KR101261663B1 - 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한방법 - Google Patents

3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101261663B1
KR101261663B1 KR1020087003640A KR20087003640A KR101261663B1 KR 101261663 B1 KR101261663 B1 KR 101261663B1 KR 1020087003640 A KR1020087003640 A KR 1020087003640A KR 20087003640 A KR20087003640 A KR 20087003640A KR 101261663 B1 KR101261663 B1 KR 101261663B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fiber
laid scrim
fiber laid
strip
preform
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020087003640A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080042824A (ko
Inventor
크리스티안 바이에르
Original Assignee
유로캅터 도이칠란트 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유로캅터 도이칠란트 게엠베하 filed Critical 유로캅터 도이칠란트 게엠베하
Publication of KR20080042824A publication Critical patent/KR20080042824A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101261663B1 publication Critical patent/KR101261663B1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
    • B29B11/00—Making preforms
    • B29B11/14—Making preforms characterised by structure or composition
    • B29B11/16—Making preforms characterised by structure or composition comprising fillers or reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0003—Producing profiled members, e.g. beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/30—Vehicles, e.g. ships or aircraft, or body parts thereof
    • B29L2031/3076—Aircrafts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24033—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including stitching and discrete fastener[s], coating or bond
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T442/00—Fabric [woven, knitted, or nonwoven textile or cloth, etc.]
    • Y10T442/10—Scrim [e.g., open net or mesh, gauze, loose or open weave or knit, etc.]
    • Y10T442/184—Nonwoven scrim
    • Y10T442/186—Comprising a composite fiber

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)
  • Treatment Of Fiber Materials (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

본 발명은 0°의 섬유들을 포함하는 하나 이상의 인접한 플랜지 영역과 하나 이상의 웹 영역을 포함하는 사전 정해진 구부러진 부재 프로파일 횡단면을 가지는 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 방법은 a) 하나 이상의 평면 내에 드레이프될 수 있는 평평한 기초 섬유 레이드 스크림을 제공하는 단계, b) 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품의 하나 이상의 플랜지 영역에 배열된 제공된 섬유 레이드 스크림의 부분적인 영역에 0°의 섬유를 포함하는 일방향 섬유 레이드 스크림을 배열시키는 단계, c) 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프가 없는 웹 스트립 영역과 일방향 섬유 레이드 스크림 스트립을 포함하는 플랜지 스트립 영역을 가지는 평평한 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스티립을 형성하기 위하여 하나 이상의 제 1 고정 심을 이용하여 재봉함으로써 섬유 레이드 스크림 테이프를 기초 섬유 레이드 스크림으로 고정시키는 단계, d) 작업면 내에 평평한 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 제공하는 단계,
e) 제조되는 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품의 목표 형상에 일치되도록 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 드레이핑시키는 단계를 포함하며, 이에 따라 섬유 레이드 스트립의 플랜지 스트립 영역이 웹 스트립 영역에 대해 작업면으로부터 구부러지고 일방향 섬유 테이프의 테이프 면에 평행하고 0°의 섬유들에 대해 수직하게 연장된 곡률의 하나 이상의 축 주위에서 단일 축방향으로 만곡되며, 섬유 레이드 스트립의 웹 스트립 영역은 오직 작업면 내에서 실질적으로 드 레이프되고, 이러한 공정에서 이의 섬유 배열이 비틀리며, f) 오직 웹 스트립 영역 내에서 웹 스트립 영역과 플랜지 스트립 영역 사이의 전이 영역에 형성되는 하나 이상의 제 2 고정 심에 의해 하나 이상의 평면 내에서 드레이프될 수 있는 지지 재료로 사전제조된 섬유 레이드 스크립 스트립을 재봉하는 단계를 포함하며, 이에 따라 안정화되고 3차원으로 만곡된 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼이 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품에 일치되도록 형성된다.

Description

3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한 방법{METHOD FOR PRODUCTION OF A THREE-DIMENSIONAL CURVED FIBER COMPOSITE MATERIAL STRUCTURAL COMPONENT}
본 발명은 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
상기 섬유복합재료 구조부품은 예를 들어 날개보(spar) 또는 포머(former)로서 즉 항공기 날개의 하중-지지 부품들로서 사용된다. 빔 형태의 날개보는 공기역학적 및 관성 하중으로부터 나온 횡방향 하중과 굽힘 모멘트를 흡수하는 기능을 가진다. 날개보는 또한 예컨대 풍력 터빈과 헬리콥터의 로터 블레이드에서 사용된다. 게다가, 날개보, 섬유 복합재료 구조 부품으로 구성된 날개보 구성체는 또한 항공기 꼬리 조립체(tail assembly)에서 사용된다.
일반적으로 이러한 날개보는 상이한 기능들을 충족시키는 2개의 핵심 부품들로 구성된다. 소위, 플랜지는 굽힘 모멘트로부터 법선방향 하중을 흡수한다. 플랜지와 결합하는 전단 웹(shear web)은 횡방향 하중을 흡수하고 플랜지 사이에서 전 단력을 전달한다.
플라스틱 구조물을 가진 항공기의 경우, 날개보는 섬유복합재료로 제조되며 플랜지는 일방향 층(unidirectional layer, 약어로는 UD 층)으로 제조된다. 전단 웹은 45°에서, 예컨대 소위 Balanced Ply Laminate 45에서 레이드 스크림(laid scrim) 또는 직물(woven fabric)로 구성된다. 일방향 층은 섬유 조성물의 층을 의미하며, 상기 섬유 조성물 내에서 모든 섬유들은 오직 단일 방향으로 배향되고 따라서 0°섬유 레이드 스크림으로도 언급되고, 이는 즉 섬유는 테이프의 길이 방향으로 나란하게 정렬된다. 여기서는, 섬유는 이상적으로 평행하며 균질적으로 분포된다고 가정된다. 일방향 층은 횡단방향으로 등방성을 지닌다.
섬유 복합재에서 사용된 모든 섬유 프리프레그(prepreg), 예컨대 직물(fabric), 부직물(nonwoven), 다축 레이드 스크림(multiaxial laid scrim)은 일방향 층들로부터 구성될 수 있다.
직물은 서로에 대해 90°각도로 배치된 2개의 일방향 층들로 구성되는 십자형 복합 구조물(crosswise composite structure)이다.
날개보에서 섬유복합재료 구조부품으로서, 굽힘 모멘트로부터 법선방향 하중을 흡수하는 플랜지로서 일방향 층을 사용하는 공정이 알려져 있다. 플랜지에 대해 일방향 레이드 스크림에 추가하여, 섬유복합재료 구조부품은 직물(woven fabric) 또는 레이드 스크림으로 제조되는 전단 웹을 포함하며, 직물의 경우 섬유의 언듈레이션 패턴(undulation)은 제직(weaving)에 의해 생성되고 이로 인해 섬유의 평행방향 압축 강도(fiber-parallel compressive strength)가 낮아질 수 있다. 페이퍼 또 는 베인 스티칭(paper or vane stitching)에 의해 함께 고정되는 레이드 스크림에서 섬유는 이상적으로 평행하게 및 신축되어 배열된다.
유용한 프리프레그 즉 특정 레이드 스크림을 형성하도록 조합된 건조되거나 또는 선택적으로 사전-함침된(pre-impregnated) 섬유에 기초하여, 3차원으로 만곡된 섬유복합재료 구조 부품을 가진 프리폼(preform)을 제조하기 위하여, 최종 형태를 가진 개별 프리폼 부분 즉 3차원 공간에서 형태가 안정적인 3차원 개별 프리폼 부분을 제조하기 위한 직조 기술을 사용하는 것이 알려진 접근법이다. 이러한 개별 프리폼 부분은 3차원 프리폼을 형성하기 위하여 재봉된다. 여기서 재봉 공정(sewing procedure)은 3차원이다.
대안으로 소위 바인더 프리포밍(binder preforming)이 이용되지만 플랜지 내부로 일방향 테이프를 배치시키는 것이 어렵다.
본 발명의 목적은 항공기 또는 헬리콥터 구조물 내의 날개보 또는 포머와 같은 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품을 제조하는 방법을 제공하며, 이에 따라 제조 노력 없이 개별 영역 내에서 선호되는 섬유 배향이 보장되는 3차원 형태로 일방향 섬유 및 섬유 레이드 스크림이 형성될 수 있다.
본 발명의 목적은 청구항 제 1 항의 특징을 가진 방법에 의해 구현된다. 선호되는 실시예는 종속항에 기술된다.
본 발명의 중요한 특징은 재봉 순서(sewing order)를 가변시킴으로써, 즉 섬유 복합재료 구조부품의 개별적인 영역에 의해 흡수되는 하중에 적합한 기초 섬유 레이드 스크림(base fiber laid scrim), 무엇보다도 예를 들어 ±45° 내지 ±60°범위의 섬유 배향을 가지며 일방향 섬유 스트립(unidirectional fiber strip)을 포함하는, 평평한 방식으로 제조된 상이한 배향의 섬유 레이드 스크림 부분 영역을 가진 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 규칙적으로 재봉하는 데 있다. 그 뒤 상기 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립은 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품의 선호되는 형상의 함수(function)로써 3차원적으로 드레이프되어(drape) 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립의 일부분이 섬유 레이드 스크림 스트립의 그 외의 다른 영역에 대한 작업면(working plane)으로부터 구부러지고(angle), 바람직하게 일방향 섬유의 테이프 면(tape plane)에 평행하고 일방향 섬유에 대해 수직하게 연장된 곡률의 축 주위에서 단일 축방향으로 만곡된다. 3차원의 드레이프 형태에 있어서, 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립은 안정화된 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼(stabilized first sub-fiber laid scrim preform)을 형성하기 위하여 지지 재료(support material)로 꿰매진다.
항공기 구조물에 있어서, 예를 들어 날개보(spar)를 형성하는 섬유 복합재료 구조 부품과 같은 섬유 복합재료 구조 부품들을 제조할 때, 기초 섬유 레이드 스크림은 ±30° 내지 ±65°의 범위, 바람직하게 ±45° 내지 ±60°의 범위, 특히 바람직하게 ±45°의 섬유 배향을 가지는 것이 선호된다.
특히 선호되는 실시예에 따라서, 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립은 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼 내에서 일방향 0°의 섬유 레이드 스크림 테이프가 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품의 구부러질 수 있는 부재 횡단면의 플랜지 요소의 일부분을 형성하도록 드레이프된다.
바람직하게 0°의 섬유 레이드 스크림 테이프는 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 제조하고 드레이핑하기 위해(draping) 제공되며, 즉 이러한 영역은 지지부(support)로 재봉되는 단계에서 선호되는 형태에 일치되도록 위치되고 제 1 재봉 단계에서 평평한 상태로 배치된다. 다양한 배향을 가지는 기초 섬유 레이드 스크림은 바람직하게 평면 내에서 대응하도록 비틀려지고(distorted), 이에 따라 일방향 테이프에 의해 형성된 형태를 따른다.
섬유 복합재료 구조 부품으로서 C 날개보를 형성하기 위한 특히 선호되는 실시예에 따라서, 단계 a) 내지 단계 f)는 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼을 형성하기 위하여 재차 수행되며, 이에 따라 제 1 및 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼이 실질적으로 L 형태로 형성된다. 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 포개지도록 제 2 층으로써 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼으로 삽입되며, 이들은 재봉 단계에 의해 서로 접합된다. 여기서 바람직하게 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 포개지도록(nest) 서로에 대해 삽입되고, 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 폭이 그 외의 다른 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼의 그 외의 다른 기초 스트립에 비해 감소된 폭을 가진 기초 스트립과 중첩되도록 드레이프되며, 재봉 단계에 의해 접합되고, 개별적인 기초 스트립들이 바람직하게 적어도 일부분의 영역 이 중첩된다.
그 외의 다른 단계에서, 바람직하게 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼들은 경화 가능한 수지와 함께 섬유 레이드 스크림 프리폼으로 접합될 때 서로 함침되며, 수지가 경화된다.
선호되는 실시예에 따라서, 지지 재료는 수지와 함침되기 전 제거될 수 있다. 대안으로, 지지 재료는 수지와 함께 함침될 수 있다.
3차원으로 만곡된 섬유 레이드 스크림 프리폼을 제조하기 위하여 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 지지 재료로 재봉하는 공정 중에 바람직하게 웹 스트립 영역에 해당하는 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립은 전진 이동되고 동시에 회전하여 재봉 공정 동안 섬유 배열의 비틀림이 구현되어 선호되는 곡률뿐만 아니라 3차원의 공간적 형태가 얻어질 수 있다. 이를 위해 재봉 공정은 평면 내에서 형판(template)을 이용함으로써 보조되는 것이 선호된다. 이러한 형판 내에 접합 선(seam line)이 그려져서(drawn) 예를 들어 웹(web)을 형성하는 일방향 레이드 스크림과 함께 다-방향 레이드 스크림이 비틀린다.
하기에서 본 발명에 따르는 섬유 레이드 스크림 프리폼을 포함하는 섬유 복합재료 구조 부품의 제조 단계가 예를 들어 C 날개보에 따라 기술될 것이다.
여기서 C 날개보의 플랜지 영역은 일방향 테이프(소위 0°의 섬유)로 제조되어지는 반면 웹 영역은 평면 내에서 드레이프될 수 있는 직물로 선택적으로 제조되거나 또는 기초 섬유 레이드 스크림으로 제조된다. 바람직하게 기초 섬유 레이드 스크림은 ±45°의 섬유 레이드 스크림, 즉 섬유가 테이프의 길이 방향에 대해 +45 ° 또는 -45°로 형성되는 테이프 재료이다. 그 외의 다른 섬유 배향을 가진 그 외의 다른 기초 레이드 스크림들이 이용될 수 있다.
기초 섬유 레이드 스크림과 일방향 테이프가 절단된 후, 일방향 테이프는 기초 섬유 레이드 스크림에 대해 또는 상에 배치된다. 이러한 공정에서, 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프는 전체 기초 섬유 레이드 스크림에 대해 또는 상에 필수적으로 배치되지 않고 오직 상기 기초 섬유 레이드 스크림의 일부 영역 위로 연장될 수 있다. 한편, 또한 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프는 기초 섬유 레이드 스크림의 전체 길이에 대해 연장될 수 있다.
그 뒤 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프는 기초 섬유 레이드 스크림으로 고정된다. 이는 평평한 표면, 즉 서로에 대해 3차원으로 기초 섬유 레이드 스크림과 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프를 배향하기 위해 성형 부품이 필요하지 않는 평면 내에서 수행된다. 예를 들어 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프의 섬유 방향에 대해 십자형으로 형성된 고정 심(fixation seam)을 이용하여 기초 섬유 레이드 스크림으로 고정될 수 있다. 이에 따라 ±45°의 섬유 배향을 가진 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프가 없는 웹 스트립 영역과 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프를 포함한 플랜지 스트립 영역을 가진 평평하고 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스트립이 제공된다. 후에 가해진 부하에 적합한 섬유 배향을 가진 섬유 레이드 스크림 테이프와 0°의 섬유들을 포함한 섬유 레이드 스크림 테이프의 조합물이 예를 들어 재봉 테이블(sewing table)과 같은 작업면 내에 제공된다. 뿐만 아니라 재봉 작업을 위해, 테이블 상의 형판 또는 평면 내의 자동식 컨트롤이 심의 위치를 정할 수 있다(prescribe). 테이프 부분들은 이러한 상태에서 비틀리지 않는다.
그 뒤, 0° 및 ±45°의 섬유 배향율(fiber orientation content)을 가진 배열이 충분히 치수적으로 안정적인 지지 재료로 재봉되고, 날개보 또는 포머(former)의 형상에 일치되도록 드레이프된다. 바람직하게 일방향 테이프는 날개보의 플랜지(C 날개보의 마주보는 레그)가 일방향 테이프에 의해 형성되도록 일방향 테이프의 섬유 방향에 대해 실질적으로 수직인 축 주위에서 작업면으로부터 구부러진다. 역으로, 기초 섬유 레이드 스크림 스트립으로 제조된 웹 스트립 영역은 작업면 내에 배열되고, 이에 따라 플랜지 영역(비틀림 없이)의 3차원 드레이핑으로 인해 기초 섬유 레이드 스크림의 섬유 배열은 일방향이 아닌 평면 내에서 배향(orientation)에 따라 비틀린다. 이를 위해, 드레이핑 공정 및 그 뒤의 지지 재료에 대한 재봉 공정 동안, 바람직하게 전진 움직임 및 동시 회전이 제공되어 일방향 섬유 재료는 기초 섬유 레이드 스크림 스트립에 대해 비틀림이 발생된다. 이러한 재봉 공정은 자동화될 수 있거나 또는 평평한 형판이 이용될 수 있다.
상기 L 형태의 드레이프된 섬유 레이드 스크림 스트립은 제 2 고정 심에 의해 안정화되고 치수적으로 안정적인 지지 재료상으로 드레이프되어 3차원으로 만곡된 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품, 즉 날개보에 적합하도록 형성되며, 상기 프리폼은 전단 웹의 적어도 일부분과 플랜지로 구성된 L 형태로 형성된다. 지지 재료로 재봉하는 동안, 고정 심은 오직 웹 스트립 영역 내의 웹 스트립과 플랜지 스트립 사이의 전이 영역(transition area)에 형성되어 웹 스트립 영역의 비틀림이 이의 섬유 배향에 따라 정해진다. 일차적으로 지지 재료는 웹 스트립 영역의 비틀림을 정하기 위해 제공되며, 이에 따라 상기 지지 재료는 오직 상기 웹 스트립 영역에만 제공될 수 있다.
그 뒤 전단 웹의 일부분과 플랜지를 형성하고 L 형태로 형성된 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 동일한 방식으로 제조된다.
2개의 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼들은 섬유 프리폼을 형성하기 위해 서로 접합되며, 이의 개별적인 웹 영역은 포개지도록 서로에 대해 삽입되고 적어도 부분적으로 중첩된다. 이러한 배열은 추가 심에 의해 정해진다. 그 뒤 이에 따른 배열은 경화가능한 수지를 이용하여 함침되고, 이로 인해 함침 재료와 재봉 공정으로 인해 치수적으로 안정화되어 섬유 복합재료 구조 성분의 선호되는 형태가 심지어 수지가 경화된 후에도 유지된다. 재봉된 배열의 안정성에 의존하여, 지지 재료는 수지를 이용하여 함침하기 전 제거될 수 있다.
작업면 내에서의 재봉 단계들과 평평한 기초 섬유 레이드 스크림과 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프들 간의 후속한 수직 위치설정 단계를 포함하는 본 발명에 따르는 방법은 예를 들어 I 날개보 또는 박스 날개보와 같은 날개보 또는 그 외의 다른 섬유 복합재료 구조 부품들에 대해 이용될 수 있으며, 이에 따라 일방향 섬유 레이드 스크림과 다방향 섬유 레이드 스크림 사이의 연결이 적절하게 형성된다.
재봉 고정 공정 동안, 바람직하게 재봉 단계는 요구되는 심의 페이퍼 플 롯(paper plot)을 따라 수행되며, 형상은 상기 페이퍼 플롯으로 그려진다. 일방향 테이프 부분을 안내하기 위하여, 웹으로 고정되는 일방향 테이프가 재봉 헤드로 안내될 수 있으며, 이에 따라 평면 내에서 다방향 레이드 스크림의 드레이핑이 작동적으로 수행된다.

Claims (8)

  1. 0°의 섬유들을 포함하는 하나 이상의 인접한 플랜지 영역과 하나 이상의 웹 영역을 포함하는 사전 정해진 구부러진 부재 프로파일 횡단면을 가지는 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품을 제조하기 위한 방법에 있어서, 상기 방법은
    a) 하나 이상의 평면 내에 드레이프될 수 있는 평평한 기초 섬유 레이드 스크림을 제공하는 단계,
    b) 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품의 하나 이상의 플랜지 영역에 배열된 제공된 섬유 레이드 스크림의 부분적인 영역에 0°의 섬유를 포함하는 일방향 섬유 레이드 스크림을 배열시키는 단계,
    c) 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프가 없는 웹 스트립 영역과 일방향 섬유 레이드 스크림 스트립을 포함하는 플랜지 스트립 영역을 가지는 평평한 사전 제조된 섬유 레이드 스크림 스티립을 형성하기 위하여 하나 이상의 제 1 고정 심을 이용하여 재봉함으로써 섬유 레이드 스크림 테이프를 기초 섬유 레이드 스크림으로 고정시키는 단계,
    d) 작업면 내에 평평한 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 제공하는 단계,
    e) 제조되는 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조 부품의 목표 형상에 일치되도록 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 드레이핑시키는 단계를 포함하며, 이에 따라 섬유 레이드 스트립의 플랜지 스트립 영역이 웹 스트립 영역에 대해 작 업면으로부터 구부러지고 일방향 섬유 테이프의 테이프 면에 평행하고 0°의 섬유들에 대해 수직하게 연장된 곡률의 하나 이상의 축 주위에서 단일 축방향으로 만곡되며, 섬유 레이드 스트립의 웹 스트립 영역은 오직 작업면 내에서 실질적으로 드레이프되고, 이러한 공정에서 이의 섬유 배열이 비틀리며,
    f) 오직 웹 스트립 영역 내에서 웹 스트립 영역과 플랜지 스트립 영역 사이의 전이 영역에 형성되는 하나 이상의 제 2 고정 심에 의해 하나 이상의 평면 내에서 드레이프될 수 있는 지지 재료로 사전제조된 섬유 레이드 스크립 스트립을 재봉하는 단계를 포함하며, 이에 따라 안정화되고 3차원으로 만곡된 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼이 제조되는 섬유 복합재료 구조 부품에 일치되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 단계 a)에서 형성된 기초 섬유 레이드 스크림은 ±30° 내지 ±65°의 범위의 섬유 배향을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 단계 e)에서 0°의 섬유 레이드 스크립 테이프는 사전제조된 섬유 레이드 스크림 스트립을 고정시키고 드레이핑하기 위한 기준으로서(reference) 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 단계 a) 내지 단계 f)는 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼을 형성하기 위하여 재차 1회 수행되며, 상기 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 포개지도록 제 2 층으로써 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼으로 삽입되며, 이들은 재봉에 의해 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼과 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼은 각각 L-형태로 형성되고, 일방향 섬유 레이드 스크림 테이프가 없는 제 1 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼과 제 2 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼의 웹 스트립 영역들은 섬유 프리폼이 C-형태로 형성되도록 섬유 프리폼을 형성하기 위해 서로 접합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서, 단계 g)에서 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼 또는 섬유 프리폼은 경화가능한 수지를 이용하여 함침되고, 수지가 경화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 단계 g) 이전에 지지 재료는 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼 및/또는 섬유 프리폼으로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서, 단계 g)에서 지지 재료는 섬유 프리폼 및/또는 서브-섬유 레이드 스크림 프리폼과 함께 수지를 이용하여 함침되는 것을 특징으로 하는 방법.
KR1020087003640A 2005-07-19 2008-02-15 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한방법 Expired - Fee Related KR101261663B1 (ko)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102005033498.9 2005-07-19
DE102005033498 2005-07-19
DE102006031491.3 2006-07-06
DE200610031491 DE102006031491B4 (de) 2005-07-19 2006-07-06 Verfahren zur Herstellung eines dreidimensional gekrümmten Faserverbundwerkstoff-Strukturbauteils
PCT/DE2006/001229 WO2007009440A2 (de) 2005-07-19 2006-07-15 Verfahren zur herstellung eines dreidimensional gekrümmten faserverbundwerkstoff-strukturbauteils

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080042824A KR20080042824A (ko) 2008-05-15
KR101261663B1 true KR101261663B1 (ko) 2013-05-06

Family

ID=37651166

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087003640A Expired - Fee Related KR101261663B1 (ko) 2005-07-19 2008-02-15 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한방법

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7918172B2 (ko)
EP (1) EP1904289B1 (ko)
JP (1) JP4833286B2 (ko)
KR (1) KR101261663B1 (ko)
CN (1) CN101232992B (ko)
BR (1) BRPI0613866A2 (ko)
DE (2) DE102006031491B4 (ko)
ES (1) ES2331969T3 (ko)
RU (1) RU2404058C2 (ko)
WO (1) WO2007009440A2 (ko)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007025556B4 (de) * 2007-05-31 2010-06-17 Eurocopter Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Bauelementen aus Faser verstärkten Kunststoffen
DE102007057110B4 (de) * 2007-11-26 2012-12-13 Eurocopter Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung eines endlosen, dreidimensionalen geschlossenen Faserverbundwerkstoff-Halbzeugs
US7960298B2 (en) * 2007-12-07 2011-06-14 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving closed structures with intersecting walls
FR2934613B1 (fr) * 2008-08-01 2010-10-15 Airbus France Assemblage d'elements fibreux pour l'obtention d'une piece en materiau composite.
US8859083B2 (en) * 2008-12-30 2014-10-14 Albany Engineered Composites, Inc. Quasi-isotropic three-dimensional preform and method of making thereof
US20110039057A1 (en) * 2009-08-17 2011-02-17 The Boeing Company Laminated composite rod and fabrication method
BR112012001714B1 (pt) * 2009-10-08 2020-04-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd asa principal de aeronave e fuselagem de aeronave
US10137542B2 (en) 2010-01-14 2018-11-27 Senvion Gmbh Wind turbine rotor blade components and machine for making same
MX341495B (es) * 2010-01-14 2016-08-23 Neptco Inc * Componentes de pala de rotor de turbina eolica y metodos para la fabricacion de los mismos.
DE102010013479A1 (de) 2010-03-30 2011-10-06 Airbus Operations Gmbh Einrichtung und Verfahren zur Herstellung zweidimensional gewölbter Strukturbauteile aus einem Faserverbundwerkstoff
DE102010013478B4 (de) * 2010-03-30 2013-11-21 Airbus Operations Gmbh Einrichtung und Verfahren zur Herstellung mehrfach gewölbter Strukturbauteile aus einem Faserverbundwerkstoff
US9505491B2 (en) * 2010-08-19 2016-11-29 Sikorsky Aircraft Corporation Helicopter composite blade spar and method
US9144944B1 (en) * 2010-09-09 2015-09-29 Groen Brothers Aviation, Inc. Rotor blade spar manufacturing apparatus and method
DE102011003747A1 (de) * 2011-02-08 2012-08-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverstärktes Bauteil und Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Bauteils
FR2977826B1 (fr) * 2011-07-11 2017-01-13 Airbus Operations Sas Procede de realisation d'un panneau avec une double courbure
FR2989619B1 (fr) * 2012-04-23 2014-06-13 Airbus Operations Sas Procede de realisation d'un profile courbe en materiau composite a partir d'une preforme rectiligne de nappes de fibres
EP2666617B1 (en) 2012-05-23 2017-07-05 AIRBUS HELICOPTERS DEUTSCHLAND GmbH A method of producing toughened composite structures
DE102013223836A1 (de) * 2013-11-21 2015-05-21 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verstärkungsstruktur für faserverstärkte Bauteile, sowie Verfahren zu dessen Herstellung
CN105442154B (zh) * 2015-12-15 2017-05-10 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种具有梯度结构的三维预制体织造方法
US10434956B2 (en) 2016-03-24 2019-10-08 Honda Motor Co., Ltd. Fabric processing method and component
FR3085126B1 (fr) * 2018-08-27 2020-09-11 Safran Nacelles Procede de fabrication d'une preforme composite pour la fabrication d'un panneau composite a geometrie a double courbure
CN111391364A (zh) * 2020-03-26 2020-07-10 中国电子科技集团公司第三十八研究所 一种编织碳纤维波导预制体液体成型方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040079838A1 (en) 1999-11-18 2004-04-29 Simpson Craig B. Single piece co-cure composite wing

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2497726A1 (fr) * 1981-01-12 1982-07-16 Brochier Fils J Article textile multicouches pour le renforcement de materiaux stratifies et procede pour son obtention
JPS5841950A (ja) * 1981-08-31 1983-03-11 東レ株式会社 繊維強化樹脂用補強基材
US4495231A (en) * 1982-09-29 1985-01-22 Avco Corporation Fiber composite
US4512835A (en) * 1983-06-06 1985-04-23 Hercules Incorporated Method of making a curved composite beam
FR2574752B1 (fr) * 1984-12-19 1987-02-20 Aerospatiale Pale pour rotor d'helicoptere en materiau composite multilongeron a caissons de torsion et son procede de fabrication
US4741943A (en) * 1985-12-30 1988-05-03 The Boeing Company Aerodynamic structures of composite construction
JPS62282177A (ja) * 1986-05-31 1987-12-08 Yamaha Motor Co Ltd 風車用ロ−タのプレ−ド取付構造
US4737399A (en) * 1987-02-12 1988-04-12 E. I. Du Pont De Nemours And Company Three-dimensional structures of interlocked strands
CA2057201C (en) * 1990-12-19 1998-05-19 Vernon M. Benson Multiple axes fiber placement machine
FR2684719B1 (fr) * 1991-12-04 1994-02-11 Snecma Aube de turbomachine comprenant des nappes de materiau composite.
FR2718758B1 (fr) * 1994-04-18 1996-06-14 Aerospatiale Procédé et machine pour la réalisation d'une armature pour une pièce de matière composite.
CN1164201A (zh) * 1994-11-22 1997-11-05 陶氏联合技术复合制品有限公司 低树脂量定向纤维带
US6107220A (en) * 1996-10-18 2000-08-22 E. I. Du Pont De Nemours And Company Rapid fabric forming
US5885059A (en) * 1996-12-23 1999-03-23 Sikorsky Aircraft Corporation Composite tip cap assembly for a helicopter main rotor blade
GB9701500D0 (en) * 1997-01-24 1997-03-12 Bpb Plc Non-woven inorganic fibre mat
JP4060981B2 (ja) * 1998-04-08 2008-03-12 本田技研工業株式会社 ガスタービンの静翼構造体及びそのユニット
DE19836629C1 (de) * 1998-08-13 1999-10-14 Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt Aerodynamisches Flächentragwerk und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69905059T2 (de) * 1998-10-02 2003-11-20 3M Innovative Properties Co., Saint Paul Elastische verbundwerkstoffe
DE10050851A1 (de) 2000-10-13 2002-04-25 Eads Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung von Vorformlingen aus Faser-Verbund-Materialien, sowie ein daraus hergestellter Vorformling
JP2002137307A (ja) * 2000-11-02 2002-05-14 Toray Ind Inc 繊維強化樹脂製風車ブレード構造体
US7056402B2 (en) * 2000-11-21 2006-06-06 Eads Deutschland Gmbh Technical production method, tension module and sewing material holder for creating textile preforms for the production of fibre-reinforced plastic components
RU2196680C1 (ru) * 2001-05-24 2003-01-20 Суханов Александр Викторович Конструкционный элемент из композиционного материала (варианты)
JP3831265B2 (ja) * 2002-01-21 2006-10-11 本田技研工業株式会社 静翼構造体の製造方法
FR2836690B1 (fr) * 2002-03-04 2004-08-27 Eads Launch Vehicles Procede pour la realisation d'une piece monolithique composite thermostructurale a double paroi et piece obtenue
JP4163095B2 (ja) * 2003-11-27 2008-10-08 富士重工業株式会社 組立治具及び翼前縁部組立方法
DE102005034400B4 (de) * 2005-07-22 2010-09-23 Airbus Deutschland Gmbh Vorrichtung zur Herstellung eines Faservorformlings mit einer nahezu beliebigen Oberflächengeometrie im TFP-Verfahren
DE102007039685A1 (de) * 2007-08-22 2009-02-26 MD Fibertech Corp., Sausalito Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung einer multiaxialen Gelegebahn

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040079838A1 (en) 1999-11-18 2004-04-29 Simpson Craig B. Single piece co-cure composite wing

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009502545A (ja) 2009-01-29
RU2008105616A (ru) 2009-08-27
EP1904289B1 (de) 2009-09-09
WO2007009440A2 (de) 2007-01-25
KR20080042824A (ko) 2008-05-15
DE102006031491B4 (de) 2010-09-30
ES2331969T3 (es) 2010-01-21
EP1904289A2 (de) 2008-04-02
BRPI0613866A2 (pt) 2011-02-15
DE502006004805D1 (de) 2009-10-22
CN101232992B (zh) 2011-01-26
CN101232992A (zh) 2008-07-30
US20080295755A1 (en) 2008-12-04
RU2404058C2 (ru) 2010-11-20
JP4833286B2 (ja) 2011-12-07
WO2007009440A3 (de) 2007-05-10
US7918172B2 (en) 2011-04-05
DE102006031491A1 (de) 2007-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101261663B1 (ko) 3차원으로 만곡된 섬유 복합재료 구조부품을 제조하기 위한방법
RU2457113C2 (ru) Способ производства конструктивного элемента
US8540833B2 (en) Reinforced stiffeners and method for making the same
CN103303459B (zh) 立体框架结构
CA2714175C (en) Method for manufacturing a fibre-composite component, fibre-composite component and fibre-composite fuselage component of an aircraft
US7997534B2 (en) Connecting structure for an aircraft or spacecraft and method for producing the same
US20170015401A1 (en) Trussed structure
US10407150B2 (en) Structural component, aircraft or spacecraft, and method
US20140186574A1 (en) Method for producing and connecting fibre-reinforced components and aircraft or spacecraft
US8833697B2 (en) Component, reinforcement member, structural arrangement, aircraft or spacecraft and method
WO1980002254A1 (en) Stitch bond fastening of composite structures
EP2853380B1 (en) Composite textiles including spread filaments
US9447530B2 (en) Method for producing a component for connecting structures and device
US9523168B2 (en) Method for producing a component for joining structures, component and structural arrangement
EP2707606A2 (en) Connecting device, assembly and method for manufacturing an assembly
RU77842U1 (ru) Балка пола самолета из полимерных композиционных материалов
US10550499B2 (en) Fabricating composite core with woven composite fibers
Brooks The Construction of a Postbuckled Carbon Fibre Wing Box

Legal Events

Date Code Title Description
PA0105 International application

St.27 status event code: A-0-1-A10-A15-nap-PA0105

PG1501 Laying open of application

St.27 status event code: A-1-1-Q10-Q12-nap-PG1501

A201 Request for examination
P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

PA0201 Request for examination

St.27 status event code: A-1-2-D10-D11-exm-PA0201

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

St.27 status event code: A-1-2-D10-D21-exm-PE0902

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

P11-X000 Amendment of application requested

St.27 status event code: A-2-2-P10-P11-nap-X000

P13-X000 Application amended

St.27 status event code: A-2-2-P10-P13-nap-X000

R17-X000 Change to representative recorded

St.27 status event code: A-3-3-R10-R17-oth-X000

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

St.27 status event code: A-1-2-D10-D22-exm-PE0701

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

St.27 status event code: A-2-4-F10-F11-exm-PR0701

PR1002 Payment of registration fee

St.27 status event code: A-2-2-U10-U12-oth-PR1002

Fee payment year number: 1

PG1601 Publication of registration

St.27 status event code: A-4-4-Q10-Q13-nap-PG1601

PN2301 Change of applicant

St.27 status event code: A-5-5-R10-R13-asn-PN2301

St.27 status event code: A-5-5-R10-R11-asn-PN2301

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160421

Year of fee payment: 4

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170420

Year of fee payment: 5

PR1001 Payment of annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U11-oth-PR1001

Fee payment year number: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: A-4-4-U10-U13-oth-PC1903

Not in force date: 20180501

Payment event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

PC1903 Unpaid annual fee

St.27 status event code: N-4-6-H10-H13-oth-PC1903

Ip right cessation event data comment text: Termination Category : DEFAULT_OF_REGISTRATION_FEE

Not in force date: 20180501

P22-X000 Classification modified

St.27 status event code: A-4-4-P10-P22-nap-X000