複合材部品の表面に出現する不整合を最小化するための方法および装置

【課題】予備硬化複合材ストリップを複合材部品に貼付けるための方法および装置を提供する。
【解決手段】熱硬化樹脂を有する予備硬化複合材ストリップを、当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面上に配置する。予備硬化複合材ストリップを配置した後に複合材部品上に当て板を配置して、当て板シームを形成する。当て板を複合材部品上に配置した後に、複合材部品を硬化させてもよい。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して複合材部品に関し、特に、複合材部品を製造するための方法および装置に関する。さらに詳細には、本開示は複合材部品の外観を改良するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機の設計および製造に占める複合材料の割合がますます増大しつつある。主要な構造の５０％以上が複合材料からなる航空機もある。複合材料を航空機に使用して、航空機を軽量化することができる。この軽量化によって、収益荷重容量および燃費が向上し得る。さらに、複合材料によって、航空機のさまざまな部品の耐用年数を延ばし得る。
【０００３】
複合材料は堅い軽量材料であり、２つ以上の異質な部品を組合せることによって作製し得る。たとえば、複合材は繊維および樹脂を含み得る。繊維および樹脂を組合せて、硬化複合材料を形成し得る。
【０００４】
さらに、複合材料を用いることによって、航空機の部分をより大きなピースまたはセクションに作製し得る。たとえば、航空機の胴体は、組み立てると航空機の胴体を構成し得る円筒形のセクションに形成することができる。他の例には、限定はしないが、翼を形成するために接合される翼セクション、または安定板を形成するために接合される安定板セクションが含まれ得る。
【０００５】
複合材料または構造を湾曲もしくは環状の形状に作製するにあたって、複合材部品の内側モールドライン（ＩＭＬ）に対向して配置し得るモールドを用いて、複合材料を成形および／または積層し得る。その結果、複合材部品の内側モールドラインに接触する内側モールドを用いて、異なる特徴、テクスチャもしくは外観を、複合材部品および／または複合積層材の内面上に作製し得る。航空機の胴体の形態の複合材部品では、これらの特徴、テクスチャ、または外観を客室内部において使用し得る。これらの特徴、テクスチャ、または外観は、たとえば限定はしないが、窓、美観のために窓を囲む目に見えるライン、および客室壁上のテクスチャを含む。
【０００６】
複合材料で複合材部品を形成する際、複合材料からなる外側面または外側モールドライン（ＯＭＬ）は、内側モールドを使用する場合は、外側モールドに制約されない。胴体のセクションの場合は、この外側モールドラインが胴体および／または胴セクションの表面の外観を生じさせ得る。この種の複合材部品では、滑らかな表面が望まれる。
【０００７】
部品の寸法によっては、複合材部品の硬化または形成中に、複数の当て板を複合材部品の外側面上に配置する必要があり得る。当て板は薄ゲージシートであり、限定はしないが、金属または複合材料で形成され得る。これらの当て板は、外側モールドラインを制御し、滑らかな表面を作成するために使用し得る。大きな複合材部品は、複数の当て板を必要とし得る。複数の当て板が使用される場合、これらの板は互いに隣り合って配置させ得る。複合材部品の製造中の硬化および／または加熱処理による当て板の熱膨張に対応するために、隣接する当て板同士の間に隙間を残し得る。
【０００８】
当て板のエッジにおいては、視認できる型あと、繊維のうねり、および／または繊維の歪みなどの不整合が生じ得る。この型あとおよび繊維の歪みは、視認できるラインまたはシームとなり得る。当て板同士の間の隙間に露出した複合材料に真空バッグが接触した場合、および／または硬化処理中に当て板が重なった場合にも、この種の不整合が生じ得る
。さらに、容認し難い型あとまたは他の種類の不整合が硬化した複合材上に視認でき、かつ硬化中に当て板が存在していた隙間に位置している状態では、繊維のうねりが生じるおそれがある。これらの種類の不整合は望ましくない。
【０００９】
これらの不整合の視認性を低下させるために、充填材および表面仕上げ法を使用し得る。充填材は、航空機表面の定期再塗装前に複合材部品から分離するおそれがある。さらに、複合材部品の表面は、塗装の準備の際に単に軽くサンディングするだけの場合がある。過度のサンディングは、完成した航空機の望ましくない外観に繋がり得る。
【００１０】
現在、不整合が生じ得る隙間が完成品において明確に視認できないように、当て板を航空機のいくつかの場所に配置または位置決めすることによって、航空機におけるこの種の不整合を制御し得る。これらの隙間を、当て板シームとも称する。たとえば、翼が胴体に取付けられる胴体セクションまたは胴体の底面に沿って位置決めされる当て板シームとの不整合は、容易に視認できない。さらに、当て板シームが窓の切抜き領域に沿うように当て板を配置することによっても、不整合を最小化し得る。
【００１１】
したがって、複合材部品の表面上に出現する不整合を最小化するための、上記の課題を解決する方法および装置が必要である。本開示の実施形態は、この必要性を満たすことを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
概要
本開示の有利な実施形態は、予備硬化複合材ストリップを複合材部品に貼付けるための方法および装置を提供する。熱硬化樹脂を有する予備硬化複合材ストリップを、当て板シームが位置することが予定され得る複合材部品の一部分の表面上に配置し得る。予備硬化複合材ストリップを配置した後に当て板を複合材部品上に配置して、当て板シームを形成する。当て板を複合材部品上に配置した後、複合材部品を硬化させ得る。
【００１３】
別の有利な実施形態において、複合材ストリップを形成することによって、予備硬化複合材ストリップを製造し得る。複合材ストリップを硬化させて、予備硬化複合材ストリップを形成し得る。
【００１４】
別の有利な実施形態は、予備硬化複合材ストリップと、複合材テープ層と、第２の複合材生地層とを含む。第１の複合材生地層は第１の幅を有する。複合材テープ層は、第１の複合材生地層上に配置され、第１の幅よりも小さい第２の幅を有し得る。第２の複合材生地層は、複合材テープ層上に配置され、第２の幅よりも小さい第３の幅を有し得る。
【００１５】
この発明は、異なる観点からとらえると以下のようにまとめられる。
１．予備硬化複合材ストリップを製造する方法は、予備硬化複合材ストリップを積層するステップと、予備硬化複合材ストリップを硬化させるステップとを含む。
【００１６】
２．上記１の方法において、形成するステップは、複合材テープ層を第１の複合材生地層上に配置するステップと、第２の複合材生地層を複合材テープ層上に配置して、複合材層を形成するステップとを含む。
【００１７】
３．上記２の方法において、形成するステップはさらに、第１の剥離プライ層を複合材層上に配置するステップと、第２の剥離プライ層を複合材層下に配置するステップとを含む。
【００１８】
４．上記２の方法において、第１の複合材生地層は第１の幅を有する。複合材テープ層は、第１の幅よりも小さい第２の幅を有する。第２の複合材生地層は、第２の幅よりも小さい第３の幅を有する。
【００１９】
５．上記１の方法において、予備硬化複合材ストリップはある幅およびある長さを有し、予備硬化複合材ストリップは、予備硬化複合材ストリップの幅の対向するエッジに向かって先細りとなる厚さを有する。
【００２０】
６．上記２の方法において、複合材テープ、第１の複合材生地層、および第２の複合材生地層は、熱硬化樹脂を含む。
【００２１】
７．上記３の方法はさらに、予備硬化複合材ストリップを硬化した後に、第１の剥離プライ層を接着剤層で置換するステップと、予備硬化複合材ストリップを硬化した後に、第２の剥離プライ層を接着剤層で置換するステップとを含む。
【００２２】
８．上記２の方法において、複合材ストリップは熱硬化樹脂を含む。
本開示のさまざまな実施形態において、特徴、機能、および利点を別個に実現することができる、またはさらに他の実施形態において組合せ得る。さらなる詳細は、以下の説明および図面を参照すると分かる。
【００２３】
有利な実施形態に固有と考えられる新規な特徴を添付の請求項に記載する。しかし有利な実施形態自体は、好ましい使用形態、さらなる目的、およびその利点と同様に、本開示の有利な実施形態の以下の詳細な説明を参照することによって、添付の図面と併せて読まれると最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
詳細な説明
図面をさらに詳細に参照して、図１に示す航空機製造修理方法１００および図２に示す航空機１０２に関連して本開示の実施形態を説明する。準備段階において、例示的な方法１００は、航空機１０２の仕様および設計１０４と、材料調達１０６とを含み得る。製造中、航空機１０２の部品および半組立品製造１０８と、システム統合１１０とが行なわれる。その後航空機１０２は、就航１１４のために承認および出荷１１２を経る。顧客の利用に供されている間、航空機１０２は定期保守および修理１１６（改修、再構成、修繕等も含み得る）が予定される。
【００２５】
方法１００の各処理は、システムインテグレータ、第三者、および／またはオペレータ（たとえば顧客）によって実行され得る。説明の目的で、システムインテグレータは、限定はしないが、いずれかの数の航空機製造業者および主要システムの下請業者を含み得る。第三者は、限定はしないが、いずれかの数の納入業者、下請業者、および供給業者を含み得る。オペレータは、エアライン、リース会社、軍、行政機関等であり得る。
【００２６】
図２に示すように、例示的な方法１００によって製造される航空機１０２は、複数のシステム１２０および内装１２２を有する機体１１８を含み得る。高レベルシステム１２０の例には、１つ以上の推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、および環境システム１３０を含む。いずれかの数の他のシステムも含み得る。航空宇宙産業の例が示されているが、本開示の原理は、他の業界たとえば自動車業界に適用し得る。
【００２７】
ここに例示する装置および方法は、製造修理方法１００のいずれか１つ以上の段階において採用し得る。たとえば、製造処理１０８に対応する部品または半組立品は、航空機１０２が使用されている間に製造される部品または半組立品と同様に製作または製造し得る
。また、たとえば、航空機１０２の組立を実質的に迅速化する、またはコストを削減することによって、１つ以上の装置実施形態、方法実施形態、またはそれらの組合せを製造段階１０８および１１０において利用し得る。同様に、航空機１０２がたとえば限定はしないが保守および修理１１６に使用されている間、１つ以上の装置実施形態、方法実施形態、またはそれらの組合せを利用し得る。
【００２８】
別の有利な実施形態によって、複合材部品の表面上のラインまたは他の種類の不整合を最小化するための方法および装置がもたらされ得る。特に、これらの別の有利な実施形態は、型あとおよび繊維のマイグレーション(migration)などの不整合を制御、減少または最小化して、複合材部品の美観を向上させ得る。
【００２９】
別の例において、当て板同士の間の当て板シームによって生じる不整合は、予備硬化複合材を使用することで減少し得る。これらの例では、複合材部品であり得る基板に複合材を接着および／または貼付け得る。予備硬化複合材は、当て板の貼付けおよび／または配置前に複合材部品の外側モールドライン上に配置される予備硬化複合材ストリップであり得る。予備硬化複合材ストリップは、たとえば、隣り合う当て板同士の間の当て板シームが生じ得る場所に配置すればよい。
【００３０】
これらの例において、予備硬化複合材ストリップは、硬化すると十分堅くなり、隣接する当て板が硬化処理中に複合材ストリップ上で移動または摺動した場合に、複合材部品において隣接する当て板が不整合を生じるのを防ぎ得る。その結果、当て板を予備硬化複合材ストリップ上で移動可能にすることによって、不整合を引起し得る繊維および樹脂の移動または他の変化を防ぎ得る。その結果、硬化中の当て板の移動によって引起される不整合を、美的要件を満たす表面外観がもたらされる程度に除去または減少し得る。
【００３１】
さらに、別の例では、面外繊維うねりを減少させ、部品表面の外観品質を向上させ得る。面外繊維うねりは、硬化していないプライ積層または硬化した部分における繊維の面外配置であり、１つ以上のプライが永続的に硬化して、部分形状と一致しない隆起、窪み、または折り目となるおそれがある。面外方向は、当該部分から離れる方向または当該部分への方向のいずれかであり得る。
【００３２】
また、別の実施例では、部品の表面を充填する必要性をなくし得る。また、予備硬化複合材ストリップを使用することで、当て板を互いに隣接して配置する際により大きな隙間公差を使用し得る。
【００３３】
次に図３（Ａ）〜（Ｄ）を参照し、複合材構造中の繊維のマイグレーションにおける型あとを制御するための方法および装置の例を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、複合材部品３００は、図１に示す航空機１００の胴体１０６などの航空機の胴体であり得る。複合材部品３００の構成または組立は、図１の航空機製造修理方法１００中の部品および半組立品製造１０８において実行され得る。
【００３４】
この例では、複合材部品３００の材料がモールド３０２の周りに配置される、またはモールド３０２を複合材部品３００の内側モールドライン部分に配置し得る（図３（Ａ））。これらの材料は、たとえば限定はしないが、複合材テープおよび／または複合材生地であり得る。これらおよび他の種類の複合材料の層をモールド３０２の上に載置して、複合材部品３００を形成する。この例において、モールド３０２は、複合材部品３００の内側モールドラインの形を含み得る内側モールドである。表面３０４は、複合材部品３００の外側モールドラインの表面である。
【００３５】
次に、複合材ストリップ３０６を複合材部品３００の表面３０４上に配置し得る（図３
（Ｂ））。これらの例において、複合材ストリップ３０６は、予備硬化複合材ストリップであり得る。さらに、複合材ストリップ３０６を接着剤によって複合材部品３００の表面３０４に付着させ得る。たとえば、接着膜を複合材ストリップ３０６の表面上に配置し得る。複合材部品３００を複合材ストリップ３０６とともに硬化させることによって、接着剤膜および複合材ストリップ３０６を複合材部品３００に一体化、および／または付着させ得る。
【００３６】
複合材ストリップ３０６を複合材部品３００に貼付けた後、当て板３０８および３１０を複合材部品３００上に配置し得る（図３（Ｃ））。これらの当て板を使用して、平滑な表面をもたらし、かつ複合材部品３００の表面３０４上に望ましくない不整合が生じるのを回避し得る。
【００３７】
また、当て板３０８および３１０の間には、当て板シーム３１２が存在し得る。当て板シーム３１２は、当て板３０８および３１０の間に存在する隙間であり得る。当て板シーム３１２の寸法は、複合材部品３００が当て板３０８および３１０に沿って加熱される際の膨張率および圧縮率の差を考慮して選択し得る。複合材ストリップ３０６によって、複合材部品３００の視覚的美観を損ない得る当て板シーム３１２の領域における不整合を減少および／または除去し得る。
【００３８】
より詳細には、当て板３０８および３１０を形成するのに使用される材料によっては、これらの当て板は複合材部品３００とは異なる速度で膨張し得る。さらに、複合材部品３００は、硬化処理中に直径が減少し得る。その結果、当て板シーム３１２によって当て板３０８および３１０が膨張および／または摺動することが可能となり、座屈または互いに当たることが回避される。複合材ストリップ３０６は、当て板３０８および３１０の膨張および／または摺動による不整合を低減するのを補助し得る。
【００３９】
この例では、当て板シーム３１２が複合材部品３００の長手方向に延び得るように、当て板３０８および３１０を配置し得る。特定の実施例によっては、当て板シームは、当て板シーム３１２で示すように長手方向ではなく、複合材部品３００の周方向に延在してもよい。
【００４０】
次に、複合材部品を硬化させる準備をし、当て板３０８および３１０が所定位置にある状態で炉３１４内に配置し得る（図３（Ｄ））。複合材部品３００内の複合材料を硬化させるのに必要な適切な温度に炉３１４を加熱することによって、このアセンブリを硬化させ得る。
【００４１】
これらの例では、炉３１４は複合材硬化炉であり、炉３１４内で硬化処理が生じると、複合材部品３００に熱および圧力が加えられ得る。炉３１４は、約３５０℃の温度を加えて複合材部品３００を硬化させ得る。この例において、炉３１４は、圧力および熱を加えるオートクレーブであり得る。もちろん、複合材部分を硬化させることができるいずれの種類の炉を、これらの異なる実施形態において使用し得る。炉３１４を使用するのに加え、他の種類の硬化処理を採用してもよい。たとえば、炉３１４などの熱硬化システムを用いるのではなく、電子ビームシステムを用いて複合材部品を硬化させてもよい。
【００４２】
次に図４を参照し、複合材部品の等角投影図を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、複合材部品４００は図３の複合材部品３００の一例である。特に、複合材部品４００は、図３の炉３１４などの炉で硬化された航空機の胴体セクションの一例であり得る。この例では、複合材部品４００の表面４０８上に予備硬化複合材ストリップ４０２、４０４、および４０６が存在し得る。予備硬化複合材ストリップ４０２、４０４、および４０６は、当て板シームが存在していたセクションまたは領域に位置決めすればよい。
【００４３】
次に図５を参照し、トリムルーティング後の複合材部品の等角投影図を、有利な実施形態に従って図示する。これは、トリムルーティング処理が複合材部品４００に対して行なわれた例である。この処理により、窓たとえば窓５００、５０２、５０４、５０６、５０８、５１０、および５１２が作製され得る。また、複合材部品４００に対してトリムルーティング処理を行なった後には、乗客用ドアトリム５１４および５１６も存在し得る。これらの例では、予備硬化複合材ストリップ４０２および４０６が窓上に位置合わせされ得るが、このような位置合わせは必要ではない場合がある。
【００４４】
次に図６を参照し、所定の位置に複合材ストリップおよび当て板を有する複合材部品の断面図を、有利な実施形態に従って図示する。この例において、複合材部品６００は、図３の複合材部品３００の線６−６に沿った断面図の一例であり得る。この例では、複合材ストリップ６０２を複合材部品６００の表面６０４上に配置し得る。複合材ストリップ６０２は、図３の複合材ストリップ３０６の一例であり得る。この例では、表面６０４は複合材部品６００の外側モールドラインの外側面である。この例では、当て板６０６および６０８を複合材部品６００および複合材ストリップ６０２の上に配置すればよい。当て板６０６および６０８は、図３の当て板３０８および３１０の一例であり得る。
【００４５】
この例では、当て板６０６のエッジ６１２と当て板６０８のエッジ６１４との間に当て板シーム６１０が存在し得る。この例において、当て板シーム６１０は１０ミリメートルの隙間を有し得る。当て板シーム６１０のための隙間の寸法は、たとえば当て板６０６および６０８の熱膨張および／または寸法などの要因に依存して変動し得る。
【００４６】
さらに、この特定の例では、複合材ストリップ６０２は、複合材ストリップ６０２の中央部分６１６からエッジ６１８および６２０に先細りになり得る。生じるテーパの量は実施例によって異なり得る。複合材ストリップ６０２のテーパは、このストリップを十分なプライから遷移させて、単一のプライに硬化する間に不整合が形成されるのを阻止し得る。これらの例では、複合材部品の外観に悪影響を及ぼすことなく下地プライが段差を吸収し得るように、各プライの幅を逓減させてもよい。これは、下地の積層板の厚さによって促進され得る。
【００４７】
複合材ストリップの幅は、別の要因、たとえば当て板同士の間の隙間、予備硬化ストリップを位置合わせするのに用いられる方法、または重量の制約に基づき得る。これらの例では、予備硬化ストリップの幅を設定する際の要因の１つは、当て板のエッジを完全に支持し得る最少数のプライおよび最大厚さの領域を用いることであり得る。さらに、熱膨張および圧縮要因を考慮し得る。
【００４８】
次に図７を参照し、複合材ストリップにおける層の断面図を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、複合材ストリップ７００をベースプレート７０２上に形成し得る。ベースプレート７０２は、複合材ストリップ７００がその上に作製され得る構造である。さらに、複合材ストリップ７００を硬化させて、上記のようにベースプレート７０２上に予備硬化複合材ストリップを形成し得る。この特定の例において、複合材ストリップ７００は、剥離プライ層７０４、複合材生地層７０６、複合材テープ層７０８、複合材生地層７１０、および剥離プライ層７１２を含み得る。
【００４９】
複合材生地層７０６および７１０は、特定の実施例によっては、ともに同じ種類の材料、または異なる材料で作製され得る。これらの生地は、繊維および樹脂を含み得る。繊維は、たとえばカーボンファイバであり得る。これらの例において、樹脂は熱硬化樹脂であり得る。熱硬化樹脂は、一旦硬化するとリフローも軟化もしない樹脂であり得る。これらの複合材生地層は、これらの例では、いずれの種類の複合材生地を用いて実現してもよい
。
【００５０】
複合材テープ層７０８も、いずれの種類の複合テープを用いて実現してもよい。これらの特定の例では、複合材テープ層７０８の樹脂も熱硬化樹脂である。これらの例において、テープは一連の一方向の繊維からなり、９０°または当て板シームに対して垂直であり得る外側モールドライン方向に堅くなり得る。この堅さを利用して、当て板が硬化中に予備硬化ストリップにおいて不整合を形成するのを阻止し得る。一部の繊維はシーム方向にあって予備硬化ストリップの取扱いを可能にするものの、当て板シームに平行に走る繊維は、当て板が不整合を形成するのを阻止しない可能性がある。これらの例では、複合材部品の表面の残りの部分と調和するように生地が選択された。他の用途では、テープを外側プライとして使用してもよい。
【００５１】
これらの例では、剥離プライ層７０４および７１２を使用して、機械的接合に備えた表面をもたらし得る。詳細には、これらの層を複合材ストリップ７００から除去すると、粗面がもたらされ得る。剥離プライ層７０４および７１２は任意の層であり得る。代替的に、複合材ストリップ７００上の表面は、きれいな粗面を得るためのサンディングまたは他の表面準備処理などの他の機構によって機械的接合に備え得る。
【００５２】
複合材ストリップ７００を硬化させた後、剥離プライ層７０４を除去し得る。剥離プライ層７０４の除去後、接着剤層を複合材生地層７０６の表面７１４上に配置し得る。剥離プライ層７１２は、複合材ストリップ７００を硬化させた後に除去し、サーフェイサー層を複合材ストリップ７００の表面７１６上に配置し得る。サーフェイサー層は、複合材部品の仕上げ中に研かれる層をもたらし、複合材ストリップ７００を複合材部品の外側モールドラインに羽毛化または平滑化し得る。これらの例では、予備硬化前に真空バッグ処理を用いて複合材ストリップ７００を圧縮する必要はない。
【００５３】
この例では、複合材ストリップ７００は先細りであってもよく、複合材生地層７０６の幅は複合材テープ層７０８よりも大きい。複合材生地層７１０の幅は、複合材テープ層７０８および複合材生地層７０６よりさらに小さくてもよい。
【００５４】
これらの特定の例では、剥離プライ層７０４および剥離プライ層７１２の幅は約３．０インチであり得る。複合材生地層７０６の幅は約３．０インチであり、複合材テープ層７０８の幅は約２．２５インチであり得る。複合材生地層７１０の幅は、これらの例では約１．５インチであり得る。
【００５５】
次に図８を参照し、完成された複合材ストリップの断面図を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、図７の複合材ストリップ７００が接着膜層８０２およびサーフェイサー層８００を含み得る。この形態において、複合材ストリップ７００は、当て板の配置に基づいて当て板シームが位置することが予定または計画され得る領域またはセクションに貼付ける準備ができた状態であり得る。
【００５６】
複合材ストリップ７００は３層の複合材料で例示するが、特定の実施例によっては、他の数の複合材料層を使用してもよい。たとえば、複合材ストリップ７００は、複合材生地層および複合材テープ層からなる２層を有してもよい。代替的に、複合材ストリップ７００はより多くの層、たとえば４または５つの層を有してもよい。使用される層の数は、複合材ストリップの所望の厚さに対する層の厚さに依存し得る。典型的に、複合材部品上の重量を減らすために、厚さが薄い方が望ましい。また、複合材ストリップ７００の幅は、複合材ストリップ７００の重量および隙間寸法の要件に基づいて選択し得る。
【００５７】
これらの例では、複合材ストリップ７００において使用される複合材料は異なり得る。
これらの例では、複合材ストリップ７００において使用される複合材料は、硬化後に加熱される際にリフローまたは軟化し得ないものであればよい。特に、複合材料は熱硬化材料または樹脂で作製してもよく、これは最初の硬化後に溶けたり軟化したりしない。このように、複合材ストリップを複合材部品の残りの部分に接合する際に、ある程度の剛性が存在し得る。この剛性により、複合材部品の表面の外観に不整合を生じさせることなく、当て板が複合材ストリップ上を摺動することが可能となり得る。この例では、複合材ストリップ７００は、図７の表面７１４上の予備硬化された平坦部分であり得る。他の実施形態では、複合材ストリップ７００は、胴体セクションの外側モールドラインと半径がほぼ同じである湾曲面上に予備硬化してもよい。
【００５８】
特に、航空機の複合材構造または部品の硬化中に、隣接する当て板が移動および／または膨張することによる不整合の出現を減少させるまたはなくすように、別の有利な実施形態を実施してもよい。
【００５９】
次に図９を参照し、複合材ストリップの断面図を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、複合材ストリップ９００は、複合材部品上への貼付けまたは使用前に、予備硬化され得る。
【００６０】
この例では、複合材ストリップ９００は、剥離プライ層９０２、テープ層９０４、テープ層９０６、生地層９０８、およびサーフェイサー層９１０を含み得る。この特定の例では、テープ層９０４が最小幅を有し得る。テープ層９０６は二番目に幅が小さく、生地層９０８は最大幅を有し得る。
【００６１】
この特定の例では、剥離プライ層９０２の幅は約３．５インチであり得る。テープ層９０４の幅は約１．０インチであり、テープ層９０６の幅は約２．０インチであり得る。生地層９０８の幅は、この例では約３．０インチであり得る。サーフェイサー層９１０の幅は約３．０インチであり得る。剥離プライ層９０２は、接着剤層が付加された状態で複合材部品の表面に貼付けられる前に除去し得る。
【００６２】
次に図１０を参照し、複合材ストリップの別の例の断面図を、有利な実施形態に従って図示する。この例では、複合材ストリップ１０００は、剥離プライ層１００２、テープ層１００４、テープ層１００６、生地層１００８、サーフェイサー層１０１０、および剥離プライ層１０１２を含む。この特定の例では、剥離プライ層１０１２の幅は約３．５インチであり得る。サーフェイサー層１０１０の幅は約３．０インチであり得る。生地層１００８の幅は約３．０インチであり得る。テープ層１００６の幅は約２．０インチであり、テープ層１００４の幅は約１．０インチであり得る。剥離プライ層１００２の幅は、この例では約３．５インチであり得る。
【００６３】
図７〜図１０に示す異なる種類の層および幅は、実施し得るいくつかの異なる構成を例示する目的で示される。これらの例は、層を選択し得る方法または幅を限定するものではない。別の例では、当て板シームが位置することが予定され得る領域に使用するために先細りになった複合材ストリップをもたらすために、幅が異なる層の一実施形態を例示する。
【００６４】
これらの例では、複合材ストリップの長さは約６０インチであり得る。さらに、これらの例において、０度プライ方向は複合材ストリップの長さに平行であり得る。これらの例において、テープ材料の最適な利用法の１つは、外側モールドライン面内の繊維方向が９０度または当て板シームの長さに垂直な状態での使用であり得る
生地層およびテープ層において使用し得る材料のいくつかの例は、たとえば限定はしないが、カーボン、ファイバガラス、ボロン、セラミック、およびアラミドを含む。これら
の種類の層に存在し得る樹脂は、たとえばアルキドポリエステル、エポキシ、ユリアホルムアルデヒド、液晶、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホンを含み得る。図示した例において使用される接着膜層は、エポキシの形態を取り得る。一部の樹脂／プリプレグ系では、プリプレグ中の樹脂は自己接着性と考えられ得るため、接着膜は必要ではない。剥離プライ層は、別の例ではナイロンまたはポリエステルを使用して形成され得る。
【００６５】
これらの例では、生地およびテープはプリプレグ部品であり得る。他の例において、複合材ストリップは、乾燥生地および／または粘着性を付与した生地の樹脂注入によって製造してもよい。
【００６６】
次に図１１を参照し、複合材ストリップを作製するための処理のフローチャートを有利な実施形態に従って図示する。図１１に示す処理を用いて、図６の複合材ストリップ６０４、または図７もしくは図８の複合材ストリップ７００などの複合材ストリップを作製し得る。
【００６７】
複合材ストリップの層のための複合材料を選択することによって処理が開始される（動作１１００）。動作１１００は、材料の種類および材料の寸法の選択を含み得る。生地、テープ、剥離プライまたは他の材料の選択を行ない得る。選択される寸法は、長さ、幅、および厚さを含み得る。
【００６８】
この例では、第１の層は複合材生地の形態を取り得る。もちろん、実施例によっては他の種類の複合材料を使用してもよい。この例では、ベースは図７のベースプレート７０２などのベースであり得る。実施例によっては、ストリップはベース上に既に存在するストリップまたは剥離プライ層上に配置してもよい。選択された複合材料のストリップをベース上に配置して、層を形成する（動作１１０２）。ストリップは、最初の層に続く層として、ベース上の別の層上に配置してもよい。
【００６９】
次に、複合材ストリップに追加の層が必要かどうかを判断する（動作１１０４）。追加の層が必要であれば、処理は動作１１００に戻り、複合材ストリップの次の層のための別の材料を選択する。別の層を選択する際、生地、テープ、剥離プライ、サーフェイサー、または他の材料を選択し得る。この選択は、この次の層の寸法も含み得る。この次の層の幅は、複合材ストリップを先細りにするために先の層よりも小さくてもよい。
【００７０】
再び動作１１０４を参照し、追加の層が必要でなければ、複合材ストリップを硬化させる（動作１１０６）。その後、処理が終了する。
【００７１】
次に図１２を参照し、複合材部品を製造するための処理を有利な実施形態に従って図示する。図１２に例示する処理を用いて、図３の複合材部品３００などの複合材部品を作製し得る。
【００７２】
当て板シームが位置することが予定され得る複合材部品の表面上に、予備硬化複合材ストリップを配置することによって、処理が開始される（動作１２００）。次に、予備硬化複合材ストリップが複合材部品の表面に接合される（動作１２０２）。接合は、これらの例では接着剤層の使用によって行ない得る。当て板シームは、複合材部品上に配置された隣接する２枚の当て板の間の隙間が位置することが予定される領域またはセクションであり得る。次に、当て板を複合材部品上に配置する（動作１２０４）。その後、複合材部品を硬化させ（動作１２０６）、処理が終了する。
【００７３】
図１２に例示した異なるステップは、複合材部品を所望量の表面仕上げまたは外観で製
造する際に必要なステップの一部のみを示す。もちろん、複合材部品を形成する際と複合材部品の硬化の準備を行う際との両方において、他のステップを複合材部品の準備に含んでもよい。
【００７４】
このように、別の有利な実施形態によって、予備硬化複合材ストリップを複合材部品に貼付けるための方法および装置がもたらされる。熱硬化樹脂を有する予備硬化複合材ストリップは、当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面上に配置され得る。当て板シームを形成するために、複合材ストリップを配置した後で当て板を複合材部品上に配置してもよい。当て板を複合材部品上に配置した後で、複合材部品を硬化させてもよい。
【００７５】
このように、別の有利な実施形態により、完成した複合材部品上の不整合が減少し得る。別の例は、有利な実施形態のすべてまたは一部において見られ得る特徴を示す。これらの特徴の異なる組合せを用いて、複合材部品の表面の外観における不整合を減少させ得る。
【００７６】
異なる有利な実施形態の説明を例示および説明の目的で示したが、網羅するものではなく、実施形態を開示した形態に限定するものでもない。多くの修正および変形が当業者には明らかであろう。たとえば、図示した実施形態によれば、当該方法および装置を複合材胴体の製造に適用し得る。別の有利な実施形態を、他の部品またはパーツ上の欠陥を減少させるのに適用してもよい。たとえば、一部の有利な実施形態を、他の部材、たとえば限定はしないが航空機の翼または尾翼に適用し得る。さらに、別の有利な実施形態は、他の有利な実施形態と比べて異なる利点をもたらし得る。選択される実施形態は、本開示の原理、実際の用途を最もよく説明し、かつさまざまな修正を含むさまざまな実施形態が意図される特定の使用に適することを当業者に理解させるために、選択および説明される。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】有利な実施形態に係る航空機の製造修理方法のフローチャートである。
【図２】有利な実施形態に係る航空機のブロック図である。
【図３】有利な実施形態に係る複合材構造中の繊維のマイグレーションにおける型あとを制御するための方法および装置の図である。
【図４】有利な実施形態に係る複合材部品の等角投影図である。
【図５】有利な実施形態に係る、トリムルーティング後の複合材部品の等角投影図である。
【図６】有利な実施形態に係る、複合材ストリップおよび当て板を所定の位置に有する複合材部品の断面図である。
【図７】有利な実施形態に係る複合材ストリップにおける層の断面図である。
【図８】有利な実施形態に係る完成した複合材ストリップの断面図である。
【図９】有利な実施形態に係る複合材ストリップの断面図である。
【図１０】有利な実施形態に係る、複合材ストリップの別の例の断面図である。
【図１１】有利な実施形態に係る、複合材ストリップを作製するための処理のフローチャートである。
【図１２】有利な実施形態に係る複合材部品を製造するための処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００７８】
３００複合材部品、３０２モールド、３０４表面、３０６複合材ストリップ、３０８，３１０当て板、３１２当て板シーム、３１４炉。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
予備硬化複合材ストリップを複合材部品に貼付けるための方法であって、
前記予備硬化複合材ストリップを、当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面上に配置するステップと、
予備硬化複合材ストリップを配置した後に当て板を複合材部品上に配置して、当て板シームを形成するステップと、
当て板を複合材部品上に配置した後、複合材部品を硬化させるステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記配置するステップは、予備硬化複合材ストリップを、当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面に接着剤層によって付着させるステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記配置するステップは、
予備硬化複合材ストリップから剥離プライ層を除去するステップと、
予備硬化複合材ストリップの表面、および当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面の間において、当て板シームが位置することが予定される複合材部品の一部分の表面に、予備硬化複合材ストリップを接着剤層によって付着させるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
剥離プライ層は第１の剥離プライ層であり、前記配置するステップはさらに、
予備硬化複合材ストリップから第２の剥離プライ層を除去して、第２の表面を露出させるステップと、
第２の表面上にサーフェイサー層を配置するステップとを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
予備硬化複合材ストリップは、当て板シームが位置することが予定される一部分における繊維および樹脂の移動を減少させる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
複合材ストリップの組を形成するステップと、
複合材ストリップの組を硬化させて、予備硬化複合材ストリップを形成するステップとをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記形成するステップは、複合材生地層を複合材テープ層上に配置するステップを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記形成するステップはさらに、
第１の剥離プライ層を複合材生地層上に配置するステップと、
第２の剥離プライ層を複合材テープ層の下に配置するステップとをさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
複合材ストリップであって、
第１の幅を有する第１の複合材生地層と、
前記第１の幅よりも小さい第２の幅を有する、第１の複合材生地層上の複合材テープ層と、
前記第２の幅よりも小さい第３の幅を有する、複合材テープ層上の第２の複合材生地層とを備える、複合材ストリップ。
【請求項１０】
複合材テープ層、第１の複合材生地層、および第２の複合材生地層は熱硬化樹脂を含む
、請求項９に記載の複合材ストリップ。
【請求項１１】
複合材ストリップは予備硬化される、請求項９に記載の複合材ストリップ。
【請求項１２】
複合材テープ層、第１の複合材生地層、および第２の複合材生地層のうち少なくとも１つはプリプレグ層である、請求項９に記載の複合材ストリップ。

【図１】