能である。このような支柱の応用分野には、例えば、スポーツカーにおけるシャシまたは保護ケージ強化材や、航空機における胴体各セグメントの補剛が含まれる。
【０１０５】
図５７は、本発明に従って製造され、中央に一体的に組み込まれたフランジ１１を特徴として有する星形中空体を示す。製造工程中に積層体を中空型半体に押し付けるのに用いられるバルーンが１つだけであると、フランジが、積層体が分離した隙間を有することになる。２つ目のバルーンを用いることにより、硬化後に固形のフランジを得るために隙間を閉じることが可能である。
【０１０６】
図５８（ａ）は、図５７に示す中空体を２つのバルーン８を用いて製造するのに必要な型構成の断面図を示す。このための２つの中空型半体の斜視図をそれぞれ図５８（ｂ）および（ｃ）に示す。図５８（ｄ）は、バルーンを１つしか用いない、大体において同一の部品用の型構造の断面を示す。これでは、１つの連結部ではなく、隙間のある２つの連結部となる。
【０１０７】
図５９は、中央に一体的に組み込まれたフランジ１１を有する星形中空体の、本発明による原則に則った別の実施形態を示す。両フランジ１１に押し当てて、フロントレストを備えたベアリングブッシュ（図示せず）を（穴１４を用いて）取り付けることができ、前側（空気進入方向）には一般にきのこ形ハブキャップが装着される。ここで、（ａ）は中空体の等角投影図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側面図を示す。側面図（ｃ）に示されているように、中空型の分割平面は、ハブ軸に対して垂直である。この種の空気力学的に付形された中空体は、例えば、航空学において、ガスタービンエンジンの圧縮機の手前の冷気流入部分で、タービンナセルの内壁で支持されるシャフト用ベアリング受けとして利用することができる。
【０１０８】
図６０は、支持アーム２４にフランジ１１をつけて拡張した図５９に示す星形中空体の斜視図（ａ）、上面図（ｂ）および側面図（ｃ）を示す。やはり一体的に組み込まれたこれらのフランジは、図２８〜図３０に図示した方法によって組み込むことができる。
【０１０９】
要求に応じて、外側のフランジを、互いに接触するかまたは閉鎖外環もしくは楕円形（スポークホイールまたはリム方式）を形成するほどに、方位角において大きく設計することが可能である。
【０１１０】
図６１は、本発明に従って製造されたスポークホイールの斜視図（ａ）、側面図（ｂ）および断面図（ｃ）を示す。図６３の断面図に示すように、製造に必要なものは２つの中空型半体だけである。上側型と底側型との間の分割平面は、ホイールスポークの中央を通ってほぼ球面状に延びている。図６１（ｂ）には、リム円筒と共に分割平面の断面（５７）が鎖線として示されている。
【０１１１】
図６２は、図６１に示すスポークホイールを製造するのに用いられる型の基本設計を図示する。本発明による製造方法によると、図６３に示すように、まず、２つの型半体１および２に、突出部分６’および６’’（図示せず）が合わせ目線に沿ってできるように半完成繊維製品５’および５’’を積層する。２つの型半体１、２の積層中に型半体１、２内にリング２６および２７を予め配置しておき、繊維プライを重ねるかまたは被せる。これらは、後にホイールタイヤ（図示せず）を保持するリム１１を精密に形成するためのものである。続いて、２つの型バルーン８を型半体の対応するキャビティに挿入する。リング状外壁２８上には積層体を配置しない。加圧空気ダクト２９を、特定の開口部２５（図６２）を通らせて上側／底側中空型半体から引く。２つの完全に準備が整った中空型を組み立てると、例えば、リング状型壁２８を貫通させたボルトによって、それらをしっかりと接合する。その後、積層体層を中空型に押し込んで正確な寸法とし、通常の方法で硬化を完了するために、加圧空気ひいては圧力を印加する。
【０１１２】
図６３は、組み立て後の図６２の型の断面を示す。
【０１１３】
図６４、図６６および図６７は、本発明に従って製造された、一方の側が閉鎖された中空体の斜視図（ａ）および側面図（ｂ）を示し、それらの中空体は本質的に同じ特性を共有している。図６４とは異なり、図６６および図６７の中空体は、追加の強化リブを備えている。図６６の中空体は、内側リブ２１によって強化されている。図６７においては、リブブリッジ２０が中空体の強化材として一体化されている。図６４〜図６７の全ての中空体も、図６〜図９に示した本発明による原理に従って製造され、連結領域において、一体的に組み込まれた要素１１を特徴として有する。これらの中空体は、例えば、航空学における制御フラップ用の基本要素として用いられ、それに応じて設計可能であり、必要に応じてセラミック化できる。
【０１１４】
図６８〜図７０は、上記の制御フラップ用基本要素のさらなる設計変形例を示す。これらは、製造に用いられる中空型の分割平面５７の位置が異なる。外見上は、製造された繊維複合材製品は同一の幾何学的形状である。図６９においては型の水平分割、図７０においては垂直分割を、分割線５７によって示す。このため、これらの特定の制御フラップは、分割の設計が異なる中空型を用いて作製され、したがって、それぞれの場合における積層の違いによってかなりの程度まで決まる、異なるメリットとデメリットを有する。
【０１１５】
図７１に示す制御フラップは、使用される型の分割平面５７が水平に延びている場合にのみ脱型可能である。ブラケットつまり連結領域１１は、本発明に従って一体化され、穴１４が設けられる。
【０１１６】
図７２は、本発明に従って製造された制御フラップの、幾何学的形状が等しいその他の２つの実施形態であって、分割平面５７が水平（ａ）のものと垂直（ｂ）のものとを示す。連結領域１１は、完全に一体化された「ブラケット」であり、それらの縁を輪郭加工することが可能である。穴１４は硬化後にあけられる。
【０１１７】
図７３〜図７５は、制御フラップ３０を格納および伸長するためのいくつかの機構のうちの１つを図示する。なお、図示したマウント３２は、ここでは再突入機の固定構造の一部として示されており、制御フラップ１０はその軸６３のまわりを回動する。制御フラップ１０は、制御ロッド３１からの圧縮または引張りに応答する。図６４、図６６および図６７の制御フラップには、制御ロッド３１（図７３〜図７５）の装着ピン６３用の一体的に組み込まれた要素１１がない。このような制御フラップを作動させるためには、例えばセラミックねじでそれらに取り付け可能な上部構造が必要である。比較的小型の制御フラップ１０に関しては、マウント３２平面に沿って位置しているピボット軸６３に例えばウォームギヤを介して直接作用するアクチュエータによって、制御フラップ１０の回動動作を行わせることが可能である。
【０１１８】
図７６は、本発明に従って製造され、フランジが一体化されたブレードの等角投影図（ａ）および側面図（ｂ）を示す。このようなブレードは、例えば風力発電所用に利用可能である。
【０１１９】
本発明による繊維強化中空体の製造方法の別の応用分野はブレーキディスクである。図７７は、このようなブレーキディスクの例を示す。その側壁５８は、摩擦面として働く。運転中、ブレーキディスクは、壁５８と内側リブ２１とを冷却する、内部および外部の両方からの空気流にさらされる。ディスクは、制動時に発生する高い機械荷重および熱荷重に耐えるように設計される。摩耗を確実に少なくするために、本構造はセラミック、焼結金属またはこれらに類する材料のコーティングを有する。例えば炭化ケイ素の無機繊維をブレーキディスク半完成品に用いた場合、ＳｉＣの熱分解および浸透を複数回行うことにより、非常に高い熱機械的品質を有する耐摩耗性ＳｉＣ／ＳｉＣセラミックブレーキディスクを作ることが可能である。これは、多くの手間がかかるために比較的製造コストが高く、差し当たり好ましくは最高級車両およびスポーツカー向けである。この異なる製造形態のどちらともが、現在の技術水準と比較して、例えば軽量であり、したがって車両上の並進慣性および回転質量の低減などの長所を有する。
【０１２０】
図７８（ａ）〜図７８（ｆ）は、図７７に示したブレーキディスクの製造工程の順序を示す。まず、積層体５’または５’’をそれぞれ底側または上側中空型１および２内に配置する。続いて、リブブリッジ２１用の積層体を、互いに支え合い完全な円を形成するように、底側中空型１内に隣り合わせに配置する。かかる時間を最小限にするために、個々のＵ字形積層体をそれに応じて予備成形する。リブ積層体２１は、中空型１への膨張式要素８の挿入前または挿入後に配置することも可能である。リブブリッジ２１の突出部６を、型バルーン８の該当サイドアームへと折り曲げる。２つの中空型半体をしっかりと閉じ合わせる前に、加圧空気ダクト２９を開口部４９を通らせて上側中空型２から引く。型バルーン８を加圧することにより、硬化後の状態において繊維プライが優れた強度特性を有する正確な寸法の完全なユニットを形成するように、個々の繊維プライを中空型の内壁または隣接する繊維マットに押し付ける。最後の段階において、硬化後のブレーキディスクに細かな仕上げを施し、フランジ１１に穴１４を設ける。リブ積層体をＵ字形の代わりにＬ字形にし、それぞれにおいて１つの突出部６だけを曲げればよいようにすることも可能である。
【０１２１】
本発明による製造方法は、その特性の全てにおいて、例えば図７９〜図８３に示すような航空機ガスタービンの空気取り入れ口フロントリップに適用することも可能である。図４１および図４２のようなまっすぐな座席梁の作製との本質的な違いは、この方法に必要なほぼトーラス状の幾何学的形状だけである。座席梁と同様に、取り入れ口フロントリップも、一体的に組み込まれた取り付け要素１１を有する。図７９には、ジェットエンジンフロントリップの正面からの斜視図（ａ）、背面からの斜視図（ｂ）および断面図（ｃ）が示されている。図８０は、既に半完成繊維製品５’が内張りされている、この製造に適した底側型半体１の斜視図（ａ）および断面図（ｂ）を示す。同様に繊維マット５’’が内張りされた上側型半体２を図８１に示す。図８２は、バルーン８が挿入されたこの上側型半体２の断面図を示す。
【０１２２】
空気取り入れ口フロントリップの製造には図８３のように全部で３つのバルーンまたはホース８が必要である。硬化後のユニットから積層体によって包み込まれたホースまたはバルーン８を取り外せるようにするために、繊維マットの配置時に予め適切な取り外し用開口部４９を設ける。取り外しの前に、ホースまたはバルーン８を細かく切断する。図８２および図８３に示されているように、加圧空気ダクト２９は、上側半体２の２つの穴２５を介して膨張式ホースまたはバルーン８へと引かれる。図８３では、積層後の型半体１および２が重ね合わされており、その断面図が示されている。
【０１２３】
図８４は、空気取り入れ口フロントリップを製造するための別の方法を示す。この方法では、２つの側方バルーン８が、内側からではなく外側から、積層体層５’および５’’を上側型半体に押し付ける。内面または外面のどちらにより高い精度を必要とするかに応じて、図８３および図８４のように適切に設計された型を用いることができる。
【０１２４】
図８５は、ストリンガおよびリブ２０ともいわれる一体化された縦横のブレース２０が取り付けられた、例えば航空機の外殻を形成するパネルを示す。このパネルは、本発明の全ての特性を用いかつそれらに従って製造することができる。
【０１２５】
図８６は、このような外殻パネルを製造するための、ストリンガおよびリブ用の溝２０’を有する底側型半体１を示す。図８７〜図９２には、図８６において印をつけた細部の以降の製造段階における様子が示されている。適用可能な製造工程は、図３２および図３３に既に示したものに対応する。大きな違いは、外殻パネルの幾何学的形状が平面ではなく湾曲していることと、リブの断面がストリンガよりも大きく、型ホースまたは型バルーン８もそれに応じて適合させなければならないことだけである。この工程は、よく知られているやり方で図３３に示すようにガス抜き用布７、剥ぎ取り式箔６６、半完成繊維製品５’を配置することにより底側型半体１の内張りをすることから始まる。ストリンガ（縦ブレース）２０および／またはリブ（横ブレース）の形成は、図８８の底側中空型半体における適切な異なる溝によって確実となる。これらは最初の積層段階で形成される。次の段階では、図３２ｄと同様のサイドアーム付き型ホース８を、型１の積層されたリブおよびストリンガ溝２０’内に配置する。それと並行して、上部型半体２を半完成繊維製品５’’で被覆し、図９０および図９１のように積層体側を下に向けて型半体１上に置き、圧力６２の効果で型半体１に押し付ける。通常、これは、図３３に示すように、型構造を例えば真空ジャケット５９に封入しそれを排気することによって周囲の空気圧を用いることにより、達成される。これによりホースまたはバルーン８が加圧されるので、オーブン内の高温で積層体層が結合し、プリプレグ樹脂が硬化する。このようにして外殻パネルが作られる。本発明によると、ここでは特に外殻である要素１１が一体的に組み込まれるのはストリンガおよびリブ２０の組み合わせ体である。さらに、一般に連結部が組み込まれる。
【０１２６】
プリプレグの代わりに、雄型または雌型を用いて予備成形された前処理済みの乾燥半完成繊維製品５を用いることが可能であり、これは、型半体１への積層体層５’の配置後ならびに溝２０’へのホース８の挿入および積層体層５’’の配置後に、液体樹脂に浸漬しなければならない。必要な型構造は、図３３ｅ）および図３３ｆ）の型構造に対応する。積層体層５’’を剥ぎ取り式箔６５と気体透過性かつ樹脂不透過性の箔６６とで覆う。独国特許第１０２３９３２５号、いわゆるＭＴ−ＲＩ法との本方法の本質的な違いは、追加の型ホース８を用いることである。これらのホースによって、寸法精度および製品品質が高められたはるかに複雑なユニットをワンショット法で製造することが可能になる。
【０１２７】
図９２は、本発明に従って製造され、連結部１１が一体化された外殻パネルを示す。これらの連結部は、図９３に示すように、リベット止め、ボルト止め／ねじ止めおよび／または接着によって外殻パネルを相互連結できるように設計されている。
【０１２８】
図９４は、本発明に従って製造され、連結部が一体的に組み込まれた床桁を示す。
【０１２９】
図９５は、本発明に従って製造された８つの外殻パネルから組み立てられた胴体セグメントを図示する。２つのパネルのさらなる連結部によって、例えば図９４に示す床桁等のその他の構造部品の取り付けが可能になる。
【０１３０】
図９６は、本発明に従って製造され、乗降扉用の開口部と該開口部の周りの一体化された強化フレームとを有する外殻パネルを示す。同様に、このようなフレームは、特に航空機および車両（磁気浮上列車、高速列車、バス等）における貨物搭載口、窓等の開口部の周りにも用いられる。
【０１３１】
高速用途の鉄道車両に関しては、高質量部品を軽量のユニットで置き換えることが求められる。図９７は、本発明による方法で製造された繊維複合材製のボギーを示す。必要な型半体は、図３２、図３３、図８６〜図８９のパネルセグメントの製造用に提示したものとほとんど一致する。
【０１３２】
図９８は、高速用の列車ホイールを示す。ホイールリムは金属製であり、ハブに挿入されたベアリングブッシュも金属製である。ハブは、リムを有するディスク状繊維強化ホイール体に一体的に組み込まれている。製造は、型構造から分かるように、本発明にかかる手順に従って行われる。
セラミック中空体の製造
マトリックス材料として、プリプレグに一般的な、エポキシ樹脂をベースとする合成樹脂が提供される。しかしながら、例えばビニルエステル樹脂等のその他の樹脂を用いることも可能である。しかし、これらは室温での加工時間がより短い。
【０１３３】
本発明にかかる方法による繊維強化中空体の製造には、例えば図６に示したもののような２つの中空型半体が必要であり、そのそれぞれは、ブラケット付き支柱に関しては図６ｂ）に示したものにほぼ対応する雌凹部すなわちトラフを有する。図６ｂ）は、１つの中空型半体の長手方向断面を示す。端部ブラケット領域への円錐形テーパ状またはくさび状の移行部が明確に示されている。図７〜図９は、円筒形支柱用の型半体を、工程順序を含めて図示している。
【０１３４】
型半体内に、荷重仕様に従って、各部分について最適化された繊維配列でプリプレグを配置する。図１０は、考えられ得るプリプレグの層構造の例を示す。移行およびブラケット部分では、一方向強化繊維が軸方向に割合を高くして配置される。斜め方向に織られた繊維層はその間に層状に混ぜ込むことができる。
【０１３５】
プリプレグの内張りされた２つの型半体が、互いに重ね合わされて接合される前に、層を重ね合わせることにより各層を接合し、例えばシリコン材料製のホースまたはバルーンを型半体の一方の中の繊維層の上に配置する。繊維層はガス抜き用布を備えていることも備えていないこともある。２つの型半体を例えばボルトで止め合わせることによりしっかりと閉じ合わせかつホース端部の一方を締め付けたら、このホースを膨張させる。膨張させることにより、ホースひいては半完成繊維製品（プリプレグ）は、圧力により、しわが発生することなく中空型の内壁にしっかりと押し付けられ、所望の中空体形状を獲得する。
【０１３６】
雌凹部から所定の量だけ突出している突出縁片６をしわの発生なく位置合わせするために、本発明は、例えば鋼鉄製の肩３、４を提供する（図７および図８）。プリプレグ片の付着に対して効果があるように、それらの肩の停止面１８をコーティングしてもよい。さらに、積層時および突出縁片６の位置決め（ずらし）時に停止面１８として働く、例えばＬ字形の断面形状（図１１）を有し、水平方向に移動可能なレール１９を、肩３、４に装着してもよい。これにより、型半体１、２の重ね合わせ直前に型半体１、２から突出する縁片６を最終的に位置決めするまで、縁片６をしわが発生しないように取り扱うことが容易になる。挿入されたホースまたはバルーン８を加圧するとすぐに、その膨張が、突出縁片６の相互のおよび／または雌型内に先に配置された半完成繊維製品５との、所定の重なり合いを促進する。同じことは全ての領域に当てはまり、中空型の端部においても当てはまる。使用される樹脂系の特異的な重合温度の適度な熱でマトリックスを硬化させることにより、繊維強化中空体１０が確実に永久固定される。硬化に続いて、機械的仕上げ工程、例えばブラケットの輪郭加工およびブラケット穴あけを行う。
【０１３７】
繊維強化中空体１０を高温および低温用途用に製造する場合、既存のマトリックスを熱分解と浸透とによって転換することが可能である。熱の効果と酸素の不存在とにより、気孔率が高められたセラミック中空体が作られる。気孔の大部分を塞ぐために、浸透によりマトリックスを緻密化する。湿式法を用いる場合、熱分解された中空体を液体マトリックス浴に浸け、特定の時間後に、浸透させた中空体を取り出し、再度熱分解する。この工程を数回繰り返すことができる。これにより、気孔率が減少し、密度が増加する。
【０１３８】
ＣＶＩ（化学気相含浸法）およびＣＶＤ（化学蒸着法）等の乾式法では、品質を高めながら非常に類似した効果を達成することができる。このようにして緻密化されたセラミック中空体（例えば、ＳｉＣ／ＳｉＣ）は、広い温度範囲において、特に非常に低温および高温で、例えば溶融金属から試料を採取するための耐熱ランス、シンダー除去具、再突入機の制御フラップ用支柱、航空宇宙産業における構造用耐寒・耐熱部品等として用いることができる。
本発明に従って製造された繊維強化中空体の応用分野
支柱は、直接に、つまり支柱がない場合の力の偏向の観点から、支持構造に接触させるのが難しい部品に力を伝達するために用いられる。例えばブラケットまたは側方フィンを備えた管のような繊維強化中空体は、特に繊維強化セラミック材料（ＣＭＣ）製の場合、非常に大きな熱機械荷重に耐えることができる。
【０１３９】
金属で設計されたものと比較した場合の重量、剛性および強度の利点により、繊維強化プラスチック中空体、特に炭素繊維強化プラスチック支柱は、航空宇宙産業において優先的に用いられる。スポーツ用品（競技用自転車、スポーツカー）は別にして、それらは現在、車両工学においては、本来可能なほど広範には用いられていない。その理由は、今までのところコストが比較的高かったからである。
【０１４０】
他の考えられ得る応用分野は、もしコストが下がれば、近代建設業、一般に、軽量足場、支持体およびタワー建設、クレーン工学、例えば地球上および宇宙の両方におけるトラフ型太陽熱発電用支持フレームまたは太陽電池板のためのブームおよびエクステンションアーム、風力発電設備、例えばスポーツ施設およびスタジアム等の光を透過させる設計の屋根構造、太陽熱上昇気流発電所、ならびに、これらに類する、高い荷重にさらされる大型表面用に設計された軽量建造物であろう。
【０１４１】
耐火性繊維強化中空体は、非常に低温と非常に高温との両方にさらすことが可能である。したがって、それらは、航空宇宙産業において、具体的には再突入機用に、例えば制御フラップ用支柱としてかまたは制御フラップ等の構造自体として用いられる。ブラケットおよび／またはフィンが側方に一体化された繊維強化セラミック管は、極端な温度差にさらすことが可能であると同時に高い機械荷重にさらすことが可能である。それらは、例えば、高温の太陽熱利用技術における用途をはじめとして、冷却および熱工学において、蒸気発生器および原子炉建造に利用することができる。
【０１４２】
前述のように、本発明による繊維強化中空体を製造するための本質的な工程段階が図７〜図１０に示されている。
【０１４３】
それによると、上向きに開いた２つの中空型半体（雌型）１および２に肩３および４を取り付け、樹脂−硬化剤配合物を含浸させた半完成繊維製品５（プリプレグ）を、雌型１および２内に縁を突出６させて層ごとに配置し、それにより積層する。必要に応じて、ガス抜き用布７を繊維層５の上に配置する。続いて、例えば膨張式ホース８を中空型半体１に挿入し、その後、中空型半体２を中空型半体１に重ねてボルトでぴったりと閉じ合わせ、密封されたユニットを形成する。それと並行して、ホース８に代えて細長いバルーンと同様の閉鎖端を有する「ホース」を用いる場合以外は、ホース８の一端を締め付ける。その後、ホース８を加圧して、ホースと半完成繊維製品（プリプレグ）との間に閉じ込められた空気を排除し、ホースの内圧とオーブン内の温度とが制御された条件下で樹脂を硬化させる。必要に応じて、真空技術によってチャネルシステム（図示せず）を介して中空型ひいては繊維層から残留エアポケットと発生気体とを吸い出すことができる。
【０１４４】
マトリックスを硬化させたら、ホースまたはバルーンから加圧空気／気体を放出し、接合させた中空型半体を分離し、ガス抜き用布７があればガス抜き用布７を含む取り出した繊維強化プラスチック中空体からホースを抜く。ホースまたはバルーンには、中空端部（ブラケット）から到達できる。その後、機械加工手段によってブラケットの仕上げ、特に輪郭加工を行い、穴をあける。
【０１４５】
繊維強化中空体をセラミックの硬さを有する形態で用いる場合は、この現在の硬化後のマトリックスを上記のように転換しなければならない。
【０１４６】
本発明による製造方法は、いかなる繊維の種類にも、いかなる種類の布にも、またいかなるマトリックス材料（樹脂の種類）にも適用される。樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよい。予備含浸させた半完成繊維製品、いわゆるプリプレグと、浸漬した繊維材料とのいずれをも用いることができる。硬化温度は、使用されるプリプレグまたは樹脂系と印加される圧力とによって決まる。
【０１４７】
中空体の製造に乾燥半完成繊維複合材製品を用いる場合、型半体への配置後に繊維プライがずれるという問題が生じる。これを防止するためには、いわゆる予備成形として知られる乾燥半完成繊維複合材製品の前処理が必要である。この方法では、熱可塑性または熱硬化性結合剤を個々の繊維層に添加し、その後繊維層を雄コア上に置く。各層を所定の位置に固定するために、層をシートで覆い、シーラントで雄型または雌型の縁へと封止して空気の混入を防止する。箔の下から空気を排気することにより、周囲の空気圧が個々の繊維層をしっかりと雄コアに押し付ける。続いて熱を誘導することにより、結合剤が活性化され、乾燥繊維プライ内部にしみ通り、その後硬化する。このようにして製造した繊維複合材は、さらなる加工において乾燥半完成繊維製品として扱われる。すなわち、繊維複合材は雌型内部で樹脂に浸漬され、樹脂マトリックスは熱および圧力下で硬化される。
【０１４８】
ホースは、ゴムのような可撓性材料、好ましくはシリコンまたはテフロン製である。大量生産時には、ホースの代わりに、膨張式の細長い（子ども用の）風船に似た、閉鎖端とノズルとを備えたホース（バルーン）を用いることができる。端部ノズルを備えたホースを用いることもでき、その場合、例えば、一端を締め付けて閉じ、他端を加圧空気／気体パイプに連結することができる。複雑な中空体に関しては、特注の型ホースまたは型バルーンを用いることが必要な場合がある。
【０１４９】
閉じ込められた空気および気体は、閉じられた中空型からガス抜き用布またはチャネルシステム（図示せず）を介して（真空技術により）放出または排気することができる。
【０１５０】
開いた設計であることにより、２つの型半体内に一方向強化繊維を雌凹部の長手方向に理想的に配置することができる（図７および図８）。半完成繊維製品は、樹脂がしみ通っていることつまり粘着性により、雌凹部の内壁に付着する。配置時ならびに加圧ホースにより内壁に押し当てる間およびその後に、しわが発生することはない。仕様に従って特定の位置に強化繊維を配置することができる結果、連結ブラケット等の要素を備えた、非常に高い強度および剛性を有する極めて軽量の中空体を経済的に製造することが可能である。特に、ブラケットの高応力下の耐荷重領域において強化繊維を特異的に配置することにより、当該領域は非常に高い応力荷重に耐えることが可能になる。
【０１５１】
ホースを膨張させることにより、閉じられた中空型から空気を追い出す。内側の繊維層上に配置されたガス抜き用布は空気の追い出しを有利な程度にまで支援することができる。同時に繊維層を圧縮する。存在するエアポケットは大部分が中空型から押し出される。必要に応じて、中空型全体の排気をも行うことができる。これは、特定の要件や樹脂系次第である。
【０１５２】
とりわけ利点であるのは、中空体をワンショットで硬化させること（ワンショット硬化）が可能なことである。後で繊維強化プラスチック部品を接着し合わせる必要がない。このようにして、ブラケット等の組み込まれた要素を備えた繊維強化中空体を一体ユニットとして製造することができる。
【０１５３】
前述のように、管状または楕円形の中空体とは別に、本発明による方法は、平らな底部と斜めもしくは垂直な縁または側壁とを有する開口中空体の製造にも適用される。例えば１つかまたは２つの外側フィンまたは内側リブの形態の、いかなるブラケットであっても、底部または側壁にしっかりと接合することができる。応用例としては、ブラケットとしてブリッジ壁を備えた丸く深い容器形または箱形の中空体がある。底部はどのような形状であってもよく、好ましくは円形または矩形である。前述同様に、付形は、荷重に応じて底側型半体内にたいていは数層に配置された半完成繊維製品を用いることにより行う。さらに、ここでもまたホースまたはバルーンを用いる。それらのホースまたはバルーンは、底側型半体を上側型半体によって閉じ、ホースを空気で膨張させるとすぐに、雌型の凹部に繊維材料を押し込む。複雑な形状に関しては、均一な圧力分布のために相互に連通して連結されたいくつかのホースまたはバルーンを用いることができる。
【０１５４】
繊維同士を結合する樹脂の硬化は、オーブンで、圧力および温度条件を制御しながら行われる。必要に応じて、閉じた型を密封されたジャケットに入れ、オーブン内部で排気することができる。硬化後には、ブラケット、リブ、ブリッジ壁等が一体化されたニアネットシェイプの繊維強化プラスチック中空体の輪郭加工および仕上げを行うことができる。
【０１５５】
高温および低温用途には、公知の方法のいずれかによる熱分解とその後の緻密化とによってマトリックスを転換しなければならない。このようにして製造された箱形の繊維強化開口ＣＭＣ中空体の１つの応用例として、再突入機の制御フラップがある。構造設計は欧州特許第０９４１９２６Ｂ１号の図２に開示された設計と同様にすることが可能であるが、その必要はない。開示された設計は多くの小さなセグメントで構成され、本発明によると、それらをニアネットシェイプのより大きなセグメントに統合することができるからである。一体型ＣＭＣ制御フラップも本発明による方法で実現可能であると思われる。
【０１５６】
既に、プラスチック中空体、特にブラケットが一体化された支柱の製造にプリプレグ炭素繊維を用いた最初の試験では、得られた積層体品質が航空宇宙産業の要求標準を上回ることが証明された。すなわち、支柱材料の気孔含有率は１％未満であり、繊維体積含有率は約６０％であった。新規な構造設計により、不良率は実質的にゼロに低減した。
【図１ａ）】
【図１ｂ）】
【図１ｃ）】
【図２ａ）】
【図２ｂ）】
【図２ｃ）】
【図３ａ）】
【図３ｂ）】
【図４ａ）】
【図４ｂ）】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体的に組み込まれた要素（１１）を備えた繊維強化中空体（１０）を中空型で製造する方法であって、製造対象である前記一体的に組み込まれた要素（１１）を備えた繊維強化中空体（１０）用の雌型をそれぞれが形成する中空型の２つの半体（１、２）内に繊維マット（５）を積層した後、このようにして内張りされた前記中空型の２つの半体を接合し、前記繊維マット（５）を圧力により確実な嵌合で前記中空型に押し込む方法。
【請求項２】
前記繊維マット（５）が樹脂をしみ込ませた繊維プライであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記繊維マット（５）が繊維プリプレグであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記繊維マット（５）が、熱可塑性または熱硬化性結合剤を加えられ、それぞれ雄型または雌型を用いた予備成形により予備成形された、本質的に乾燥した繊維プライであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記繊維マット（５）が、前記中空型に挿入された膨張式要素（８）によって確実な嵌合で前記中空型に押し込まれ、このことが、前記中空型の２つの半体（１、２）を接合した後に前記膨張式要素（８）を膨張させることにより達成されることを特徴とする請求項１から４に記載の方法。
【請求項６】
前記繊維マット（５）が、前記中空体（１０）の様々な部分（１１、１２、１３）の定められた荷重特異性に従って前記中空型の半体（１、２）内に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維マット（５）上に、ガス抜き用布（７）がさらに配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記繊維マット（５）と、当てはまる場合には前記ガス抜き用布（７）とが、前記中空型の半体（１、２）のそれぞれの中に、該当する前記中空型半体（１、２）の少なくとも１つの上縁よりも特定の量だけ突出するように配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記中空型の半体（１、２）の接合前に、前記繊維マット（５）と、当てはまる場合には前記ガス抜き用布（７）との前記突出部分（６）を扇形に広げ、前記半体が接合されると前記扇形に広げられた部分が互いに嵌合するようにすることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記中空型の半体（１、２）の上縁から突出する前記材料部分（６）を形成するために、積層時に前記突出材料部分（６）を支える肩（３、４）が、前記中空型半体（１、２）の少なくとも片側に隣接して配置されることを特徴とする請求項８および９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記肩（３、４）に隣接して、金属レール（１９、１９’）がさらに配置されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中空型内の前記繊維プライを必要に応じて排気し、必要に応じてさらに樹脂を浸透させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記中空型内の前記繊維プライに圧力および温度処理を施すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
このようにして得られた前記中空体半完成品を機械仕上げ工程に供することを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
このようにして得られた前記中空体半完成品に熱分解および化学的緻密化を行うことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記挿入された繊維マットの前記繊維が、一方向、十字方向、多軸方向および／または交差状に配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記繊維が熱可塑性マトリックス材料中で固定および配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記繊維が熱硬化性マトリックス材料中で固定および配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
繊維強化のために使用される前記繊維が、炭素、ガラス、アラミド、ポリエステル、ポリエチレンおよびナイロン繊維から選択されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
化学的に緻密化された中空体を作成することが必要な場合は、前記使用される繊維が無機繊維から選択されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記繊維が、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素およびジルコニウム繊維から選択されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
同一種または混合種の繊維が用いられることを特徴とする請求項１９から２１に記載の方法。
【請求項２３】
繊維強化中空体（１０）を製造するための前記中空型の半体（１、２）が、内側リブ（２１）を有するかまたは有さず、円筒形、楕円形、正方形または矩形の断面を有する設計であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
繊維強化部品を製造するための前記中空型の半体（１、２）が、支柱、梁、フランジを備えた管、フィン付き管、強化板の各セグメント、座席の各セグメント、航空機前輪用二又支柱、スポーク体、スポークホイール、または（ＣＭＣ）制御フラップ、風力タービン用ブレード、ブレーキディスク、航空機ガスタービンの空気取り入れ口フロントリップ、輸送手段の外殻の各セグメント、貨車用ボギーもしくは列車ホイールとして設計されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１】
一体的に組み込まれた要素（１１）を備えた繊維強化中空体（１０）を中空型で製造する方法であって、製造対象である前記一体的に組み込まれた要素（１１）を備えた繊維強化中空体（１０）用の雌型をそれぞれが形成する中空型の２つの半体（１、２）内に繊維マット（５）を積層した後、このようにして内張りされた前記中空型の２つの半体を接合し、前記繊維マット（５）を圧力により確実な嵌合で前記中空型に押し込む方法。
【請求項２】
前記繊維マット（５）が樹脂をしみ込ませた繊維プライであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記繊維マット（５）が繊維プリプレグであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記繊維マット（５）が、熱可塑性または熱硬化性結合剤を加えられ、それぞれ雄型または雌型を用いた予備成形により予備成形された、本質的に乾燥した繊維プライであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記繊維マット（５）が、前記中空型に挿入された膨張式要素（８）によって確実な嵌合で前記中空型に押し込まれ、このことが、前記中空型の２つの半体（１、２）を接合した後に前記膨張式要素（８）を膨張させることにより達成されることを特徴とする請求項１から４に記載の方法。
【請求項６】
前記繊維マット（５）が、前記中空体（１０）の様々な部分（１１、１２、１３）の定められた荷重特異性に従って前記中空型の半体（１、２）内に配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記繊維マット（５）上に、ガス抜き用布（７）がさらに配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記繊維マット（５）と、当てはまる場合には前記ガス抜き用布（７）とが、前記中空型の半体（１、２）のそれぞれの中に、該当する前記中空型半体（１、２）の少なくとも１つの上縁よりも特定の量だけ突出するように配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記中空型の半体（１、２）の接合前に、前記繊維マット（５）と、当てはまる場合には前記ガス抜き用布（７）との前記突出部分（６）を扇形に広げ、前記半体が接合されると前記扇形に広げられた部分が互いに嵌合するようにすることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記中空型の半体（１、２）の上縁から突出する前記材料部分（６）を形成するために、積層時に前記突出材料部分（６）を支える肩（３、４）が、前記中空型半体（１、２）の少なくとも片側に隣接して配置されることを特徴とする請求項８および９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記肩（３、４）に隣接して、金属レール（１９、１９’）がさらに配置されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記中空型内の前記繊維プライを必要に応じて排気し、必要に応じてさらに樹脂を浸透させることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記中空型内の前記繊維プライに圧力および温度処理を施すことを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
このようにして得られた前記中空体半完成品を機械仕上げ工程に供することを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
このようにして得られた前記中空体半完成品に熱分解および化学的緻密化を行うことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
前記挿入された繊維マットの前記繊維が、一方向、十字方向、多軸方向および／または交差状に配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記繊維が熱可塑性マトリックス材料中で固定および配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
前記繊維が熱硬化性マトリックス材料中で固定および配列されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
繊維強化のために使用される前記繊維が、炭素、ガラス、アラミド、ポリエステル、ポリエチレンおよびナイロン繊維から選択されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
化学的に緻密化された中空体を作成することが必要な場合は、前記使用される繊維が無機繊維から選択されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
前記繊維が、炭素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、ムライト、ホウ素、タングステン、炭化ホウ素、窒化ホウ素およびジルコニウム繊維から選択されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
同一種または混合種の繊維が用いられることを特徴とする請求項１９から２１に記載の方法。
【請求項２３】
繊維強化中空体（１０）を製造するための前記中空型の半体（１、２）が、内側リブ（２１）を有するかまたは有さず、円筒形、楕円形、正方形または矩形の断面を有する設計であることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
繊維強化部品を製造するための前記中空型の半体（１、２）が、支柱、梁、フランジを備えた管、フィン付き管、強化板の各セグメント、座席の各セグメント、航空機前輪用二又支柱、スポーク体、スポークホイール、または（ＣＭＣ）制御フラップ、風力タービン用ブレード、ブレーキディスク、航空機ガスタービンの空気取り入れ口フロントリップ、輸送手段の外殻の各セグメント、貨車用ボギーもしくは列車ホイールとして設計されることを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【図５】
【図６ａ）】
【図６ｂ）】
【図６ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７ａ）】
【図２７ｂ）】
【図２７ｃ）】
【図２８ａ）】
【図２８ｂ）】
【図２９ａ）】
【図２９ｂ）】
【図３０ａ）】
【図３０ｂ）】
【図３１ａ）】
【図３１ｂ）】
【図３１ｃ）】
【図３１ｄ）】
【図３２ａ）】
【図３２ｂ）】
【図３２ｃ）】
【図３２ｄ）】
【図３２ｅ）】
【図３３ａ）】
【図３３ｂ）】
【図３３ｃ）】
【図３３ｄ）】
【図３３ｅ）】
【図３３ｆ）】
【図３３ｇ）】
【図３４ａ）】
【図３４ｂ）】
【図３４ｃ）】
【図３４ｄ）】
【図３５ａ）】
【図３５ｂ）】
【図３５ｃ）】
【図３５ｄ）】
【図３６ａ）】
【図３６ｂ）】
【図３７．１ａ）】
【図３７．１ｂ）】
【図３７．１ｃ）】
【図３７．２ａ）】
【図３７．２ｂ）】
【図３７．２ｃ）】
【図３８ａ）】
【図３８ｂ）】
【図３９ａ）】
【図３９ｂ）】
【図３９ｃ）】
【図４０ａ）】
【図４０ｂ）】
【図４０ｃ）】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９ａ）】
【図４９ｂ）】
【図４９ｃ）】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５ａ）】
【図５５ｂ）】
【図５６ａ）】
【図５６ｂ）】
【図５７ａ）】
【図５７ｂ）】
【図５７ｃ）】
【図５８ａ）】
【図５８ｂ）】
【図５８ｃ）】
【図５８ｄ）】
【図５９ａ）】
【図５９ｂ）】
【図５９ｃ）】
【図６０ａ）】
【図６０ｂ）】
【図６０ｃ）】
【図６１ａ）】
【図６１ｂ）】
【図６１ｃ）】
【図６２】
【図６３】
【図６４ａ）】
【図６４ｂ）】
【図６５】
【図６６ａ）】
【図６６ｂ）】
【図６７ａ）】
【図６７ｂ）】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２ａ）】
【図７２ｂ）】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６ａ）】
【図７６ｂ）】
【図７７】
【図７８ａ）】
【図７８ｂ）】
【図７８ｃ）】
【図７８ｄ）】
【図７８ｅ）】
【図７８ｆ）】
【図７９ａ）】
【図７９ｂ）】
【図７９ｃ）】
【図８０ａ）】
【図８０ｂ）】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【図９６】
【図９７ａ）】
【図９７ｂ）】
【図９８ａ）】
【図９８ｂ）】
【図６ａ）】
【図６ｂ）】
【図６ｃ）】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７ａ）】
【図２７ｂ）】
【図２７ｃ）】
【図２８ａ）】
【図２８ｂ）】
【図２９ａ）】
【図２９ｂ）】
【図３０ａ）】
【図３０ｂ）】
【図３１ａ）】
【図３１ｂ）】
【図３１ｃ）】
【図３１ｄ）】
【図３２ａ）】
【図３２ｂ）】
【図３２ｃ）】
【図３２ｄ）】
【図３２ｅ）】
【図３３ａ）】
【図３３ｂ）】
【図３３ｃ）】
【図３３ｄ）】
【図３３ｅ）】
【図３３ｆ）】
【図３３ｇ）】
【図３４ａ）】
【図３４ｂ）】
【図３４ｃ）】
【図３４ｄ）】
【図３５ａ）】
【図３５ｂ）】
【図３５ｃ）】
【図３５ｄ）】
【図３６ａ）】
【図３６ｂ）】
【図３７．１ａ）】
【図３７．１ｂ）】
【図３７．１ｃ）】
【図３７．２ａ）】
【図３７．２ｂ）】
【図３７．２ｃ）】
【図３８ａ）】
【図３８ｂ）】
【図３９ａ）】
【図３９ｂ）】
【図３９ｃ）】
【図４０ａ）】
【図４０ｂ）】
【図４０ｃ）】
【図４１】
【図４２】
【図４３】
【図４４】
【図４５】
【図４６】
【図４７】
【図４８】
【図４９ａ）】
【図４９ｂ）】
【図４９ｃ）】
【図５０】
【図５１】
【図５２】
【図５３】
【図５４】
【図５５ａ）】
【図５５ｂ）】
【図５６ａ）】
【図５６ｂ）】
【図５７ａ）】
【図５７ｂ）】
【図５７ｃ）】
【図５８ａ）】
【図５８ｂ）】
【図５８ｃ）】
【図５８ｄ）】
【図５９ａ）】
【図５９ｂ）】
【図５９ｃ）】
【図６０ａ）】
【図６０ｂ）】
【図６０ｃ）】
【図６１ａ）】
【図６１ｂ）】
【図６１ｃ）】
【図６２】
【図６３】
【図６４ａ）】
【図６４ｂ）】
【図６５】
【図６６ａ）】
【図６６ｂ）】
【図６７ａ）】
【図６７ｂ）】
【図６８】
【図６９】
【図７０】
【図７１】
【図７２ａ）】
【図７２ｂ）】
【図７３】
【図７４】
【図７５】
【図７６ａ）】
【図７６ｂ）】
【図７７】
【図７８ａ）】
【図７８ｂ）】
【図７８ｃ）】
【図７８ｄ）】
【図７８ｅ）】
【図７８ｆ）】
【図７９ａ）】
【図７９ｂ）】
【図７９ｃ）】
【図８０ａ）】
【図８０ｂ）】
【図８１】
【図８２】
【図８３】
【図８４】
【図８５】
【図８６】
【図８７】
【図８８】
【図８９】
【図９０】
【図９１】
【図９２】
【図９３】
【図９４】
【図９５】
【図９６】
【図９７ａ）】
【図９７ｂ）】
【図９８ａ）】
【図９８ｂ）】
【公表番号】特表２０１０−５２３３６３（Ｐ２０１０−５２３３６３Ａ）
【公表日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５０１４０７（Ｐ２０１０−５０１４０７）
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００２３８０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１９４９１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０６１８１１６２）エムテー エアロスペース アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２６日（２００８．３．２６）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００８／００２３８０
【国際公開番号】ＷＯ２００８／１１９４９１
【国際公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（５０６１８１１６２）エムテー エアロスペース アーゲー (2)
【Ｆターム（参考）】
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