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技術 複合部品の硬化に対する形状歪みツーリングシステム及び方法

出願人 ザ・ボーイング・カンパニー
発明者 ロフタス,ロバートティー.ロビンソン,ジェイソンエム.リー,ミッチェルジェー.
出願日 2013年9月12日 (7年3ヶ月経過) 出願番号 2015-536776
公開日 2015年11月2日 (5年2ヶ月経過) 公開番号 2015-531326
状態 特許登録済
技術分野 型の被覆による成形、強化プラスチック成形 プラスチック等の加熱、冷却、硬化一般
主要キーワード 機械適応力 ツールベース 複合構成要素 固定ブレ 複合ロータ 金属外板 キャップフランジ バイアス要素
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課題・解決手段

ツーリングシステムは、硬化ツール及びバイアス要素を含み得る。硬化ツールは、硬化ツール熱膨張係数(CTE)を有し得、異種の構成要素CTEを有する2つ以上の構成要素で形成された複合品硬化させるために構成され得る。バイアス要素は、硬化ツールに固定的に取り付けられ得、硬化ツールCTEとは異なり得るバイアス要素CTEを有する。バイアス要素は、硬化ツールCTE及びバイアス要素CTEの組み合わせが、加熱されると硬化ツールで加熱変位を引き起こし、複合品が歪んだ形状で硬化するように構成され得る。硬化複合品は、冷却されると、設計通りの形状を実質的にとり得る。

概要

背景

多くのヘリコプター及び他のロータークラフトメインローターブレードは、複合体の優れた剛性及び強度特性並びに耐食性のために複合材料から製造される。そのような高い剛性及び強度特性は、ヘリコプターの高振動環境におけるローターブレード疲労寿命を増加させる。また、複合材料は、ローターブレードの空力性能を最適化するために、ローターブレードの長さに沿った異なる位置での質量及び剛性特徴を調整するための手段を提供する。

この点で、メインローターブレードは、特定の構造的剛性及びバランス特徴を実現するために、ローターブレードの翼形状内で異なる位置に位置決めされた異なる種類の材料で組み立てられ得る。異なる材料はまた、翼形状に沿った特定の位置に位置決めされ得、又は材料の厚さは、ローターブレードに操作可能な耐久性を提供するために、長さに沿って変更され得る。例えば、ローターブレードに腐食耐久性を提供するために、金属外板がローターブレードの複合桁前縁に含まれることがある。

ローターブレード内で異なる構成要素に対して異なる種類の材料を使用すると、異種材料熱膨張特徴に不均衡を生じることがある。例えば、金属外板は、複合桁の熱膨張係数より高い熱膨張係数を有することがある。金属外板は、硬化ツール内部で高温硬化温度で複合桁に接着接合されることがある。金属外板及び複合桁の熱膨張係数が異なると、金属外板は、結果的に複合桁の収縮よりも大きく長さ方向に沿って収縮することがある。接着剤硬化中に発生する交差結合のために、剛性の結合ラインが、金属外板と複合桁との間に形成される。硬化された桁アセンブリにおける湾曲(bowing)などの形状歪みをもたらし得る硬化温度からの冷却により、剛性の結合ラインは、金属外板と複合桁との間に応力強化をもたらす。

ローターブレードの製造中に形状歪みを最小にするための従来の手法には、高剛性であるように設計され、及び/又はローターブレードを所望の(例えば、真っすぐな)形状に維持するために、硬化サイクル中に歪みを最小限にするように、低い熱膨張係数を有する硬化ツールを使用することが含まれる。複雑な保持特性はまた、ローターブレード構成要素を所望の真っすぐな状態に固定するように、サブアセンブリ部品及び後に続く硬化ツールに組み込まれることもある。残念ながら、従来の手法は、硬化後の熱収縮に関する、異種材料の不均衡の結果として複合ローターブレードに生じる形状歪み(例えば、湾曲)に正しく対処することができない。硬化された複合サブアセンブリにおけるこのような形状歪みは、硬化されたサブアセンブリをその後の硬化ツールに適合する際に課題を提示し、最終品の完全性を損なうことがある。

概要

ツーリングシステムは、硬化ツール及びバイアス要素を含み得る。硬化ツールは、硬化ツール熱膨張係数(CTE)を有し得、異種の構成要素CTEを有する2つ以上の構成要素で形成された複合品を硬化させるために構成され得る。バイアス要素は、硬化ツールに固定的に取り付けられ得、硬化ツールCTEとは異なり得るバイアス要素CTEを有する。バイアス要素は、硬化ツールCTE及びバイアス要素CTEの組み合わせが、加熱されると硬化ツールで加熱変位を引き起こし、複合品が歪んだ形状で硬化するように構成され得る。硬化複合品は、冷却されると、設計通りの形状を実質的にとり得る。

目的

また、複合材料は、ローターブレードの空力性能を最適化するために、ローターブレードの長さに沿った異なる位置での質量及び剛性特徴を調整するための手段を提供する

効果

実績

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請求項1

ツーリングシステムであって、硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、異種の構成要素CTE(176)を有する2つ以上の構成要素(174)で形成される複合品(170)を硬化させるために構成される硬化ツール(108)、前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられ、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有するバイアス要素(130)、並びに前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の組み合わせは、加熱されると、前記硬化ツール(108)で加熱変位(150)を引き起こし、前記複合品(170)は、冷却されると、前記硬化複合品(172)が実質的に設計通りの形状(160)をとるように、歪んだ形状(162)に硬化されるように構成されるバイアス要素(130)を備える、ツーリングシステム。

請求項2

前記バイアス要素(130)は、前記加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)に方向(154)が実質的に対向するような位置で前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられる、請求項1に記載のツーリングシステム(100)。

請求項3

前記バイアス要素(130)は、前記加熱変位(150)が、前記非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の前記冷却変位(350)と大きさ(152)が実質的に等しいように構成される、請求項1又は2に記載のツーリングシステム(100)。

請求項4

前記加熱変位(150)は、前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って湾曲(164)を備える、請求項1から3の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

請求項5

前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツール(108)の長さに沿って変化する少なくとも1つのバイアス要素パラメーター(132)を有し、前記バイアス要素パラメーター(132)は、前記バイアス要素CTE(134)、バイアス要素断面(136)、及びバイアス要素(130)剛性のうちの少なくとも1つを含む、請求項1から4の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

請求項6

前記バイアス要素パラメーター(132)は、前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って非線形に変化する、請求項1から5の何れか一項に記載のツールシステム(100)。

請求項7

前記バイアス要素(130)は、異種のバイアス要素パラメーター(132)を有する前記バイアス要素(130)のうちの少なくとも2つを備え、前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツール(108)において非線形の加熱変位(150)を生成するように構成される、請求項1から6の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

請求項8

前記硬化ツール(108)を支持するための支持フレーム(102)であって、前記硬化ツール(108)の移動を前記加熱変位(150)と関連付けられた方向(154)に限定するように構成される支持フレーム(102)をさらに備える、請求項1から7の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

請求項9

ツーリングシステム(100)であって、硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、異種の構成要素CTE(176)を有する2つ以上の構成要素(174)で形成される複合品(170)を硬化させるために構成される硬化ツール(108)、前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられ、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有するバイアス要素(130)、前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の組み合わせは、硬化温度まで加熱されると、前記硬化ツール(108)で加熱変位(150)を引き起こし、前記複合品(170)は、周囲温度まで冷却されると、前記硬化複合品(172)が、制御されない場合には、実質的に設計通りの形状(160)をとるように、歪んだ形状(162)に硬化されるように構成されるバイアス要素(130)、並びに前記加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)に方向(154)が実質的に対向するような位置で前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられるバイアス要素(130)を備える、ツーリングシステム(100)。

請求項10

複合品(170)を製造する方法であって、硬化ツール(108)に固定的に取り付けられるバイアス要素(130)を有する硬化ツール(108)を提供することであって、前記硬化ツール(108)は、硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有する、硬化ツール(108)を提供すること、複合品(170)を前記硬化ツール(108)上に装着することであって、前記複合品(170)は、異種の構成要素CTE(176)を有する構成要素(174)から成る、複合品(170)を装着すること、前記複合品(170)及び前記硬化ツール(108)を硬化温度まで加熱すること、前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の差のために、前記硬化ツール(108)の前記温度を前記硬化温度まで上昇させることに応じて、前記硬化ツール(108)を歪んだ形状(162)に歪めること、前記複合品(170)を前記歪んだ形状(162)で硬化させること、並びに前記硬化複合品(172)が歪んだ形状(162)から設計通りの形状(160)に変形するように、前記硬化複合品(172)を冷却することを含む、方法。

請求項11

前記硬化複合品(172)の加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)に方向(154)が実質的に対向するような位置で、前記硬化ツール(108)に取り付けられるバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、請求項10に記載の方法。

請求項12

前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って変化するバイアス要素パラメーター(132)を有するバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含み、前記バイアス要素パラメーター(132)は、前記バイアス要素CTE(134)、バイアス要素断面(136)、及びバイアス要素(130)剛性のうちの少なくとも1つを含む、請求項10に記載の方法。

請求項13

前記硬化ツール(108)の前記長さ方向(112)に沿って非線形に変化するバイアス要素パラメーター(132)を有するバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、請求項10から12の何れか一項に記載の方法。

請求項14

前記硬化ツール(108)において非線形加熱変位(150)を生成するように構成される異種のバイアス要素パラメーター(132)を有する少なくとも2つのバイアス要素(130)から形成されるバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、請求項10から13の何れか一項に記載の方法。

請求項15

前記硬化ツール(108)及び前記複合品(170)が、前記硬化温度まで加熱されると、前記歪んだ形状(162)に湾曲するのを可能にするステップ、並びに前記複合品(170)が、周囲温度まで冷却されると、設計通りの形状(160)まで実質的に真っすぐになることを可能にするステップをさらに含む、請求項10から14の何れか一項に記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、概して、複合体製造に関し、より具体的には、複合品硬化中に熱的に誘導された形状歪みを制御することに関する。

背景技術

0002

多くのヘリコプター及び他のロータークラフトメインローターブレードは、複合体の優れた剛性及び強度特性並びに耐食性のために複合材料から製造される。そのような高い剛性及び強度特性は、ヘリコプターの高振動環境におけるローターブレード疲労寿命を増加させる。また、複合材料は、ローターブレードの空力性能を最適化するために、ローターブレードの長さに沿った異なる位置での質量及び剛性特徴を調整するための手段を提供する。

0003

この点で、メインローターブレードは、特定の構造的剛性及びバランス特徴を実現するために、ローターブレードの翼形状内で異なる位置に位置決めされた異なる種類の材料で組み立てられ得る。異なる材料はまた、翼形状に沿った特定の位置に位置決めされ得、又は材料の厚さは、ローターブレードに操作可能な耐久性を提供するために、長さに沿って変更され得る。例えば、ローターブレードに腐食耐久性を提供するために、金属外板がローターブレードの複合桁前縁に含まれることがある。

0004

ローターブレード内で異なる構成要素に対して異なる種類の材料を使用すると、異種材料熱膨張特徴に不均衡を生じることがある。例えば、金属外板は、複合桁の熱膨張係数より高い熱膨張係数を有することがある。金属外板は、硬化ツール内部で高温硬化温度で複合桁に接着接合されることがある。金属外板及び複合桁の熱膨張係数が異なると、金属外板は、結果的に複合桁の収縮よりも大きく長さ方向に沿って収縮することがある。接着剤硬化中に発生する交差結合のために、剛性の結合ラインが、金属外板と複合桁との間に形成される。硬化された桁アセンブリにおける湾曲(bowing)などの形状歪みをもたらし得る硬化温度からの冷却により、剛性の結合ラインは、金属外板と複合桁との間に応力強化をもたらす。

0005

ローターブレードの製造中に形状歪みを最小にするための従来の手法には、高剛性であるように設計され、及び/又はローターブレードを所望の(例えば、真っすぐな)形状に維持するために、硬化サイクル中に歪みを最小限にするように、低い熱膨張係数を有する硬化ツールを使用することが含まれる。複雑な保持特性はまた、ローターブレード構成要素を所望の真っすぐな状態に固定するように、サブアセンブリ部品及び後に続く硬化ツールに組み込まれることもある。残念ながら、従来の手法は、硬化後の熱収縮に関する、異種材料の不均衡の結果として複合ローターブレードに生じる形状歪み(例えば、湾曲)に正しく対処することができない。硬化された複合サブアセンブリにおけるこのような形状歪みは、硬化されたサブアセンブリをその後の硬化ツールに適合する際に課題を提示し、最終品の完全性を損なうことがある。

発明が解決しようとする課題

0006

理解されるように、当技術分野において、異種材料から成る硬化複合品の形状歪みを最小限にする又は除去するためのシステム及び方法が必要とされる。

課題を解決するための手段

0007

複合構造における熱的に誘導された形状歪みに関する上述の要求は、硬化ツールおよびバイアス要素を有するツーリングシステムを提供する本開示によって、具体的に対処及び軽減される。硬化ツールは、硬化ツール熱膨張係数(CTE)を有し、異種の構成要素CTEを有する2つ以上の構成要素で形成された複合品を硬化させるために構成され得る。バイアス要素は、硬化ツールに固定的に取り付けられ得、硬化ツールCTEとは異なり得るバイアス要素CTEを有する。バイアス要素は、硬化ツールCTE及びバイアス要素CTEの組み合わせが、加熱されると、加熱変位を引き起こし、硬化ツールの歪んだ形状をもたらすように構成され得る。複合品は、冷却されると、硬化複合品が実質的に設計通りの形状をとり得るように、歪んだ形状で硬化され得る。

0008

さらなる実施形態では、硬化ツール熱膨張係数(CTE)を有し、異種の構成要素CTEを有する2つ以上の構成要素で形成された複合品を硬化させるために構成され得る硬化ツールを備えるツーリングシステムが開示される。ツーリングシステムは、硬化ツールに固定的に取り付けられ得るバイアス要素をさらに含み得る。バイアス要素は、硬化ツールCTEとは異なるバイアス要素CTEを有し得る。バイアス要素は、硬化ツールCTE及びバイアス要素CTEの組み合わせが、硬化温度まで加熱されると、硬化ツールで加熱変位を引き起こし、複合品が、周囲温度まで冷却されると、硬化複合品が、制御されない場合には、実質的に設計通りの形状をとるように、歪んだ形状で硬化されるように構成され得る。バイアス要素は、加熱変位が、非バイアス硬化ツールで硬化される硬化複合品の冷却変位に方向が実質的に対向するような硬化ツール上の位置で硬化ツールに固定的に取り付けら得る。

0009

また、複合品の製造方法が開示される。方法は、硬化ツールに固定的に取り付けられるバイアス要素を有する硬化ツールを提供することを含み得る。硬化ツールは、硬化ツール熱膨張係数(CTE)を有する。バイアス要素は、硬化ツールCTEとは異なるバイアス要素CTEを有し得る。方法は、複合品を硬化ツールに装着することを含み得る。複合品は、異種の構成要素CTEを有する構成要素から成り得る。方法は、複合品及び硬化ツールを硬化温度まで加熱することを含み得る。方法はさらに、硬化ツールCTE及びバイアス要素CTEの差のために、硬化ツールの温度を硬化温度まで上昇させることに応じて、硬化ツールを歪んだ形状に歪めることを含む。方法はまた、複合品を歪んだ形状で硬化させること、次に硬化複合品が歪んだ形状から設計通りの形状に変形するように、硬化複合品を冷却することを含む。

0010

既に説明した特徴、機能及び利点は、本発明の様々な実施形態で独立して実現することが可能であるか、以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細が理解されうる、さらに別の実施形態で組み合わせることが可能である。

0011

本発明の開示のこれらの特徴及び他の特徴は、図面を参照すればより明確となり、これらの図面全体を通して、類似の番号は類似の部品を指す。

図面の簡単な説明

0012

予め硬化された複合D型桁及びD型桁(D−spar)に接合された金属腐食ストリップを備えるローターブレードの桁アセンブリの斜視図であって、D型桁及び金属腐食ストリップが、異なる熱膨張係数(CTE)を有し得る、斜視図である。
D型桁の前縁に金属ストリップを接合し、図1に示された桁アセンブリを形成するために実施され得るようなツーリングシステムの実施形態の斜視図である。
支持フレーム上で支持される硬化ツール、及び硬化ツールのツールベースの下側に固定的に取り付けられたバイアス要素をさらに示すツーリングシステムの側面図であって、バイアス要素の熱膨張係数(CTE)が硬化ツールCTEとは異なる、側面図である。
ツールベースの下側に取り付けられたバイアス要素、並びにツールベース及びツールキャップによって画定される硬化ツール空洞内に装着される金属腐食ストリップ及び複合D型桁をさらに示す、図3の線4に沿ったツーリングシステムの断面図である。
ツールベースの上側に装着されたツールキャップ及びツールベースの下側に固定的に取り付けられたバイアス要素を有する硬化ツールの斜視図である。
硬化ツール、バイアス要素、及び桁アセンブリの分解斜視図であって、硬化ツールに装着され得る金属腐食ストリップ及びD型桁を示す、分解斜視図である。
ツールキャップ、硬化ツール、バイアス要素を含むツーリングシステムの分解断面図であって、硬化ツールを使用してD型桁に接合され得る桁アセンブリをさらに示す分解断面図である。
図8は、バイアス要素を含まない非バイアスツーリングシステムの分解側面図であり、図8Aは、ツールキャップ及びツールベースを含み、バイアス要素を含まない非バイアスツーリングシステムの分解断面図である。
図9は、組み立てられた状態の図8の非バイアスツーリングシステムの側面図であり、図9Aは、図9の非バイアスツーリングシステムの断面図である。
非バイアスツーリングシステムで硬化された桁アセンブリの側面図であって、複合D型桁及び金属腐食ストリップの熱膨張係数が異なる結果として、翼長方向に沿った湾曲形状で桁アセンブリに発生する冷却変位を示す側面図である。
図11は、ツールベースの下側に固定的に取り付けられたバイアス要素を有する、本明細書で開示されるようなツーリングシステムの実施形態の分解側面図であり、図11Aは、図11のツーリングシステムの分解側面図である。
図11及び図11Aのツーリングシステムで硬化される桁アセンブリの側面図であって、バイアス要素CTEと硬化ツールCTEとの差に起因する、硬化温度まで加熱された場合の硬化ツールの加熱変位、並びに桁アセンブリを歪んだ(例えば、湾曲した)形状に硬化させることを示す側面図である。
硬化温度からの冷却後にツーリングシステムから取り外され、その結果、翼長方法に沿って実質的に真っすぐな又は湾曲しない形状をとる桁アセンブリの側面図である。
複合品の製造方法に含まれ得る1又は複数の工程を示すフロー図である。

実施例

0013

ここで図面を参照するが、これらの図面は、本開示の好ましい様々な実施形態を例示する目的で示されており、図1には、ヘリコプター用などのローターブレード190に対する桁アセンブリ202の斜視図が示される。桁アセンブリ202は、異なる構成要素の熱膨張係数(CTE)176を有する少なくとも2つの構成要素174を含む複合品170を備える。この点について、桁アセンブリ202は、ローターブレード190の付根192から先端194まで延びる複合D型桁204を備え、スウェプト先端部分(swept tip portion)196を有し得る複合構成要素174を含み得る。複合D型桁204は、複合レイアップ熱膨張係数(CTE)180を有する繊維強化材料の複合レイアップ178として形成され得る。桁アセンブリ202は、金属構成要素CTE184を有する金属ストリップ186を備える金属構成要素182をさらに含み得る。金属ストリップ186は、高温の硬化温度で複合D型桁204の前縁200に接着接合され得る。付根192からスウェプト先端部分196まで延びる金属ストリップ186が図示されるが、メインローターブレード190は、金属ストリップ186が、例えば、先端194などの任意の場所で終結し得るように組み立てられてもよい。

0014

図2は、有利には、硬化複合品172(図1)の著しい形状歪みがない、図1に示された桁アセンブリ202などの複合品170を製造するための製造プロセスにおいて、使用され得るツーリングシステム100の実施形態を示す。例えば、図2のツーリングシステム100は、高温の硬化温度で金属ストリップ186(図1)を複合D型桁204に接合するための接着剤188(図1)を硬化させるために使用され得る。しかしながら、本明細書で開示されるツーリングシステム100は、限定なく、様々な異なるサイズ、形状及び構成のうちの任意の1つを有する複合品170を製造するために構成され得、ローターブレード190(図1)の桁アセンブリ202を製造することに限定されない。

0015

さらに、本明細書で開示されるツーリングシステム100及び方法は、異種の構成要素174を接合するための接着剤188(図1)を硬化させることに限定されない。この点において、本明細書で開示されるツーリングシステム100は、異種の構成要素CTE176を有する2つ以上の構成要素174(例えば、材料)から成る任意の種類の複合品170の任意の種類の高温処理のために実施され得る。例えば、ツーリングシステム100及び方法は、少なくとも1つの硬化されていない複合レイアップ178(図1)を含む複合品170を硬化させるために、及び/又は異種の構成要素CTE176を有する2つの構成要素を接合するための接合動作において接着剤188を硬化させるために実施され得る。ツーリングシステム100はまた、上昇した処理温度での共硬化動作及び/又は共結合動作に対して、若しくは異なる構成要素CTE176を有する少なくとも2つの構成要素174を含む複合品170における別の種類の処理高温に対して実施され得る。

0016

例えば、ツーリングシステム100は、複合構成要素で形成される複合品170を処理するために実施され得る。そのような複合構成要素は、繊維強化ポリマ材料、例えば、繊維強化熱可塑性マトリックス又は繊維強化熱硬化性マトリックスなど、若しくは樹脂、例えば、エポキシ樹脂又は別の種類の樹脂などで形成される複合レイアップ178(図1)を含み得る。熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂は、炭素繊維ガラス繊維アラミド繊維、及び他の種類の繊維を含むがこれらに限定されない様々な異なる種類の繊維のうちの任意の1つで強化され得る。ツーリングシステム100はまた、金属構成要素、複合構成要素、並びに/若しくは非金属構成要素、又はこれらの構成要素のうちの少なくとも2つが異種の構成要素CTE176を有する任意の組み合わせを含む複合品170を処理するために実施され得る。

0017

図2では、ツーリングシステム100は、硬化複合品170を含む硬化ツール108を支持するための実質的に剛性の支持フレーム102を含み得る。硬化ツール108は、複合品170、例えば、設計通りの形状160などを含むための硬化ツール空洞120を含み得る。硬化ツール108は、有利には、硬化ツール108に固定的に取り付けられ得るバイアス要素130を含み得る。有利には、バイアス要素130は、硬化ツールCTE110とは異なるバイアス要素CTE134を有し得る。以下で詳細を説明すると、硬化ツールCTE110及びバイアス要素CTE134の組み合わせにより、硬化ツール108及び複合品170が硬化温度まで加熱されると、硬化ツール108が歪むように、バイアス要素130は、硬化ツール108上でサイズ決定され、構成され、及び位置決めされる。例えば、硬化ツールCTE110及びバイアス要素CTE134の組み合わせにより、硬化ツール108及び複合品170が硬化温度又は他の処理温度まで上昇すると、硬化ツール108は加熱変位150(図12)又は形状変形を受け得る。複合品170が硬化温度から低い温度(a reduced temperature)、例えば、周囲温度又は室温まで冷却されると、硬化複合品172(図1)が、以下でより詳細に説明されるように、硬化ツール108によって制御されない場合には、設計通りの形状をとり得るように、硬化ツール108の複合品170は、歪んだ形状162(図12)で硬化され得る。

0018

図2及び図3において、支持フレーム102は、支持フレーム102と硬化ツール108との間を延びる複数のブレース104、106を含み得る。ブレース104、106は、硬化ツール108に取り付けられ、概して垂直に方向付けられ、互いに離間され得る。ブレースのうちの1又は複数は、固定ブレース104を含み得、残りのブレースは、浮きブレース106であり得る。例えば、図2及び図3では、中心に配置されたブレースのうちの1つは、固定ブレース104であり得、残りのブレースは、浮きブレース106であり得る。固定ブレース104(例えば、浮いていないブレース)は、硬化ツール108上の位置において支持フレーム102に対する硬化ツール108の移動を防止するために、硬化ツール108の1点を支持フレーム102に移動不能に固定するように構成され得る。浮きブレース106のうちの1又は複数は、硬化ツール108及びバイアス要素130が加熱変位150(図12)の方向154(図12)において移動でき、その一方で、硬化ツール108の他の方向への移動、例えば、ねじれ移動、側方移動、又は加熱変位150の方向154ではない硬化ツール108の別の移動などを抑制するように構成され得る。

0019

図4を参照すると、支持フレーム102から上に向かって延びるブレース104、106によって支持される硬化ツール108を示すツーリングシステム100の断面が示される。図4の断面の位置において、硬化ツール108は、非垂直に方向付けられて示されており、それは、ローターブレード190(図5)の桁アセンブリ202(図5)に設計され得る翼長方向のブレードのねじりを示し得る。支持フレーム102は、支持フレーム102に対する比較的高いねじり剛性及び高い曲げ剛性を提供するように構成される比較的堅い構造として構成され得る。支持フレーム102の高いねじり剛性及び曲げ剛性は、硬化ツール108及びバイアス要素130の移動を、加熱変位150(図12)に対応する移動に制限又は限定し得る。この点に関して、支持フレーム102は、硬化ツール108の移動、例えば、複合品170が高温の硬化温度での硬化中に、さもなければ好ましくない方法でとり得る、所望されない硬化ツール108のねじれ移動又は側方移動などを実質的に防止又は最小化するように構成され得る。

0020

明細書中で説明されるように、ローターブレード190(図5)に対して桁アセンブリ202(図5)を硬化させる文脈において、硬化ツール108及びバイアス要素130の加熱変位150(図12)は、先ほど述べられたように、加熱時の硬化ツール108及びバイアス要素130の歪んだ形状162への、熱的に誘導された湾曲164(図12)を含み得る。支持フレーム102及びブレース104、106は、硬化ツール108のねじれ移動又は側方移動を防止するように構成され得る。支持フレーム102及びブレース104、106は、硬化ツール108及びバイアス要素130が加熱下で熱膨張でき、硬化ツール108の歪んだ形状162(図2)への湾曲164を促進するよう構成され得、その後、冷却されると、硬化複合品172(図1)は、設計通りの形状をとり、硬化複合品172は、実質的に真っすぐになる。硬化温度での歪んだ形状162から周囲温度(例えば、室温)での設計通りの形状160までの変化は、硬化複合品172の異種の構成要素CTE176のために冷却中に硬化複合品172で発生する、熱的に誘導された機械適応力の結果である。

0021

理解され得るように、硬化ツール108及びバイアス要素130は、硬化ツール108の加熱変位150の任意の種類又は方向154を促進するために、様々な異なる形状、サイズ及び構成のうちの任意の1つで構成され得、硬化ツール108の湾曲形状(図12)への加熱変位150に限定されない。この点において、硬化ツール108及びバイアス要素130は、加熱変位150が多次元加熱変位150を発生させるように構成され得、その構成において、硬化ツール108は、複雑な屈曲形状に歪み、本質的に1次元の加熱変位150、例えば、本明細書中で説明されるような、桁アセンブリ202(図5)の1次元湾曲などに限定されない。さらに、硬化ツール108及びバイアス要素130は、以下でより詳細に説明されるように、高温の硬化温度又は処理温度で硬化ツール108に非線形加熱変位150を発生させるように構成され得る。

0022

図4の実施形態において、バイアス要素130は、チタニウムなどの金属材料、若しくは他の金属又は非金属材料で形成され得る。硬化ツール108は、インバー、鋼又は他の合金で形成され得る。硬化ツール108はまた、複合材料又は他の非金属材料で形成され得る。バイアス要素130は、硬化ツールCTE110とは異なるバイアス要素CTE134を有する任意の材料で形成され得る。図示された実施形態では、バイアス要素130は、硬化ツール108の下側に固定的に取り付けられ得る。例えば、バイアス要素130は、間にあるインターフェース144で硬化ツール108に固定的に取り付けられ得る。ツーリングシステム100は、ブレース104、106がバイアス要素130に接触しない関係で配置され、加熱中及び冷却中にバイアス要素130の無制限の熱膨張及び収縮が可能となるように、ブレース104、106(図3)に切り欠き(cutot)を含み得る。代替的には、硬化ツール108の各ブレース位置には、バイアス要素130の対向する側面に別個のブレース104、106が含まれ得、ブレース104、106は、バイアス要素130と接触しない関係で配置され、加熱中及び冷却中にバイアス要素130の無制限の熱膨張及び収縮が可能となる。

0023

図4では、バイアス要素130は、任意の適切な金属材料及び/又は非金属材料で形成された実質的に剛性の部材を含み得、バイアス要素130は、硬化ツールCTE110とは異なるバイアス要素CTE134を有する。例えば、バイアス要素CTE134は、硬化ツール108の歪んだ形状162(図2)への加熱変位150(図12)の所望の方向154(図2)をもたらすように、硬化ツールCTE110よりも低い又は高いとされ得る。図示された実施形態では、バイアス要素130は、硬化ツール108に固定的に取り付けられ得る。例えば、バイアス要素130は、硬化ツール108の少なくとも長さ方向112(図3)のバイアス要素130と硬化ツール108との間の相対的な移動を防止するように、硬化ツール108に機械的に締められ、溶接され、又はそうでなければ取り付けられ得る。このように、バイアス要素の熱膨張及び収縮は、硬化ツール108に直接付与され得る。しかしながら、バイアス要素130は、少なくとも加熱変位150に対応する方向154に沿って、それらの間の相対的な移動を防止するように、硬化ツール108に取り付けられ得、加熱変位150に関連しない方向への相対的移動を可能にするように浮遊し得ると考えられる。

0024

図5を参照すると、簡略化のために支持フレーム及びブレースが省略された、硬化ツール108及びバイアス要素130の斜視図が示される。バイアス要素130は、硬化ツール108の付根192端部から、複合品170のスワップされた先端(swapped tip)194の位置まで延び得る。しかしながら、バイアス要素130は、硬化ツール108の任意の長さ又は部分に沿って延びるように構成され得、硬化ツール108の全長に沿って延びることに限定されない。さらに、バイアス要素130は、硬化温度又は他の処理温度まで上昇すると、硬化ツール108の所望の歪んだ形状162(図2)を実現するために、非連続的な部材として構成され得る。図示された実施形態では、バイアス要素130は、冷却前に硬化複合品172(図1)の所望の歪んだ形状を実現するために、限定されないが、バイアス要素長142(図6)で、任意のサイズ、形状及び構成のバイアス要素断面136を有して提供され得る。

0025

図6を参照すると、硬化ツール108、バイアス要素130、及び桁アセンブリ202の分解図が示される。図示される実施形態では、バイアス要素130は、硬化ツール108の長さ方向112に沿って延びるバイアス要素長142で提供され得る。バイアス要素130は、限定されることなく、任意のサイズ、形状及び構成のバイアス要素断面136を有し得る。この点において、バイアス要素130は、図6に示されるバイアス要素断面136の一般的な長方形に限定されない。

0026

図6では、複合D型桁204の前縁200への設置、及び組み立てられた金属ストリップ186及び複合D型桁204の硬化ツール空洞120への装着に先立ち、金属ストリップ186(例えば、腐食ストリップ)が示される。硬化ツール108キャップは、硬化ツール108の長さに沿って延び得、硬化複合品170(例えば、桁アセンブリ202)を含むための硬化ツール空洞120を囲むように構成され得る。本明細書で開示されるような硬化ツール108は、ツールキャップ124によって囲まれる雌型硬化ツール空洞120を含むが、硬化ツール108は、雄型の硬化ツール構成(図示されず)を含む任意の構成で提供されてもよく、複合レイアップなどの複合品が雄型硬化ツール上に適合されてもよいことに留意すべきである。硬化ツール108は、任意のサイズ、形状及び構成で提供され得、硬化ツール108に固定的に取り付けられるバイアス要素130であって、硬化温度からの冷却によって、設計通りの形状160をとる硬化複合品172(図1)をもたらす複合品170の加熱変位150(図12)を発生させるために、硬化ツールCTE110とは異なるバイアス要素CTE134(図5)を有するバイアス要素130を含み得る。

0027

図7を参照すると、ツールキャップ124、硬化ツール108、及びバイアス要素130を含むツーリングシステム100の分解図が示される。また、複合D型桁204に適合され得、金属ストリップ186を複合D型桁204に接合する接着剤188を硬化させるための硬化ツール空洞120に装着され得る金属ストリップ186を含む桁アセンブリ202が示される。硬化ツール空洞120は、モールド部分116及びツールキャップ124によって画定され得る。ツールベース114は、モールド部分116から側方に外に向かって延びる1対のベースフランジ118を含み得る。ツールキャップ124は、キャップ部分126、及びキャップ部分126から側方に外に向かって延びる1対のキャップフランジ128を含み得る。キャップフランジ128は、キャップ部分126をモールド部分116と位置合わせした状態を維持するためのベースフランジ118に形成され得る対応する1対の凹部122内で受けることができる。ツールキャップ124は、ツールベース114に取り外し可能に接合できるように構成され得る。キャップ部分126及びモールド部分116は、硬化ツール空洞120を一体的に画定し得る又は囲み得る。

0028

図7では、バイアス要素幅140及びバイアス要素高さ138を有する長方形のバイアス要素断面136を有するバイアス要素130が示される。しかしながら、バイアス要素断面136は、任意の形状及びサイズで提供され得、長方形に限定されない。さらにこの点に関して、バイアス要素断面136は、硬化ツール108の長さに沿って変わり得る。例えば、高温の硬化温度までの加熱中に硬化ツール108の非線形の歪みを実現するために、バイアス要素断面136面積は、バイアス要素幅140、バイアス要素高さ138、及び/又はバイアス要素形状を変更することにより、変更され得る。

0029

ツールベース114の底面に装着されるバイアス要素130が示される。バイアス要素CTE134が硬化ツールCTE110とは異なるため、長さ方向112のバイアス要素130の熱膨張によって、硬化ツール108及びバイアス要素130は、それらが湾曲し歪んだ形状162(図2)をとる加熱変位150(図12)を受ける。理解され得るように、バイアス要素130は、以下でより詳しく説明されるように、加熱変位150が、非バイアス硬化ツール302(図9及び図9A)で硬化される硬化複合品370(図10)の冷却変位350(図10)と方向154(図12)が実質的に対向し、冷却変位350と大きさ152(図12)が実質的に等しいような、硬化ツール108上の位置で硬化ツール108に固定的に取り付けられ得る。

0030

図8及び図8Aを参照すると、非バイアスツーリングシステム300がバイアス要素130を含まないことを除き、図2から図7に示されたツーリングシステム100に類似して構成される、非バイアスツーリングシステム300の分解斜視図及び分解断面図が示される。非バイアスツーリングシステム300は、複合品170が、高温の硬化温度で一般的に歪んでいない形状162(図2)で硬化されると発生し、次に周囲温度まで冷却されると歪む冷却変位350(図10)を示すために、本明細書中で開示される。図8及び図8Aにおいて、非バイアスツーリングシステム300は、長さ方向304を有する非バイアス硬化ツール302を含む。非バイアス硬化ツール302は、モールド部分308及び1対のベースフランジ310を有するツールベース306を含み得る。それらは、キャップ部分126(図7)及びベースフランジ310を係合するための1対のキャップフランジ128(図7)を有するツールキャップ124(図7)を含み得る。非バイアスツーリングシステム300で硬化複合品170は、図2から図7に示されるツーリングシステム100と実質的に同一の構成を有し得る。

0031

図9及び図9Aを参照すると、組み立てられた状態の図8及び図8Aの非バイアスツーリングシステム300の図が示される。複合品170(図8)は、ツールベース314の硬化ツール空洞312に装着され得る。非バイアスツーリングシステム300の温度は、硬化温度まで上昇し得る。非バイアスツーリングシステム300が高温の硬化温度まで加熱されると、ツールベース314及びツールキャップ316は、一般的に湾曲していない形状又は真っすぐな形状に熱膨張し得る。

0032

図10を参照すると、図8から図9Aに示された非バイアスツーリングシステム300で硬化され得る硬化桁アセンブリ202の側面図が示される。図10は、硬化桁アセンブリ202の翼長方向198に沿った湾曲164形状の硬化桁アセンブリ202の冷却中に発生する冷却変位350を示す。硬化桁アセンブリ202は、冷却変位350の大きさ352及び方向354を有する。硬化桁アセンブリ202の湾曲356は、金属ストリップ186と複合D型桁204との異種のCTEの結果として生じ得る。この点に関して、硬化桁アセンブリ202の冷却は、異種構成要素CTE176のために硬化複合品172における熱的に誘導された機械応力の不均衡に対する硬化複合品172(図1)の応答を表す。

0033

図11及び図11Aを参照すると、図2から図7に示されたツーリングシステム100の分解斜視図及び分解断面図が示される。ツーリングシステム100は、有利には、ツールベース114に固定的に取り付けられたバイアス要素130を含む。先ほど説明したように、バイアス要素130は、図8から図9Aまでに示された非バイアスツーリングシステム300上で硬化される硬化複合品370(図10)の冷却変位350方向(図10)と対向して配置される硬化ツール108の側面(例えば、下側)に取り付けられ得る。

0034

図12を参照すると、高温の硬化温度におけるツーリングシステム100の側面図であって、硬化温度まで加熱される場合の硬化ツール108の加熱変位150を示す側面図である。先ほど示されたように、ツーリングシステム100は、バイアス要素CTE134が硬化ツールCTE110とは異なる結果として、加熱変位150に対応する歪んだ形状162(例えば、湾曲形状)をとり得る。実施形態において、バイアス要素130は、バイアス要素CTE134、並びに図8から図9Aに示される非バイアスツーリングシステム300を使用して、硬化桁アセンブリ202の冷却変位350(図10)の大きさ352(図10)に実質的に等しい冷却ツール108の加熱変位150の大きさ152を生じるバイアス要素断面136を有し得る。

0035

図13を参照すると、高温の硬化温度からの冷却後にツーリングシステム100(図12)から取り外される硬化桁アセンブリ202が示される。複合D型桁204のCTEに対する金属ストリップ186のCTEの差によって生じる硬化桁アセンブリ202の熱的に誘導された応力の不均衡のため、硬化桁アセンブリ202は、翼長方向198に沿った桁アセンブリ202の一般的に真っすぐな又は湾曲しない形状を有利には含み得る設計通りの形状160をとり得る。図14を参照すると、硬化複合品172(図1)の製造方法400において含まれ得る1又は複数の工程を示すフロー図である。有利には、方法は、異なる構成要素CTE176(図1)を有する構成要素174(図1)で形成される複合品170(図1)で発生する熱的に誘導された機械応力の不均衡を利用するための手段を提供する。

0036

図14の方法400のステップ402は、硬化ツール108に固定的に取り付けられるバイアス要素130(図3)を有する硬化ツール108(図3)を提供することを含み得る。先ほど示されたように、バイアス要素130は、硬化ツールCTE110(図3)とは異なるバイアス要素CTE134(図3)を有し得る。例えば、バイアス要素CTE134は、硬化ツールCTE110よりも高くても低くてもよい。図2から図8において、バイアス要素130は、バイアス要素130の長さに沿って一定の断面136形状及びサイズを有する。一般的な一定の断面136形状及びサイズを有する硬化ツール108について、図2から図8に示されるバイアス要素130の構成は、硬化ツール108の長さ方向に沿った硬化ツール108の線形変位を生じ得る。

0037

しかしながら、硬化ツール108(図7)は、バイアス要素130(図7)が硬化ツール108の長さに沿って線形に又は非線形に変化する少なくとも1つのバイアス要素パラメーター132(図7)を有する実施形態で提供され得る。硬化ツール108の長さに沿って変化し得るバイアス要素パラメーター132の例は、バイアス要素CTE134、バイアス要素断面136(図7)、並びに/若しくはバイアス要素130剛性又はヤング係数を含むが、これらに限定されない。バイアス要素断面136は、断面サイズ及び/又は断面形状を含み得る。例えば、図7では、バイアス要素130は、バイアス要素幅140及びバイアス要素高さ138を有する一般的な長方形断面を含む。バイアス要素幅140及び/又はバイアス要素高さ138は、バイアス要素130の断面積を変更し、硬化ツール108の非線形加熱変位150(図12)を実現するために、バイアス要素130の長さに沿って変更され得る。バイアス要素断面136形状はまた、バイアス要素130の長さに沿っても変更され得る。例えば、バイアス要素130は、硬化ツール108を特定の歪んだ形状162(図12)に歪めるために、長方形から異なる断面形状、例えば、I型ビーム形状又は任意の他の形状などに変化する断面で提供され得る。

0038

バイアス要素パラメーター132(図6)は、処理温度において非線形である硬化ツール108の加熱変位150(図12)をもたらすために、硬化ツール108(図6)の長さに沿って非線形に変更され得る。このように、複合品170(図6)は、周囲温度まで冷却されると特定の設計通りの形状160(図13)をとる硬化複合品172(図11)をもたらす特定の歪んだ形状162(図12)で硬化し得る。例えば、バイアス要素パラメーター132のうちの1又は複数は、桁アセンブリ202(図6)の長さに沿って金属ストリップ186(図6)の先細の厚さから生じ得る硬化複合品172(図11)の非線形の熱的に誘導された応力に対応するために、硬化ツール108の長さに沿って非線形に変更され得る。

0039

さらにこの点に関して、ツーリングシステム100は、ツールベース114(図6)に固定的に取り付けられ得る2つ以上の別個のバイアス要素130(図6)を含み得る。バイアス要素130は、異種のバイアス要素パラメーター132を有し得る。例えば、異種のCTEを有する異なる材料で形成される2つ以上の別個のバイアス要素130は、エンドツーエンドで接合され、ツールベース114に固定的に取り付けられ得る。硬化ツール108(図6)及びバイアス要素130を設計された硬化温度又は処理温度まで加熱すると、非線形の加熱変位150(図12)は、複合品172の構成要素のうちの1又は複数の機械特性非線形外形の結果として硬化複合品172(図13)で発生し得る非線形の冷却変位350(図10)に対応するために、硬化ツール108で生成され得る。例えば、桁アセンブリ202(図6)の金属ストリップ186(図6)は、D型桁204(図6)の長さに沿って先細の厚さを有し得る。

0040

図14の方法400のステップ404は、硬化ツール108(図6)上又は内に複合品170(図6)を装着することを含み得る。複合品170は、異種の構成要素CTE176(図6)を有する2つ以上の構成要素174(図6)から成り得る。例えば、図6では、桁アセンブリ202の金属ストリップ186は、複合D型桁204の複合構成要素CTE176とは異なる金属構成要素CTE184を有し得る。しかしながら、複合品170は、限定されることなく、任意の材料で形成される構成要素174を含み得る。例えば、複合品170のうちの1又は複数は、限定されることなく、硬化されていない複合レイアップ、予め硬化された複合レイアップ、金属構成要素、接着剤、若しくは任意の種類の金属構成要素又は非金属構成要素を含み得る。

0041

図14の方法400のステップ406は、複合品170(図7)及び硬化ツール108(図7)を高温の硬化温度まで加熱することを含み得る。この点に関して、複合品170は、周囲温度、室温、又は他の温度で硬化ツール108上に又は内に装着され得る。硬化ツール108は、次にオートクレーブ(図示されず)内部に位置決めされ得、金属ストリップ186(図7)を複合D型桁204(図7)に接合するための接着剤188(図7)を硬化させるために必要な指定された硬化温度まで、温度が上昇し得る。しかしながら、硬化ツール108及び複合品170は、任意の手段によって加熱されてもよく、オートクレーブを使用しての加熱に限定されない。

0042

さらに、複合品170(図7)の硬化ツール108(図7)は、任意の温度に加熱されてもよく、接着剤188(図7)の硬化温度又は複合レイアップ178(図7)の硬化温度への加熱に限定されない。例えば、硬化ツール108及びバイアス要素130(図7)は、接着剤188又は複合レイアップ178の硬化温度よりも高い温度まで上昇し得、硬化ツール108に加熱変位150(図12)量の増加をもたらし得る。硬化ツール108に加熱変位150量の増加をもたらすことによって、硬化複合品172(図7)は、周囲温度まで冷却されると形状変化量の増加を受け得る。

0043

図14の方法400のステップ408は、硬化ツール108(図12)及び複合品170(図12)を、硬化ツール108の温度を硬化温度まで上昇させることに応じて、加熱変位150(図12)に関連付けられた歪んだ形状162(図12)に歪めることを含み得る。歪みは、バイアス要素CTE134に対する硬化ツールCTE110(図12)の差の結果として、硬化ツール108で発生し得る。例えば、図12は、硬化温度まで加熱されると、長さ方向112に沿って湾曲形状に歪む硬化ツール108を示す。

0044

図14の方法400のステップ410は、複合品170(図12)を歪んだ形状162(図12)で硬化させることを含み得る。図12では、複合品170が硬化温度である場合、金属ストリップ186と複合D型桁204との間の接着剤188が硬化し得る。実施形態において、複合品170は、指定された期間に指定された硬化温度で保持されると硬化し得る樹脂マトリックス(例えば、熱硬化性樹脂)、及び/又は熱可塑性樹脂のガラス転移温度未満の温度まで冷却されると凝固し得る樹脂マトリックス(例えば、熱可塑性樹脂)を有する硬化されていない複合レイアップ178(例えば、プリプレグ複合プライ)を含み得る。

0045

図14の方法400のステップ412は、硬化複合品172(図13)が硬化ツール108(図12)から取り外される、又は硬化複合品172が制御されない場合に、硬化複合品172が歪んだ形状162(例えば、硬化温度における)(図12)から設計された通りの形状160(例えば、周囲温度における)に変形するように、硬化複合品172(図13)を(例えば、周囲温度まで)冷却することを含み得る。例えば、図13は、金属ストリップ186及び複合D型桁204の異種のCTEによって引き起こされる熱的に誘導された応力のために、低い温度(例えば、周囲温度)まで冷却されると、実質的に真っすぐになる硬化桁アセンブリ202を示す。

0046

実施形態において、本明細書中に開示される方法は、ツーリングシステム100(図7)を使用して、任意の種類の構成要素、例えば、1又は複数の硬化されていない又は予め硬化された複合レイアップ178(例えば、複合D型桁204)など、並びに任意の金属構成要素、例えば、複合レイアップ178で積層され得る金属ストリップ186(図7)などから、ヘリコプターローターブレード190(図7)を形成することを含み得る。しかしながら、ツーリングシステム100は、異種の構成要素CTE176(図7)を含む2つ以上の構成要素174(図7)を有する様々な異なる複合品170(図7)のうちの任意の1つを形成するために実施され得、ローターブレード190を形成することに限定されない。

0047

図示されない実施形態において、加熱変位150を引き起こし、複合品170の硬化を可能にするために、硬化ツール108及びバイアス要素130を高温まで加熱した後に、硬化複合品172が、屈曲形状であり得る最終的な設計通りの形状への変形を受けるように、硬化ツール108及びバイアス要素130が構成され得る。例えば、図には示されていないが、硬化ツール108及びバイアス要素130は、加熱に先立ち、硬化されていない複合品170を屈曲形状に保持するように初期に構成され得る。硬化ツール108及びバイアス要素130は、高温の硬化温度まで加熱され得、硬化ツール108及びバイアス要素130が、歪んだ形状、例えば、真っすぐな形状などへの加熱変位を受けることになる。周囲温度まで冷却されると、硬化複合品172は、屈曲形状をとり得る。

0048

本発明のさらなる修正及び改良は、当業者には明らかであろう。したがって、本明細書に記載され、示される部分の特定の組み合わせは、本開示のある特定の実施形態を表すことを意図するのみであり、本開示の精神及び範囲内にある代替的な実施形態又は装置を限定するものではない。

0049

代替的実施形態が、以下のように主張され得る。

0050

A1.
ツーリングシステムであって、
硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、異種の構成要素CTE(176)を有する2つ以上の構成要素(174)で形成される複合品(170)を硬化させるために構成される硬化ツール(108)、
前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられ、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有するバイアス要素(130)、並びに
前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の組み合わせは、加熱されると、前記硬化ツール(108)で加熱変位を引き起こし、前記複合品(170)は、冷却されると、前記硬化複合品(172)が実質的に設計通りの形状(160)をとるように、歪んだ形状(162)で硬化されるように構成されるバイアス要素(130)
を備える、ツーリングシステム。

0051

A2.
前記バイアス要素(130)は、前記加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)と方向(154)が実質的に対向するような位置で前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられる、A1に記載のツーリングシステム(100)。

0052

A3.
前記バイアス要素(130)は、前記加熱変位(150)が、前記非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の前記冷却変位(350)と大きさ(152)が実質的に等しいように構成される、A1又はA2に記載のツーリングシステム(100)。

0053

A4.
前記加熱変位(150)は、前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って湾曲(164)を備える、A1からA3の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0054

A5.
前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツール(108)の長さに沿って変化する少なくとも1つのバイアス要素パラメーター(132)を有し、前記バイアス要素パラメーター(132)は、
前記バイアス要素CTE(134)、
バイアス要素断面(136)、及び
バイアス要素(130)剛性
のうちの少なくとも1つを含む、A1からA4の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0055

A6.
前記バイアス要素パラメーター(132)は、前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って非線形に変化する、A1からA5の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0056

A7.
前記バイアス要素(130)は、異種のバイアス要素パラメーター(132)を有する前記バイアス要素(130)のうちの少なくとも2つを備え、
前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツール(108)において非線形の加熱変位(150)を生成するように構成される、A1からA6の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0057

A8.
前記硬化ツール(108)を支持するための支持フレーム(102)であって、前記硬化ツール(108)の移動を前記加熱変位(150)と関連付けられた方向(154)に限定するように構成される支持フレーム(102)をさらに備える、A1からA7の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0058

A9.
前記硬化ツール(108)は、ヘリコプターローターブレード(190)の桁アセンブリ(204)のための硬化ツール(108)を備え、
前記複合品(170)の前記構成要素(174)は、複合レイアップCTE(180)を有する複合レイアップ(178)、及び前記複合レイアップCTE(180)とは異なる金属構成要素CTE(184)を有する金属構成要素(182)を備える、A1からA8の何れか一項に記載のツーリングシステム(100)。

0059

A10.
ツーリングシステム(100)であって、
硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、異種の構成要素CTE(176)を有する2つ以上の構成要素(174)で形成される複合品(170)を硬化させるために構成される硬化ツール(108)、
前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられ、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有するバイアス要素(130)、
前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の組み合わせは、硬化温度まで加熱されると、前記硬化ツール(108)で加熱変位(150)を引き起こし、前記複合品(170)は、周囲温度まで冷却されると、前記硬化複合品(172)が、制御されない場合には、実質的に設計通りの形状(160)をとるように、歪んだ形状(162)で硬化されるように構成されるバイアス要素(130)、並びに
前記加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)に方向(154)が実質的に対向するような位置で前記硬化ツール(108)に固定的に取り付けられるバイアス要素(130)
を備える、ツーリングシステム(100)。

0060

A11.
複合品(170)を製造する方法であって、
硬化ツール(108)に固定的に取り付けられるバイアス要素(130)を有する硬化ツール(108)を提供することであって、前記硬化ツール(108)は、硬化ツール熱膨張係数(CTE)(110)を有し、前記バイアス要素(130)は、前記硬化ツールCTE(110)とは異なるバイアス要素CTE(134)を有する、硬化ツール(108)を提供すること、
複合品(170)を前記硬化ツール(108)上に装着することであって、前記複合品(170)は、異種の構成要素CTE(176)を有する構成要素(174)から成る、複合品(170)を装着すること、
前記複合品(170)及び前記硬化ツール(108)を硬化温度まで加熱すること、
前記硬化ツールCTE(110)及び前記バイアス要素CTE(134)の差のために、前記硬化ツール(108)の前記温度を前記硬化温度まで上昇させることに応じて、前記硬化ツール(108)を歪んだ形状(162)に歪めること、
前記複合品(170)を前記歪んだ形状(162)で硬化させること、並びに
前記硬化複合品(172)が歪んだ形状(162)から設計通りの形状(160)に変形するように、前記硬化複合品(172)を冷却すること
を含む、方法。

0061

A12.
前記硬化複合品(172)の加熱変位(150)が、非バイアス硬化ツール(302)上で硬化される硬化複合品(370)の冷却変位(350)に方向(154)が実質的に対向するような位置で、前記硬化ツール(108)に取り付けられるバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、A11に記載の方法。

0062

A13.
前記加熱変位(150)が、前記冷却変位(350)と大きさ(152)が実質的に等しくなるような位置で前記硬化ツール(108)に取り付けられるバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、A11又はA12に記載の方法。

0063

A14.
前記硬化ツール(108)の長さ方向(112)に沿って変化するバイアス要素パラメーター(132)を有するバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含み、前記バイアス要素パラメーター(132)は、
前記バイアス要素CTE(134)、
バイアス要素断面(136)、及び
バイアス要素(130)剛性
のうちの少なくとも1つを含む、A11からA13の何れか一項に記載の方法。

0064

A15.
前記硬化ツール(108)の前記長さ方向(112)に沿って非線形に変化するバイアス要素パラメーター(132)を有するバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、A11からA14の何れか一項に記載の方法。

0065

A16.
前記硬化ツール(108)において非線形の加熱変位(150)を生成するように構成される異種のバイアス要素パラメーター(132)を有する少なくとも2つのバイアス要素(130)から形成されるバイアス要素(130)を、前記硬化ツール(108)に提供するステップをさらに含む、A11からA15の何れか一項に記載の方法。

0066

A17.
前記硬化ツール(108)及び前記複合品(170)が、前記硬化温度まで加熱されると、前記歪んだ形状(162)に湾曲することを可能にするステップ、並びに
前記複合品(170)が、周囲温度まで冷却されると、設計通りの形状(160)まで実質的に真っすぐになることを可能にするステップ
をさらに含む、A11からA16の何れか一項に記載の方法。

0067

A18.
前記複合品(170)を前記硬化ツール(108)上に装着するステップは、
硬化されていない複合レイアップ(178)、予め硬化された複合レイアップ(178)、金属構成要素(182)、及び接着剤(188)のうちの少なくとも1つの構成要素(174)を前記硬化ツール(108)上に装着することを含む、A11からA17の何れか一項に記載の方法。

0068

A19.
前記複合品(170)を硬化させるステップは、
前記構成要素(174)の樹脂マトリックスを硬化させること、及び
前記構成要素(174)を接合するための接着剤(188)を硬化させること
のうちの少なくとも1つを含む、A11からA18の何れか一項に記載の方法。

0069

A20.
前記硬化ツール(108)を使用して、複合レイアップ(178)及び前記硬化ツール(108)に前記複合レイアップ(178)とともに含まれる金属構成要素(182)からヘリコプターローターブレード(190)を形成するステップをさらに含む、A11からA19の何れか一項に記載の方法。

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