WO2017060892A1 - 複合材の成型方法及び複合材 - Google Patents

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Definitions

  • the fiber sheet is preferably in a dry state.
  • the layers of the laminate are in a slippery state. For this reason, since it can be set as the structure which is easy to accept
  • the composite material of the present invention in a three-dimensional orthogonal coordinate system, the composite material whose shape changes in the X direction, the Y direction, and the Z direction, a first inclined surface that is inclined at a first inclination angle with respect to the reference surface;
  • the surface on the opposite side of the first inclined surface has a second inclined surface having a second inclined angle smaller than the first inclined angle.
  • the fiber content of the inclined part which is a part where the first inclined surface is formed, is smaller than the fiber content of the adjacent part which is a part adjacent to the inclined part.
  • the laminate 3 is folded three-dimensionally. Is shaped. Specifically, the laminate 3 is bent two-dimensionally by being bent in the X direction or the Y direction so as to have the same cross-sectional shape in the Z direction. For example, in the case of the spar 10 shown in FIG. 1, the stacked body 3 is bent perpendicular to the Y direction with respect to the XZ plane, and further bent perpendicular to the Y direction with respect to the YZ plane. Moreover, if it is the stringer 20 shown in FIG.
  • the laminated body 3 will be bend
  • the molding method of this composite material is a molding method using a fiber sheet in a dry state, and VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) molding, RTM (Resin Transfer Molding) molding, infusion molding, etc. can be applied. ing.
  • VaRTM Vaum Assisted Resin Transfer Molding
  • RTM Resin Transfer Molding
  • infusion molding etc.
  • the stringer 20 shown in FIG. 2 is molded will be described.
  • the stringer 20 may be molded integrally with the skin 19 that is the attached member 5, and in the following, the stringer 20 is molded integrally with the skin 19 that is a cured composite material. explain.
  • a mold material 30 is installed on the shaped laminate 3.
  • the mold member 30 has two divided molds 31a and 31b.
  • the skin 19 also functions as a part of the mold 30. That is, the mold member 30 includes two divided molds 31 a and 31 b and the skin 19.
  • the two divided molds 31a and 31b are, for example, molds using aluminum.
  • the shaped laminate 3 is placed on the skin 19 on which the ply drop-off part 6 is formed, and is pressed so that the two divided molds 31a and 31b are sandwiched from both sides of the laminate 3 above it. It is done.
  • the mold 30 has a first inclined molding surface 41 that forms the first inclined surface 21 on the cured stringer 20 to be molded, and a second inclined molding surface 42 that forms the second inclined surface 22.
  • the first inclined molding surface 41 is molded so that the inclination angle of the first inclined surface 21 formed on the stringer 20 becomes the first inclination angle ⁇ 1.
  • the second inclined molding surface 42 is molded so that the inclination angle of the second inclined surface 22 formed on the stringer 20 becomes a second inclination angle ⁇ 2 smaller than the first inclination angle ⁇ 1.
  • the plate thickness at the inclined portion where the first inclined surface 21 is formed is thicker than the plate thickness at adjacent portions adjacent to both sides of the inclined portion. For this reason, the region E1 where the inclined portion is formed is a low Vf region where the fiber content is low, and the region E2 where the adjacent portion is formed is a high Vf region where the fiber content is high.
  • the fiber content (Vf: Fiber volume content) is the ratio of carbon fibers contained in the composite material 1.
  • the stringer 20 when the stringer 20 is molded using the mold material 30, the stringer 20 is thinned so that the thickness of the stringer 20 after curing is smaller than the thickness of the stringer 20 after shaping (before curing). Is molded.
  • excess resin material filled in the laminate 3 is discharged to the outside. At this time, the resin content is discharged to the outside so that the fiber content of the stringer 20 after curing is 20% or less of the fiber content of the stringer 20 after shaping (before curing). Then, the stringer 20 is molded, and more preferably, the stringer 20 is molded so as to have an increment of about 5% to 10%.
  • substrate of the composite material 1 after hardening is compared with the plate
  • the thickness can be reduced.
  • the 1st inclined surfaces 11 and 21 and the 2nd inclined surfaces 12 and 22 of the composite material 1 can be shape
  • the mold material 50 is covered with a bagging film 54.
  • the bagging film 54 covers the three divided molds 52a, 52b, and 52c, and is provided with a sealing material 53 between the lower mold 51 and hermetically seals the inside. Then, the resin material is filled in the bagging film 54 that is hermetically sealed, and is heated by a heating device (not shown), whereby the resin material is thermoset and the spar 10 is molded.

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Abstract

複合材の成型方法は、三次元の直交座標系において、繊維シートを積層した積層体を、Ｘ方向及びＹ方向に曲げて賦形する賦形工程Ｓ１と、賦形した積層体３をＺ方向に変形を持つ型材３０に設置し、樹脂材の充填量を調整しながら、積層体３に樹脂材を含浸させ、硬化後の複合材１が、基準面に対してＺ方向に第１傾斜角度θ１をもって傾斜する第１傾斜面２１を有する形状となるように成型する成型工程Ｓ３とを備え、型材３０は、第１傾斜面２１を成型する第１傾斜成型面４１と、複合材１の第１傾斜面２１の反対側の面を第１傾斜角度θ１よりも小さい第２傾斜角度θ２となる第２傾斜面２２に成型する第２傾斜成型面４２と、を有する。

Description

複合材の成型方法及び複合材
　本発明は、複合材の成型方法及び複合材に関するものである。
　従来、Ｌ形またはＣ形断面となるコーナ部における成形不良を抑制するための板厚矯正治具が知られている（例えば、特許文献１参照）。この板厚矯正治具は、Ｌ形またはＣ形断面を有するように賦形した複合材に被せられ、複合材の熱硬化温度より低い温度において、可撓性を有する材料となっている。そして、板厚矯正治具は、複合材に被せられたときに弾性変形による弾性力で、複合材の板厚を硬化後も均一に維持している。
特開２００７−１５３５１号公報
　ところで、特許文献１に記載されたように、複合材は、賦形時において、繊維シートを積層した積層体が、シート面に直交する断面内において、所定の形状となるように二次元的に折り曲げられる。さらに、積層体は、二次元的に折り曲げられた上で、二次元断面内に直交する断面内において、所定の形状となるように折り曲げられる場合がある。つまり、積層体は、三次元空間内において、所定の形状となるように三次元的に折り曲げられる場合がある。積層体が三次元的に折り曲げられる場合、積層体を構成する繊維シートが蛇行したリンクル（しわ）が発生し易い。このため、積層体を三次元的に折り曲げる場合には、リンクルの発生を抑制する所定の形状とする必要があることから、複合材の設計の自由度が低いものとなってしまう。
　そこで、本発明は、リンクルの発生を抑制することができる複合材の成型方法及び複合材を提供することを課題とする。
　本発明の複合材の成型方法は、三次元の直交座標系において、ＸＺ面に対してＺ軸からＹ方向に第１傾斜角度をもって傾斜する外板形状となるスキンに接合する複合材の成型方法であって、繊維シートを積層した積層体がＺ方向において同じ断面形状となるように、前記積層体をＸ方向及びＹ方向に曲げて賦形する賦形工程と、賦形した前記積層体をＺ軸からＹ方向に形状変化を持つ型材に設置し、樹脂材の充填量を調整しながら、前記積層体に前記樹脂材を含浸させ、硬化後の前記複合材が、前記スキンの外板形状と相補的な形状となるように、ＸＺ面に対してＺ軸からＹ方向に前記第１傾斜角度をもって傾斜する第１傾斜面を有する形状に成型する成型工程と、を備え、前記型材は、前記第１傾斜面を成型すると共に前記スキンとの接合面となる第１傾斜成型面と、前記複合材の前記第１傾斜面の反対側の面を前記第１傾斜角度よりも小さい第２傾斜角度となる第２傾斜面に成型する第２傾斜成型面と、を有することを特徴とする。
　この構成によれば、積層体が三次元的に折り曲げられる場合であっても、硬化後の複合材において第１傾斜面及び第２傾斜面が形成されるように成型を行うことで、リンクルの発生を抑制することができる。つまり、複合材の第２傾斜面を成型する第２傾斜成型面が、第１傾斜成型面に比して緩やかな傾斜面となることで、第２傾斜面に応じたリンクルが形成されることになる。このとき、第２傾斜面に応じて形成されるリンクルは、第１傾斜面に応じて形成されるリンクルに比して小さいリンクルとすることができるため、リンクルの発生を抑制することができる。そして、リンクルの発生を抑制できる分、複合材の形状の規制が緩和され、例えば、第１傾斜面の第１傾斜角度を従来に比して大きな角度にすることが可能となる。このため、複合材の設計の自由度を高くすることができる。なお、繊維シートは、ドライとなるものであってもよいし、樹脂を含浸したプリプレグであってもよい。また、型材は、アルミニウムまたはインバー等の金属を用いた金型であってもよいし、成型する複合材と同じ材料である共材、または、硬化済みの被接着材料を用いた型材であってもよい。
　また、前記繊維シートは、ドライ状態であることが、好ましい。
　この構成によれば、積層体の層間が滑りやすい状態となる。このため、三次元的に折り曲げられる積層体の変位を許容し易い構成にできることから、リンクルの発生をより抑制することができる。
　また、前記成型工程では、前記第１傾斜面が形成される部位である傾斜部位の繊維含有率が、前記傾斜部位に隣接する部位である隣接部位の繊維含有率に比して小さくなることが、好ましい。
　この構成によれば、第１傾斜成型面における積層体の挟み込みが緩和されることから、隣接部位に比して傾斜部位に樹脂材が充填され易くなり、傾斜部位の繊維含有率が小さくなる。このため、隣接部位の板厚に比して傾斜部位の板厚を厚く成型することができる。
　また、前記成型工程では、硬化前の前記複合材の板厚に比して、硬化後の前記複合材の板厚が薄くなるように、前記複合材を成型することが、好ましい。
　この構成によれば、積層体に充填される余剰の樹脂材を外部に排出することで、硬化前の複合材の板厚に比して、硬化後の複合材の板厚が薄くすることができる。このため、樹脂材の充填量を調整することで、複合材の第１傾斜面及び第２傾斜面を成型することができるため、型材による複合材の成型を精度良く行うことができる。
　また、前記成型工程では、硬化前の複合材の繊維含有率に比して、硬化後の複合材の繊維含有率の増分が２０％以下となるように、前記複合材を成型することが、好ましい。
　この構成によれば、第１傾斜面及び第２傾斜面を成型するために繊維含有率が変化する場合であっても、繊維含有率の増分が２０％以下となるように複合材を成型することで、複合材の強度低下を抑制することができる。なお、より好ましくは、硬化前の複合材の繊維含有率に比して、硬化後の複合材の繊維含有率の増分が５％~１０％程度の範囲となるように、複合材を成型する。
　本発明の複合材は、三次元の直交座標系において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において形状が変化する複合材において、基準面に対して第１傾斜角度をもって傾斜する第１傾斜面と、前記第１傾斜面の反対側の面が前記第１傾斜角度よりも小さい第２傾斜角度となる第２傾斜面と、を有する形状であることを特徴とする。
　この構成によれば、第１傾斜面及び第２傾斜面が成型されることで、リンクルの発生が抑制された形状とすることができる。このため、リンクルの発生を抑制できる分、形状の規制が緩和され、例えば、第１傾斜面の第１傾斜角度を従来に比して大きな角度の形状にすることが可能となる。このため、設計の自由度が高い複合材の形状とすることができる。
　また、前記第１傾斜面が形成される部位である傾斜部位の繊維含有率は、前記傾斜部位に隣接する部位である隣接部位の繊維含有率に比して小さいことが、好ましい。
　この構成によれば、隣接部位に比して傾斜部位に樹脂材が充填され易くなることから、傾斜部位の繊維含有率が小さくなる。このため、隣接部位の板厚に比して傾斜部位の板厚を厚く成型することができる。
図１は、本実施形態に係る複合材の成型方法によって成型される複合材の一例としてのスパーを示す斜視図である。 図２は、本実施形態に係る複合材の成型方法によって成型される複合材の一例としてのストリンガーを示す斜視図である。 図３は、本実施形態に係る複合材の成型方法に関する説明図である。 図４は、硬化前後の複合材の形状に関する説明図である。 図５は、本実施形態に係る複合材の成型方法の動作を示す説明図である。 図６は、本実施形態の変形例に係る複合材の成型方法に関する説明図である。
　以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能であり、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせることも可能である。
［実施形態］
　本実施形態に係る複合材１の成型方法は、例えば、航空機の機体等を構成する複合材１を成型するための方法である。複合材１としては、例えば、図１に示すスパー１０、または図２に示すストリンガー２０等がある。なお、本実施形態では、図１及び図２に示す複合材１に適用して説明するが、これらの複合材１に限定されるものではない。
　図１は、本実施形態に係る複合材の成型方法によって成型される複合材の一例としてのスパーを示す斜視図である。図２は、本実施形態に係る複合材の成型方法によって成型される複合材の一例としてのストリンガーを示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る複合材の成型方法に関する説明図である。図４は、硬化前後の複合材の形状に関する説明図である。図５は、本実施形態に係る複合材の成型方法の動作を示す説明図である。
　複合材１の成型方法の説明に先立ち、図１及び図２を参照して、この成型方法によって成型される複合材１について説明する。図１及び図２に示す複合材１は、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Ｃａｒｂｏｎ　Ｆｉｂｅｒ　Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ　Ｐｌａｓｔｉｃ）を用いて構成されている。この複合材１は、複数枚の炭素繊維シートを積層して積層体３（図５参照）を形成し、この積層体３に樹脂を含浸させて硬化させることにより成型される。この複合材１は、被取付部材５に取り付けられる。被取付部材５は、複合材１と同様に、ＣＦＲＰであり、図１及び図２に示すように、被取付部材５には、プライドロップオフ部６が形成されている。プライドロップオフ部６は、積層される炭素繊維シートの一部が取り除かれることで、傾斜面が形成される。この傾斜面は、プライドロップオフ部６の下方側に隣接する平坦面を基準面とすると、基準面に対して所定の傾斜角度θ１をもって傾斜している。このため、被取付部材５に取り付けられる複合材には、被取付部材５のプライドロップオフ部６に接触する接触面において、プライドロップオフ部６の傾斜面と相補的な形状となる、第１傾斜面が形成されている。つまり、第１傾斜面は、上記の基準面に対して所定の傾斜角度θ１をもって傾斜している。そして、第１傾斜面を有する複合材１を成型するにあたって、図１及び図２に示すように、複合材１は、三次元の直交座標系において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において形状が変化するように成型される。
　図１及び図２に示すように、三次元の直交座標系において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において形状が変化する複合材１を成型する場合、積層体３は、三次元的に折り曲げられて賦形される。具体的に、積層体３は、Ｚ方向において同じ断面形状となるように、Ｘ方向またはＹ方向に曲げられることで、二次元的に折り曲げられる。例えば、図１に示すスパー１０であれば、積層体３は、ＸＺ面に対してＹ方向に垂直に曲げ、さらにＹＺ面に対してＸ方向に垂直に折り曲げられる。また、図２に示すストリンガー２０であれば、積層体３は、ＸＹ面内において、その断面がＴ字状となるように折り曲げられる。さらに、積層体３は、二次元的に折り曲げられた上で、ＸＹ面に直交するＹＺ面内において、所定の形状となるように三次元的に折り曲げられる。例えば、図１に示すスパー１０であれば、積層体３は、ＸＹ面において折り曲げた対向する両端部が、ＹＺ面内において相互に近づく方向に変形するように折り曲げられる。また、図２に示すストリンガー２０であれば、積層体３は、ＹＺ面内において高さが変位するように折り曲げられる。
　図１に示すように、上記のように賦形された積層体３は、所定の金型を用いて成型されることで、第１傾斜面１１を有する形状となるスパー１０が成型される。なお、詳細は後述するが、このスパー１０において、第１傾斜面１１の反対側の面は、第２傾斜面１２となっており、第２傾斜面１２は、上記の基準面に対して所定の傾斜角度θ２をもって傾斜している。このとき、傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１よりも小さい角度となっている。
　また、図２に示すように、上記のように賦形された積層体３は、所定の金型を用いて成型されることで、第１傾斜面２１を有する形状となるストリンガー２０が成型される。なお、詳細は後述するが、このストリンガー２０においても、第１傾斜面２１の反対側の面は、第２傾斜面２２となっており、第２傾斜面２２は、上記の基準面に対して所定の傾斜角度θ２をもって傾斜している。このとき、傾斜角度θ２は、傾斜角度θ１よりも小さい角度となっている。
　次に、図３から図５を参照して、複合材の成型方法について説明する。この複合材の成型方法は、ドライ状態の繊維シートを用いた成型方法となっており、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ　ａｓｓｉｓｔｅｄ　Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ　Ｔｒａｎｓｆｅｒ　Ｍｏｌｄｉｎｇ）成形、インフュージョン成形等が適用可能となっている。なお、以下の説明では、図２に示すストリンガー２０を成型する場合について説明する。ここで、ストリンガー２０は、被取付部材５であるスキン１９と一体に成型される場合があり、以下では、硬化後の複合材であるスキン１９に対して、ストリンガー２０を一体に成型する場合について説明する。
　図３に示すように、この成型方法では、賦形した積層体３に対して、型材３０を設置する。型材３０は、分割された２つの分割金型３１ａ，３１ｂを有している。このとき、スキン１９も型材３０の一部として機能する。つまり、型材３０は、２つの分割金型３１ａ，３１ｂと、スキン１９とを含んで構成されている。２つの分割金型３１ａ，３１ｂは、例えば、アルミニウムを用いた金型となっている。賦形した積層体３は、プライドロップオフ部６が形成されるスキン１９上に設置され、また、その上方に２つの分割金型３１ａ，３１ｂが積層体３の両側方から挟み込むように押し当てられる。
　また、この型材３０は、バギングフィルム３２で覆われる。バギングフィルム３２は、２つの分割金型３１ａ，３１ｂを覆うと共に、スキン１９との間にシール材３３が設けられることで、その内部を気密に封止している。そして、気密に封止されたバギングフィルム３２の内部に樹脂材が充填され、図示しない加熱装置によって加熱されることで、樹脂材が熱硬化し、ストリンガー２０が成型される。
　次に、図４及び図５を参照して、型材３０について説明する。図４及び図５は、図２をＸ方向から見たときの側面図である。型材３０は、成型される硬化後のストリンガー２０に第１傾斜面２１を形成する第１傾斜成型面４１と、第２傾斜面２２を形成する第２傾斜成型面４２とを有している。第１傾斜成型面４１は、ストリンガー２０に成型される第１傾斜面２１の傾斜角度が、第１傾斜角度θ１となるように成型する。第２傾斜成型面４２は、ストリンガー２０に成型される第２傾斜面２２の傾斜角度が、第１傾斜角度θ１よりも小さい第２傾斜角度θ２となるように成型する。
　このような型材３０を用いて成型されるストリンガー２０は、第１傾斜面２１が形成される傾斜部位における板厚が、傾斜部位の両側に隣接する隣接部位における板厚に比して厚くなる。このため、傾斜部位が形成される領域Ｅ１は、繊維含有率が低い低Ｖｆ領域となっており、隣接部位が形成される領域Ｅ２は、繊維含有率が高い高Ｖｆ領域となっている。なお、繊維含有率（Ｖｆ：Ｆｉｖｅｒ　ｖｏｌｕｍｅ　ｃｏｎｔｅｎｔ）は、複合材１に含まれる炭素繊維の割合である。
　また、この型材３０を用いて、ストリンガー２０を成型する場合、賦形後（硬化前）のストリンガー２０の板厚に比して、硬化後のストリンガー２０の板厚が薄くなるように、ストリンガー２０を成型している。ここで、ストリンガー２０の板厚を薄くするには、積層体３に充填される余剰の樹脂材を外部に排出する。このとき、硬化後のストリンガー２０の繊維含有率は、賦形後（硬化前）のストリンガー２０の繊維含有率に比して、２０％以下の増分となるように、樹脂材を外部に排出してストリンガー２０を成型し、より好ましくは、５％~１０％程度の増分となるように、ストリンガー２０を成型する。
　次に、図５を参照して、上記の型材３０を用いて、ストリンガー２０等の複合材１を成型する複合材の成型方法に関する動作について説明する。
　まず、ドライ状態の炭素繊維シートを複数積層して積層体３を形成すると共に、この積層体３をＸ方向及びＹ方向に折り曲げて賦形する賦形工程（ステップＳ１）を行う。なお、図５では、第１傾斜面２１周りの積層体３のみを図示しており、図２をＸ方向から見たときの側面図であることから、積層体３は、Ｚ方向において平坦となっている。
　賦形工程Ｓ１において賦形された積層体３は、型材３０としてのスキン１９上に設置され、その上部から２つの分割金型３１ａ，３１ｂが設置される（ステップＳ２）。このため、積層体３は、２つの分割金型３１ａ，３１ｂによってＺ方向に変形させられる。この後、積層体３は、型材３０と共に、バギングフィルム３２に覆われることで、型材３０の内部を密閉した状態とする。
　ステップＳ２の実行後、樹脂材の充填量を調整しながら、積層体３へ向けて樹脂を充填する。ここで、樹脂材は、型材３０の内部を真空引きしながら充填してもよいし、加圧しながら充填してもよく、樹脂材の充填方法については特に限定されない。また、型材３０は、樹脂材の充填と共に、積層体３を挟み込むように加圧され、図示しない加熱装置によって加熱される（成型工程：ステップＳ３）。
　成型工程Ｓ３により熱硬化された複合材１は、型材３０の第１傾斜成型面４１及び第２傾斜成型面４２によって、第１傾斜角度θ１となる第１傾斜面２１が形成され、また、第２傾斜角度θ２となる第２傾斜面２２が形成される（ステップＳ４）。そして、硬化後の複合材１は、傾斜部位において低Ｖｆ領域Ｅ１となり、隣接部位において高Ｖｆ領域Ｅ２となる。
　以上のように、本実施形態によれば、積層体３が三次元的に折り曲げられる場合であっても、硬化後の複合材１において第１傾斜面１１，２１及び第２傾斜面１２，２２が形成されるように成型を行うことで、リンクルの発生を抑制することができる。つまり、型材３０の第２傾斜成型面４２が、第１傾斜成型面４１に比して緩やかな傾斜面となることで、第２傾斜面１２，２２に応じたリンクルが形成されることになる。このとき、第２傾斜面１２，２２に応じて形成されるリンクルは、第１傾斜面１１，２１に応じて形成されるリンクルに比して小さいリンクルとすることができるため、リンクルの発生を抑制することができる。そして、リンクルの発生を抑制できる分、複合材１の形状の規制が緩和され、例えば、第１傾斜面１１，２１の第１傾斜角度θ１を従来に比して大きな角度にすることが可能となる。具体的に、従来の第１傾斜角度θ１と、本実施形態の第１傾斜角度θ１とを比較した場合、本実施形態の第１傾斜角度θ１は、従来の第１傾斜角度θ１に比して、４倍程度大きな角度とすることができる。このため、複合材１の設計の自由度を高くすることができる。
　また、本実施形態によれば、ドライ状態の炭素繊維シートを用いて積層体３を形成したため、積層体３の層間を滑りやすい状態とすることができる。このため、三次元的に折り曲げられる積層体３の変位を許容し易い構成にできることから、リンクルの発生をより抑制することができる。
　また、本実施形態によれば、傾斜部位の繊維含有率が、傾斜部位に隣接する部位である隣接部位の繊維含有率に比して小さくなるため、隣接部位の板厚に比して傾斜部位の板厚を厚く成型することができる。
　また、本実施形態によれば、積層体３に充填される余剰の樹脂材を外部に排出することで、硬化前の複合材１の板厚に比して、硬化後の複合材１の板厚を薄くすることができる。このため、樹脂材の充填量を調整することで、複合材１の第１傾斜面１１，２１及び第２傾斜面１２，２２を成型することができるため、型材３０による複合材１の成型を精度良く行うことができる。
　また、本実施形態によれば、繊維含有率の増分が２０％以下となるように複合材１を成型することで、複合材１の強度低下を抑制しつつ、複合材１に、第１傾斜面１１，２１及び第２傾斜面１２，２２を成型することができる。
　なお、本実施形態では、ドライ状態の炭素繊維シートを用いて積層体３を形成したが、繊維シートは、炭素繊維に限定されず、ガラス繊維やアラミド繊維といった他の材料の繊維シートでも良いし、さらに、繊維シートに予め樹脂を含浸したプリプレグを用いてもよい。この場合、成型工程において、樹脂材を多めに充填し、また、成型時において樹脂材排出して充填量を調整することが好ましい。
　また、本実施形態では、アルミニウムを用いて分割金型３１ａ，３１ｂを構成したが、インバー等の金属を用いてもよい。また、型材３０は、複合材１の成型時において、成型後の複合材１の形状が、予め設計された設計形状となるように成型可能な型材であれば、特に限定されない。
　また、本実施形態では、型材３０を用いて、複合材１としてのストリンガー２０を成型したが、図６の変形例に示す型材５０を用いて、複合材１としてのスパー１０を成型してもよい。図６は、本実施形態の変形例に係る複合材の成型方法に関する説明図である。図６に示す型材５０は、複合材１としての図１に示すスパー１０を成型するために用いられる型材であり、下部型枠５１と、上部型枠５２とを有している。スパー１０は、下部型枠５１と上部型枠５２との間に挟み込まれるように押し当てられる。
　下部型枠５１は、スパー１０を挟んで、鉛直方向の下側に設けられる型枠である。下部型枠５１は、底部５１ａと、底部５１ａの両側から上方側に向かって延びる両側部５１ｂとで、断面Ｕ字状に形成されており、その内部にスパー１０を収容可能な内部空間が形成されている。この内部空間には、断面Ｕ字状に賦形された硬化前のスパー１０が、下部型枠５１と重なり合うように配置される。ここで、下部型枠５１の内面（内部空間と接する面）は、スパー１０が接合されるスキンの接合面と同じ面に形成されている。つまり、下部型枠５１の内面には、成型される硬化後のスパー１０に第１傾斜面１１を形成する第１傾斜成型面４１が形成されている。このため、硬化後のスパー１０には、下部型枠５１によって、第１傾斜面１１が形成される。
　上部型枠５２は、スパー１０を挟んで、鉛直方向の上側に設けられる型枠である。上部型枠５２は、分割された３つの分割金型５２ａ，５２ｂ，５２ｃを有している。３つの分割金型５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、下部型枠５１の内部空間に収容した、硬化前のスパー１０の内側に押し当てられる。３つの分割金型５２ａ，５２ｂ，５２ｃは、分割型枠５２ｃが、下部型枠５１に収容される断面Ｕ字状のスパー１０の底部に配置され、また、２つの分割型枠５２ａ，５２ｂが、分割型枠５２ｃの両側から上方側に向かって延びるように配置されることで、断面Ｕ字状に配置されている。ここで、上部型枠５２には、成型される硬化後のスパー１０に第２傾斜面１２を形成する第２傾斜成型面４２が形成されている。このため、硬化後のスパー１０には、上部型枠５２によって、第２傾斜面１２が形成される。
　また、この型材５０は、バギングフィルム５４で覆われる。バギングフィルム５４は、３つの分割金型５２ａ，５２ｂ，５２ｃを覆うと共に、下部型枠５１との間にシール材５３が設けられることで、その内部を気密に封止している。そして、気密に封止されたバギングフィルム５４の内部に樹脂材が充填され、図示しない加熱装置によって加熱されることで、樹脂材が熱硬化し、スパー１０が成型される。
　なお、型材５０を用いたスパー１０の成型方法については、ストリンガー２０の成型方法と同様であるため、説明を省略する。
　１　複合材
　３　積層体
　５　被取付部材
　６　プライドロップオフ部
　１０　スパー
　１１　スパーの第１傾斜面
　１２　スパーの第２傾斜面
　１９　スキン
　２０　ストリンガー
　２１　ストリンガーの第１傾斜面
　２２　ストリンガーの第２傾斜面
　３０　型材
　３１ａ，３１ｂ　分割金型
　３２　バギングフィルム
　３３　シール材
　４１　第１傾斜成型面
　４２　第２傾斜成型面
　５０　型材
　５１　下部型枠
　５１ａ　底部
　５１ｂ　両側部
　５２　上部型枠
　５２ａ，５２ｂ，５２ｃ　分割金型
　５３　シール材
　５４　バギングフィルム
　Ｅ１　低Ｖｆ領域
　Ｅ２　高Ｖｆ領域

Claims (7)

  1. 　三次元の直交座標系において、ＸＺ面に対してＺ軸からＹ方向に第１傾斜角度をもって傾斜する外板形状となるスキンに接合する複合材の成型方法であって、
    　繊維シートを積層した積層体がＺ方向において同じ断面形状となるように、前記積層体をＸ方向及びＹ方向に曲げて賦形する賦形工程と、
    　賦形した前記積層体をＺ軸からＹ方向に形状変化を持つ型材に設置し、樹脂材の充填量を調整しながら、前記積層体に前記樹脂材を含浸させ、硬化後の前記複合材が、前記スキンの外板形状と相補的な形状となるように、ＸＺ面に対してＺ軸からＹ方向に前記第１傾斜角度をもって傾斜する第１傾斜面を有する形状に成型する成型工程と、を備え、
    　前記型材は、前記第１傾斜面を成型すると共に前記スキンとの接合面となる第１傾斜成型面と、前記複合材の前記第１傾斜面の反対側の面を前記第１傾斜角度よりも小さい第２傾斜角度となる第２傾斜面に成型する第２傾斜成型面と、を有することを特徴とする複合材の成型方法。
  2. 　前記繊維シートは、ドライ状態であることを特徴とする請求項１に記載の複合材の成型方法。
  3. 　前記成型工程では、前記第１傾斜面が形成される部位である傾斜部位の繊維含有率が、前記傾斜部位に隣接する部位である隣接部位の繊維含有率に比して小さくなることを特徴とする請求項１または２に記載の複合材の成型方法。
  4. 　前記成型工程では、硬化前の前記複合材の板厚に比して、硬化後の前記複合材の板厚が薄くなるように、前記複合材を成型することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の複合材の成型方法。
  5. 　前記成型工程では、硬化前の複合材の繊維含有率に比して、硬化後の複合材の繊維含有率の増分が２０％以下となるように、前記複合材を成型することを特徴とする請求項４に記載の複合材の成型方法。
  6. 　三次元の直交座標系において、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において形状が変化する複合材において、
    　基準面に対して第１傾斜角度をもって傾斜する第１傾斜面と、
    　前記第１傾斜面の反対側の面が前記第１傾斜角度よりも小さい第２傾斜角度となる第２傾斜面と、を有する形状であることを特徴とする複合材。
  7. 　前記第１傾斜面が形成される部位である傾斜部位の繊維含有率は、前記傾斜部位に隣接する部位である隣接部位の繊維含有率に比して小さいことを特徴とする請求項６に記載の複合材。
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