JP2017193123A

JP2017193123A - 複合材料成形装置及び複合材料成形方法

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Publication number: JP2017193123A
Application number: JP2016085261A
Authority: JP
Inventors: 信幸神原; Nobuyuki Kamihara; 阿部　俊夫; Toshio Abe; 俊夫阿部
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-21
Also published as: EP3431274A4; BR112018071528A2; JP6697819B2; WO2017183467A1; EP3431274B1; US20190118488A1; EP3431274A1

Abstract

【課題】熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形する複合材料成形装置及び複合材料成形方法を提供すること。
【解決手段】複合材料成形装置１０は、複合材料成形装置１０は、加圧部１２と、加熱部１４と、移動機構１６と、制御部１８と、を有し、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料２０を、所定の大きさ及び所定の形状に成形しつつ、軟化状態または半硬化状態から硬化状態に加工する。加圧部１２は、複合材料２０の所定の領域を加圧する。加熱部１４は、加圧部１２で加圧された複合材料２０の所定の領域に磁場を印加して、複合材料２０の所定の領域を加熱する。移動機構１６は、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置と、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させることで、加圧領域及び加熱領域を同期して移動させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複合材料成形装置及び複合材料成形方法に関する。

軽量性及び高い強度を有する材料には、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料が知られている。複合材料は、航空機、自動車及び船舶等に用いられている。複合材料を製造する方法としては、強化繊維のシートと熱硬化性樹脂のシートとを積層し、積層したシートに磁場を印加して加熱する方法が知られている（特許文献１参照）。

特開２０１４−０３４１６２号公報

特許文献１の方法では、熱硬化性樹脂が加熱される際に内部に発生するガスを、積層したシートの内部から除去しきれない。積層したシートの内部から除去しきれないガスは、熱硬化性樹脂の強度を低下させる。そのため、特許文献１の方法では、高い強度を有する複合材料を製造することが困難であるという問題があった。

熱可塑性樹脂の内部に発生するガスを除去するために、オートクレーブを用いて複合材料を製造する方法が知られている。この方法では、複合材料としてのプリプレグを用いて、複合材料の製造方法における準備工程である、積層工程と、デバルク工程と、バギング工程と、を経る必要がある。積層工程は、複合材料のプリプレグを積層する工程である。デバルク工程は、複合材料のプリプレグを数枚ごとに空気を抜く工程である。バギング工程は、空気を抜いた複合材料のプリプレグをバギングフィルム内に収容し、バギングフィルムの内部を真空に引く工程である。そのため、この方法では、工程数が多く、工程にかかる時間が長いので、非効率であるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形する複合材料成形装置及び複合材料成形方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、複合材料成形装置は、磁場に対して透明な第１部材及び第２部材を含み、前記第１部材と前記第２部材との間に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料の所定の領域を挟んで加圧する加圧部と、前記加圧部で加圧された前記複合材料の前記所定の領域に磁場を印加して、前記複合材料の前記所定の領域を加熱する加熱部と、を有することを特徴とする。

この構成によれば、大気中で、複合材料を加圧しつつ、加熱することができるため、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形することができる。この構成によれば、複合材料の製造工程において、積層工程、デバルク工程及びバギング工程といった準備工程を経なくてもよいことから、複合材料を効率よく成形することができる。

この複合材料成形装置の構成において、前記複合材料に対する前記第１部材または前記第２部材の相対的な位置と、前記複合材料に対する前記加熱部の相対的な位置と、を同期して変化させることで、前記加圧部が加圧する加圧領域及び前記加熱部が加熱する加熱領域を、前記複合材料において同期して移動させる移動機構をさらに有することが好ましい。この構成によれば、複合材料の大きさや形状に関わらず、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形することができる。

移動機構を有する複合材料成形装置の構成において、前記移動機構は、前記加圧領域及び前記加熱領域を、前記複合材料における中央領域から外周領域へ移動させることが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスをより好適に除去することができる。

移動機構を有する複合材料成形装置の構成において、前記移動機構は、前記複合材料に対して、前記第１部材または前記第２部材と、前記加熱部と、を移動させてもよい。あるいは、移動機構を有する構成において、移動機構は、前記第１部材または前記第２部材と、前記加熱部と、に対して、前記複合材料を移動させてもよい。これらの構成によれば、複合材料の大きさや形状に応じて、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形することができる。

これらの複合材料成形装置の構成において、前記第１部材または前記第２部材は、前記複合材料と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパを有することが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスをより好適に除去することができる。

これらの複合材料成形装置の構成において、前記加熱部は、９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加することが好ましい。この構成によれば、複合材料を効率よく加熱することができる。

これらの複合材料成形装置の構成において、前記第１部材及び前記第２部材は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びセラミックスの少なくとも一方を含むことが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料に効率よく磁場を印加することができる。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、複合材料成形方法は、磁場に対して透明な第１部材と第２部材との間に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料の所定の領域を挟んで加圧する加圧ステップと、前記加圧ステップで加圧した前記複合材料の前記所定の領域に磁場を印加して、前記複合材料の前記所定の領域を加熱する加熱ステップと、を有することを特徴とする。

この複合材料成形方法の構成において、前記加圧ステップで加圧する加圧領域及び前記加熱ステップで加熱する加熱領域を、前記複合材料において同期して移動させる移動ステップをさらに有することが好ましい。この構成によれば、複合材料の大きさや形状に関わらず、複合材料の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形することができる。

移動ステップを有する複合材料成形方法の構成において、前記移動ステップでは、前記加圧領域及び前記加熱領域を、前記複合材料の中央領域から外周領域へ移動させることが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスをより好適に除去することができる。

移動ステップを有する複合材料成形方法の構成において、前記移動ステップでは、前記複合材料に対して、前記第１部材または前記第２部材と、前記複合材料に磁場を印加する加熱部と、を移動させてもよい。あるいは、前記移動ステップでは、前記第１部材または前記第２部材と、前記複合材料に磁場を印加する加熱部と、に対して、前記複合材料を移動させてもよい。これらの構成によれば、複合材料の大きさや形状に応じて、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形することができる。

これらの複合材料成形方法の構成において、前記第１部材または前記第２部材は、前記複合材料と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパを有することが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスをより好適に除去することができる。

これらの複合材料成形方法の構成において、前記加熱ステップでは、前記複合材料の前記所定の領域に９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加することが好ましい。この構成によれば、複合材料を効率よく加熱することができる。

これらの複合材料成形方法の構成において、前記第１部材及び前記第２部材は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びセラミックスの少なくとも一方を含むことが好ましい。この構成によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料に効率よく磁場を印加することができる。

本発明によれば、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料を効率よく成形する複合材料成形装置及び複合材料成形方法を提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合材料成形装置の概略構成図である。図２は、加熱部が複合材料を加熱する際の時間と複合材料の温度との関係の一例を示すグラフである。図３は、加熱部が複合材料を加熱する際の複合材料における温度分布の一例を示す図である。図４は、加圧領域の移動経路の一例を示す図である。図５は、加熱領域の移動経路の一例を示す図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係る複合材料成形方法のフローチャートである。図７は、本発明の第２の実施形態に係る複合材料成形装置の概略構成図である。図８は、本発明の第３の実施形態に係る複合材料成形装置の概略構成図である。図９は、本発明の第３の実施形態に係る複合材料成形装置における第１部材を、複合材料側から見た図である。図１０は、本発明の第４の実施形態に係る複合材料成形装置の概略構成図である。図１１は、本発明の第４の実施形態に係る複合材料成形装置における第１部材を、複合材料側から見た図である。図１２は、本発明の第５の実施形態に係る複合材料成形装置の概略構成図である。図１３は、本発明の第５の実施形態に係る複合材料成形装置において、加圧領域及び加熱領域を移動させた場合の一例を示す概略構成図である。

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、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る。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る複合材料成形装置１０の概略構成図である。図１に示す複合材料成形装置１０は、加圧部１２と、加熱部１４と、移動機構１６と、制御部１８と、を有する。複合材料成形装置１０は、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料２０を、所定の大きさ及び所定の形状に成形しつつ、軟化状態または半硬化状態から硬化状態に加工する。

複合材料２０は、第１の実施形態では、複合材料成形装置１０において、鉛直方向である図１のＺ方向に沿う方向に直交し、第１水平方向である図１のＸ方向及び図３から図５に示されるＹ方向を含む水平面に沿って延びる平板形状に配置され、成形される。詳細には、複合材料２０は、後述する強化繊維が図１のＸ方向及び図３から図５に示されるＹ方向を含む水平面に沿って延びるように配置され、成形される。複合材料２０は、第１の実施形態では、上面２０ａと、下面２０ｂとを有する。上面２０ａは、複合材料成形装置１０において、鉛直方向上側の方向である図１の＋Ｚ方向に向けられている。下面２０ｂは、複合材料成形装置１０において、鉛直方向下側の方向である図１の−Ｚ方向に向けられている。本発明では、複合材料２０は、平板形状に限定されず、以降の実施形態で述べるように、曲線を有する複雑な形状でもよい。

複合材料２０に含まれる強化繊維は、電気伝導性を有するので、磁場と反応して内部に渦電流を発生させる。複合材料２０に含まれる強化繊維は、内部に渦電流が発生することで、強化繊維自体の電気抵抗によって発熱する。複合材料２０に含まれる強化繊維で発生した熱は、複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂に伝えられる。すなわち、複合材料２０は、磁場と反応して発熱する複合材料である。複合材料２０に含まれる強化繊維は、図１のＸ方向及び図３から図５に示されるＹ方向を含む水平面に沿って延びている。複合材料２０は、軽量性及び高い強度を有する。複合材料２０に含まれる強化繊維は、第１の実施形態では炭素繊維が例示されるが、これに限定されることはなく、その他の金属繊維でもよい。複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂は、第１の実施形態ではエポキシ系樹脂を有する樹脂が例示される。複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂がエポキシ系樹脂を有する場合、さらに軽量性及びさらに高い強度を有するので、好ましい。

加圧部１２は、複合材料２０の所定の領域を加圧する。加圧部１２は、第１部材２２と、第２部材２４と、を含む。第１部材２２は、−Ｚ方向に平面２２ａを有する。第１部材２２は、平面２２ａで、複合材料２０の上面２０ａの所定の領域に接触して、複合材料２０の所定の領域に−Ｚ方向の圧力をかける。第２部材２４は、固定して設置されている。第２部材２４は、＋Ｚ方向に平面２４ａを有する。第２部材２４は、平面２４ａで、複合材料２０の下面２０ｂの全面に接触して、複合材料２０を＋Ｚ方向に支持する。このように、加圧部１２は、第１部材２２の平面２２ａと第２部材２４の平面２４ａとの間に、複合材料２０の所定の領域を挟んで加圧する。加圧部１２は、第１の実施形態では、第１部材２２の平面２２ａと第２部材２４の平面２４ａとの間に、複合材料２０の所定の領域を挟んで加圧するので、複合材料２０を平板形状に成形する。加圧部１２は、平面２２ａと接触する複合材料２０の上面２０ａの領域を加圧する。加圧部１２が加圧する領域を、以下においては加圧領域と称する。加圧領域の水平面に沿った方向における面積は、平面２２ａの面積の程度である。加圧部１２は、複合材料２０の加圧領域を２００ｋＰａ以上８００ｋＰａ以下の範囲内で加圧することが好ましく、３００ｋＰａ以上６００ｋＰａ以下の範囲内で加圧することがより好ましい。

加圧部１２は、第１の実施形態では、加圧シリンダ２６を含む。第１部材２２は、＋Ｚ方向に加圧シリンダ２６が接続されている。第１部材２２は、加圧シリンダ２６に＋Ｚ方向から支持されている。加圧シリンダ２６は、−Ｚ方向に第１部材２２が設置されている。加圧シリンダ２６は、制御部１８に電気的に接続されている。加圧シリンダ２６は、制御部１８の制御に基づいて、第１部材２２が複合材料２０の所定の領域にかける圧力を変更する。加圧シリンダ２６は、移動機構１６に接続及び支持されている。加圧シリンダ２６は、移動機構１６の駆動により、加圧シリンダ２６に接続されている第１部材２２とともに、複合材料２０に対して相対的に移動する。

第１部材２２及び第２部材２４は、いずれも磁場に対して透明な材料で構成されている。すなわち、第１部材２２及び第２部材２４は、いずれも磁場にほとんど反応せず、磁場に応じてほとんど渦電流を発生させない材料で構成されている。そのため、第１部材２２及び第２部材２４は、いずれも磁場に対して透明である。すなわち、第１部材２２及び第２部材２４は、いずれも磁場にほとんど反応せず、磁場に応じてほとんど渦電流を発生させない。第１部材２２及び第２部材２４は、第１の実施形態では、いずれも、磁場に対して透明な材料として例示されるＰＥＥＫ樹脂及びセラミックス樹脂の少なくとも一方を含むことが好ましい。第１部材２２及び第２部材２４は、ＰＥＥＫ樹脂及びセラミックス樹脂の少なくとも一方を含む場合、磁場に対する透明性、耐圧性及び耐熱性が高いため、好ましい。

加熱部１４は、加圧部１２で加圧された複合材料２０の所定の領域に磁場を印加して、複合材料２０の所定の領域を加熱する。加熱部１４は、複合材料２０の所定の領域を加熱することで、複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂を硬化状態に加工して、複合材料２０を加圧部１２により成形された形状に固定する。加熱部１４は、第１の実施形態では、複合材料２０に対して磁場を発生させる直径Ｒのコイルが例示される。加熱部１４は、コイルの中心軸が複合材料２０の延びる方向と直交する方向に沿って延びている。すなわち、加熱部１４は、コイルの中心軸がＺ方向に沿って延びている。加熱部１４は、加熱部１４の＋Ｚ方向の端部が複合材料２０の下面２０ｂと距離ｄを離間して配置されている。距離ｄは、１．５ｃｍが例示される。直径Ｒは、１５ｃｍが例示される。

加熱部１４は、制御部１８と電気的に接続されている。加熱部１４は、制御部１８から電力を供給され、制御部１８の制御に基づいて、磁場を発生させる。加熱部１４は、中心軸の方向に沿って、すなわち複合材料２０の延びる面と直交する方向に沿って、磁力線Ｍを含む磁場を発生させる。加熱部１４は、中心軸の方向に沿って磁場を発生させることで、すなわち複合材料２０の延びる面と直交する方向に沿って磁場を発生させることで、複合材料２０を加熱する。加熱部１４は、加熱部１４の＋Ｚ方向の端部が＋Ｚ方向に対向する複合材料２０の領域を加熱する。加熱部１４が加熱する領域を、以下においては加熱領域と称する。加熱領域の水平面に沿った方向における面積は、直径Ｒの円の面積の程度である。加熱部１４は、複合材料２０の加熱領域に９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加することが好ましい。

加熱部１４は、複合材料２０の延びる面と直交する方向に沿って磁場を発生させることで、複合材料２０に含まれる強化繊維が延びる方向と直交する方向に沿って磁場を発生させる。複合材料２０に含まれる強化繊維は、複合材料２０の強化繊維が延びる方向と直交する方向に沿った磁場が印加された場合、最も効率よく発熱する。そのため、加熱部１４は、複合材料２０の強化繊維が延びる方向と直交する方向に沿って磁場を発生させることが好ましい。

移動機構１６は、加圧部１２の加圧シリンダ２６のうち、第１部材２２が設けられている側と反対側と、接続されている。移動機構１６は、加熱部１４のうち、複合材料２０に対向する側と反対側と、接続されている。移動機構１６は、制御部１８と電気的に接続されている。移動機構１６は、ロボットアーム及びガイドレール式駆動装置が例示されるが、これに限定されず、水平面の方向に沿って移動可能に把持する周知の駆動装置が適用される。移動機構１６は、制御部１８の制御により、加圧シリンダ２６を介して第１部材２２を水平面の方向に沿って移動させる。これにより、移動機構１６は、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置を変化させる。移動機構１６は、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置を変化させることで、加圧領域を移動させる。移動機構１６は、制御部１８の制御により、加熱部１４を水平面の方向に沿って移動させる。これにより、移動機構１６は、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置を変化させる。移動機構１６は、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置を変化させることで、加熱領域を移動させる。

移動機構１６は、制御部１８の制御により、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置と、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させる。移動機構１６は、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置と、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させることで、加圧領域及び加熱領域を同期して移動させる。

制御部１８は、加圧部１２の加圧シリンダ２６と、電気的に接続されている。制御部１８は、加熱部１４と、電気的に接続されている。制御部１８は、移動機構１６と電気的に接続されている。制御部１８は、加圧シリンダ２６を制御することで、加圧部１２を制御する。制御部１８は、加圧部１２を制御することで、加圧部１２が加圧領域に加える圧力を制御する。制御部１８は、加熱部１４を制御する。制御部１８は、加熱部１４を制御することで、加熱領域に印加する磁場を制御する。制御部１８は、移動機構１６を制御する。制御部１８は、移動機構１６を制御することで、加圧部１２による加圧領域の経路及び加熱部１４による加熱領域の経路を制御する。制御部１８は、移動機構１６を制御することで、加圧領域の経路と加熱領域の経路とを同期させることができる。制御部１８は、複合材料２０において加圧及び加熱をする予定の全ての領域が加圧及び加熱されたかどうかを、随時判定することができる。

制御部１８は、記憶部と、処理部と、を備える。記憶部は、例えばＲＡＭ、ＲＯＭ及びフラッシュメモリー等の記憶装置を有し、処理部により処理されるソフトウェア・プログラム及びこのソフトウェア・プログラムにより参照されるデータ等を記憶する。また、記憶部は、処理部が処理結果等を一時的に記憶する記憶領域としても機能する。処理部は、記憶部からソフトウェア・プログラム等を読み出して処理することで、ソフトウェア・プログラムの内容に応じた機能を発揮する。

図２は、加熱部１２が複合材料２０を加熱する際の時間と複合材料２０の温度との関係の一例を示すグラフである。加熱部１２は、図２に示すように、加熱開始時刻ｔ_ｓから加熱終了時刻ｔ_ｆまでの数秒程度で、複合材料２０を３０℃程度から３００℃程度まで昇温することができる。加熱部１２は、複合材料２０の具体的な組成、例えば複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂の組成に応じて、複合材料２０の加熱温度、昇温速度、及び加熱時間を、それぞれ変更することができる。

図３は、加熱部１２が複合材料２０を加熱する際の複合材料２０における温度分布の一例を示す図である。図３は、鉛直方向上側から、すなわち図１の＋Ｚ方向から、複合材料２０を見た図である。図３のＸ方向は、図１と共通である。図３のＹ方向は、Ｘ方向及び図１のＺ方向と直交する方向であり、水平面に含まれる方向である。複合材料２０の温度分布は、図３に示すように、加熱部１２の加熱領域の中心である加熱中心領域Ｈにおける温度が最も高く、加熱中心領域Ｈから少しでも離れると温度が低くなるという分布である。加熱部１２は、図３に示す温度分布からわかるように、複合材料２０の加熱領域及びその近傍のみを含む局所領域を集中的かつ選択的に加熱することができる。

図４は、加圧領域の移動経路２８ａの一例を示す図である。図４は、図３と同様に、鉛直方向上側から、すなわち図１の＋Ｚ方向から、複合材料２０を見た図である。移動経路２８ａは、加圧領域の中心点の経路を曲線で結んだものである。移動経路２８ａは、複合材料２０の中央領域から外周領域へ向かっている。詳細には、移動経路２８ａは、複合材料２０の中心点から、加圧領域に隙間を作らないように、螺旋状に外周領域へ向かっている。移動経路２８ａは、＋Ｚ方向から見ると、移動機構１６が第１部材２２の平面２２ａの中心点を移動させる経路を曲線で結んだものと重なる。移動機構１６は、第１部材２２の平面２２ａの中心点を移動経路２８ａに沿って複合材料２０の中央領域から外周領域へ移動させることで、加圧領域の中心点を複合材料２０の中央領域から外周領域へ移動させる。

図５は、加熱領域の移動経路２８ｂの一例を示す図である。図５は、図３及び図４と同様に、鉛直方向上側から、すなわち図１の＋Ｚ方向から、複合材料２０を見た図である。移動経路２８ｂは、加熱領域の中心点の経路を曲線で結んだものである。移動経路２８ｂは、複合材料２０の中央領域から外周領域へ向かっている。詳細には、移動経路２８ｂは、複合材料２０の中心点から、加熱領域に隙間を作らないように、螺旋状に外周領域へ向かっている。移動経路２８ｂは、＋Ｚ方向から見ると、移動機構１６が加熱部１４の中心軸を移動させる経路を曲線で結んだものと重なる。移動機構１６は、加熱部１４の中心軸を移動経路２８ｂに沿って複合材料２０の中央領域から外周領域へ移動させることで、加熱領域の中心点を複合材料２０の中央領域から外周領域へ移動させる。

加圧領域の移動経路２８ａと、加熱領域の移動経路２８ｂとは、＋Ｚ方向から見ると、互いに重なっている。移動機構１６は、第１部材２２の平面２２ａの中心点を移動経路２８ａに沿って、加熱部１４の中心軸を移動経路２８ｂに沿って、複合材料２０の中央領域から外周領域へ同期して移動させる。これにより、移動機構１６は、加圧領域及び加熱領域を、複合材料２０の中央領域から外周領域へ同期して移動させる。

以上のような構成を有する第１の実施形態に係る複合材料成形装置１０の作用について以下に説明する。図６は、本発明の第１の実施形態に係る複合材料成形方法のフローチャートである。第１の実施形態に係る複合材料成形装置１０によって実行される処理方法である第１の実施形態に係る複合材料成形方法について、図６を用いて説明する。第１の実施形態に係る複合材料成形方法は、図６に示すように、加圧ステップＳ１２と、加熱ステップＳ１４と、加熱済領域確認ステップＳ１６と、移動ステップＳ１８と、を有する。以下においては、加圧ステップＳ１２、加熱ステップＳ１４、加熱済領域確認ステップＳ１６及び移動ステップＳ１８を、それぞれ単に、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１６及びステップＳ１８と称する。

強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料２０が、加圧部１２の第２部材２４の平面２４ａの上に、水平面に沿って延びる平板形状に配置される。加圧部１２は、制御部１８の制御に基づいて、複合材料２０の上面２０ａの所定の領域に第１部材２２の平面２２ａを接触させて、加圧シリンダ２６を介して第１部材２２を複合材料２０の上面２０ａの所定の領域に押し付けることで、複合材料２０の所定の領域を加圧する（ステップＳ１２）。最初のステップＳ１２では、加圧部１２は、複合材料２０の上面２０ａの中央領域に第１部材２２の平面２２ａを接触させて、加圧シリンダ２６を介して第１部材２２を複合材料２０の上面２０ａの中央領域に押し付けることで、複合材料２０の中央領域を加圧することが好ましい。すなわち、最初のステップＳ１２では、加圧部１２による加圧領域を複合材料２０の中央領域に設定することが好ましい。

加熱部１４は、制御部１８の制御に基づいて、ステップＳ１２において加圧部１２で加圧された複合材料２０における所定の領域である加圧領域に磁場を印加することで、複合材料２０における所定の領域である加圧領域を加熱する（ステップＳ１４）。加熱部１４は、複合材料２０における加圧領域を加熱することで、複合材料２０における加圧領域に含まれる熱硬化性樹脂を硬化状態に加工する。ステップＳ１４では、加熱部１４による加熱領域は、加圧領域に完全に重ねられて設定されている。最初のステップＳ１４では、最初のステップＳ１２における加圧領域に同期して、加熱部１４は、複合材料２０の下面２０ｂの中央領域にＺ方向に対向することで、複合材料２０の中央領域を加熱することが好ましい。すなわち、最初のステップＳ１４では、加熱領域を複合材料２０の中央領域に設定することが好ましい。

制御部１８は、複合材料２０において加圧及び加熱をする予定の全ての領域が加圧及び加熱されたかどうかを、判定する（ステップＳ１６）。複合材料成形装置１０は、制御部１８が複合材料２０において加圧及び加熱をする予定の全ての領域が加圧及び加熱されていないと判定した場合（ステップＳ１６でＮｏ）、処理をステップＳ１８に進める。

移動機構１６は、制御部１８の制御に基づいて、複合材料２０に対する第１部材２２の相対的な位置と、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させることで、加圧領域及び加熱領域を同期して移動させる（ステップＳ１８）。詳細には、移動機構１６は、加圧シリンダ２６を介して第１部材２２を複合材料２０に対して移動させることで、加圧領域を移動させる。移動機構１６は、加熱部１２を複合材料２０に対して移動させることで、加熱領域を移動させる。移動機構１６は、制御部１８で加圧及び加熱がされていないと判定された領域に、加圧領域及び加熱領域を移動させる。ステップＳ１８の後、複合材料成形装置１０は、ステップＳ１８で移動した加圧領域及び加熱領域において、ステップＳ１２及びステップＳ１４の処理を施す。

複合材料成形装置１０は、制御部１８が複合材料２０において加圧及び加熱をする予定の全ての領域が加圧及び加熱されたと判定するまで、ステップＳ１８、ステップＳ１２及びステップＳ１４を繰り返す。複合材料成形装置１０は、制御部１８が複合材料２０において加圧及び加熱をする予定の全ての領域が加圧及び加熱されたと判定した場合（ステップＳ１６でＹｅｓ）、処理を終了させる。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、以上のように、複合材料２０を加圧しつつ、加熱することができるため、加圧によって熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去することができて、加熱によりガスが除去された状態で複合材料２０を効率よく成形することができる。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、大気中で、複合材料２０の加圧及び加熱をすることができるため、複合材料２０の製造工程において、オートクレーブを用いて複合材料２０を製造する際には必須だった積層工程、デバルク工程及びバギング工程といった準備工程を経なくてもよいことから、複合材料を効率よく成形することができる。そのため、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、複合材料２０の成形に係る手間及びコストを大幅に低減することができる。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６により、加圧領域及び加熱領域を、複合材料２０における中央領域から外周領域へ移動させている。そのため、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、複合材料２０に含まれる熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを、複合材料２０の軟化状態の熱硬化性樹脂の内部を伝って、複合材料２０の中央領域から外周領域へ押し出すように除去することができる。すなわち、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスをより好適に除去することができる。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６により、加圧部１２の第１部材２２と、加熱部１４とを複合材料２０に対して移動させることで、加圧領域及び加熱領域を移動させている。そのため、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、複合材料２０の大きさや形状に応じて、加圧領域及び加熱領域の移動経路を容易に設定できる。したがって、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、複合材料２０の大きさや形状に応じて、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料２０を効率よく成形することができる。

なお、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６が制御部１８の制御に基づいて、加圧領域及び加熱領域を移動させているが、これに限定されない。複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６を手動で制御することで、加圧領域及び加熱領域を移動させてもよい。

なお、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６により加圧部１２の第１部材２２を移動させることで、加圧領域を移動させているが、これに限定されない。複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、移動機構１６により、第１部材２２及び第２部材２４の大きさ、形状及び配置される位置に応じて、第２部材２４を移動させることで加圧領域を移動させてもよく、第１部材及び第２部材を移動させることで加圧領域を移動させてもよい。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、加熱部１４で、複合材料２０に９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加する。そのため、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、複合材料２０を効率よく加熱することができる。

複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、第１部材２２及び第２部材２４がポリエーテルエーテルケトン樹脂及びセラミックスの少なくとも一方を含むこととしている。そのため、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、磁場に対する透明性、耐圧性及び耐熱性が高い第１部材２２及び第２部材２４で複合材料２０を挟んで加圧するので、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去しつつ、複合材料２０に効率よく磁場を印加することができる。

なお、複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、加圧部１２に加圧シリンダ２６が含まれているが、これに限定されない。複合材料成形装置１０及び複合材料成形装置１０による複合材料成形方法は、加圧部１２が加圧シリンダ２６を含まず、第１部材２２の自重で複合材料２０を加圧してもよい。

［第２の実施形態］
図７は、本発明の第２の実施形態に係る複合材料成形装置３０の概略構成図である。複合材料成形装置３０は、複合材料成形装置１０において、加圧部１２が加圧部３２に変更され、移動機構１６が移動機構３６に変更されたものである。複合材料成形装置３０は、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。

加圧部３２は、図７に示すように、加圧部１２において、第２部材２４が第２部材３４に変更されたものである。第２部材３４は、基本的には第２部材２４と同様の構成及び性質を有するが、複合材料４０よりも水平面に沿った方向に延びておらず、複合材料成形装置３０によって加工される複合材料４０の下面４０ｂの一部のみに接触する点が、第２部材２４と異なる。第２部材３４は、＋Ｚ方向に平面３４ａを有する。第２部材３４は、平面３４ａで、複合材料４０の下面４０ｂの一部に接触して、複合材料４０の一部を＋Ｚ方向に支持する。第１部材２２は、平面２２ａで、複合材料４０の上面４０ａの所定の領域に接触して、複合材料４０の所定の領域に−Ｚ方向の圧力をかける。加圧部３２は、第１部材２２の平面２２ａと第２部材３４の平面３４ａとの間に、複合材料４０の所定の領域を挟んで加圧する。加圧部３２は、平面２２ａと接触する複合材料４０の上面４０ａの領域を加圧する。加圧部３２が加圧する領域である加圧領域の水平面に沿った方向における面積は、平面２２ａの面積の程度である。

加圧部３２に含まれる第１部材２２及び加圧シリンダ２６は、移動機構３６と接続されていない点で、第１の実施形態において、移動機構１６と接続されていた加圧部１２に含まれる第１部材２２及び加圧シリンダ２６と異なる。加圧部３２に含まれる第１部材２２、加圧シリンダ２６及び第２部材３４は、いずれも固定して設置されている。加圧部３２は、第１部材２２の平面２２ａと第２部材３４の平面３４ａとの間に、複合材料４０の所定の領域を挟んで加圧する。

加熱部１４は、移動機構３６と接続されていない点で、第１の実施形態において移動機構１６と接続されていた加熱部１４と異なる。第２の実施形態では、加熱部１４は、固定して設置されている。加圧部３２の第１部材２２及び第２部材３４と、加熱部１４とは、Ｚ方向に対向して設置されている。

移動機構３６は、複合材料４０の端部４０ｅを支持している。移動機構３６は、複合材料４０を水平面の方向に沿って移動させる。すなわち、移動機構３６は、加圧部３２に含まれる第１部材２２及び第２部材３４と、加熱部１４と、に対して、複合材料４０を移動させる。これにより、移動機構３６は、複合材料４０に対する第１部材２２及び第２部材３４の相対的な位置と、複合材料４０に対する加熱部１４の相対的な位置とを同期して変化させる。移動機構３６は、このように複合材料４０を移動させることで、加圧領域及び加熱領域を同期して変化させる。移動機構３６は、制御部１８の制御に基づいて、移動機構１６と同様の経路で加圧領域及び加熱領域を変化させる。

複合材料成形装置３０は、複合材料２０に代えて、複合材料４０を、所定の大きさ及び所定の形状に成形しつつ、軟化状態または半硬化状態から硬化状態に加工する。複合材料４０は、基本的には複合材料２０と同様の構成及び性質を有するが、移動機構３６に支持される端部４０ｅを有する点で、複合材料２０と異なる。端部４０ｅは、複合材料成形装置３０に加圧及び加熱されない部分である。

以上のような構成を有する第２の実施形態に係る複合材料成形装置３０の作用について以下に説明する。複合材料成形装置３０によって実行される処理方法は、複合材料成形装置１０によって実行される処理方法において、移動ステップＳ１８を一部変更したものである。

第２の実施形態に係る移動ステップでは、移動機構３６は、制御部１８の制御に基づいて、複合材料４０を第１部材２２及び第２部材３４に対して移動させることで、加圧領域を移動させる。移動機構３６は、複合材料４０を加熱部１２に対して移動させることで、加熱領域を移動させる。第２の実施形態に係る移動ステップは、その他の点については、第１の実施形態に係る移動ステップＳ１８と同じである。

複合材料成形装置３０及び複合材料成形装置３０による複合材料成形方法は、以上のように、加圧部３２及び加熱部１４を移動させることなく、複合材料４０を加圧しつつ、加熱することができるため、複合材料４０の大きさや形状に応じて、加圧によって熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去することができて、加熱によりガスが除去された状態で複合材料４０を効率よく成形することができる。複合材料成形装置３０及び複合材料成形装置３０による複合材料成形方法は、特に、複合材料４０が大きい場合に、第２部材３４を複合材料４０より水平方向の大きさが小さくても、複合材料４０を成形することができるので、好ましい。

［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態に係る複合材料成形装置５０の概略構成図である。複合材料成形装置５０は、複合材料成形装置１０において、加圧部１２が加圧部５２に変更されたものである。複合材料成形装置５０は、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。

加圧部５２は、図８に示すように、加圧部１２において、第１部材２２が第１部材５４に変更されたものである。第１部材５４は、加圧シリンダ２６を介して移動機構１６に接続されており、移動機構１６の駆動により、加圧シリンダ２６とともに移動する。第１部材５４の移動機構は、第１部材２２の移動機構と同じである。第１部材５４は、複合材料２０の上面２０ａと対向する方向、すなわち−Ｚ方向の面に、複合材料２０の上面２０ａと接触する平坦部５４ａと、複合材料２０の上面２０ａと離間するテーパ５４ｂと、を有する。

図９は、本発明の第３の実施形態に係る複合材料成形装置５０における第１部材５４を、複合材料２０側から見た図である。平坦部５４ａは、図９に示すように、第１部材５４の−Ｚ方向の面の中央領域に設けられている。テーパ５４ｂは、第１部材５４の−Ｚ方向の面の中央領域から外周領域にかけて設けられている。加圧部５２は、第１部材５４の平坦部５４ａと第２部材２４の平面２４ａとの間に、複合材料２０の所定の領域を挟んで加圧する。加圧部５２は、平坦部５４ａと接触する複合材料２０の上面２０ａの領域を加圧する。加圧部５２では、加圧領域の水平面に沿った方向における面積は、平坦部５４ａの面積の程度である。

複合材料成形装置５０及び複合材料成形装置５０による複合材料成形方法は、テーパ５４ｂを有するので、平坦部５４ａが接触して加圧された複合材料２０の加圧領域の近傍に、テーパ５４ｂで加圧勾配を付与することができる。これにより、複合材料成形装置５０及び複合材料成形装置５０による複合材料成形方法は、テーパ５４ｂで付与した加圧勾配を利用して、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを中央領域から外周領域へ、より好適に除去することができる。なお、第３の実施形態では、第１部材５４が複合材料２０と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパ５４ｂを有しているが、第２部材２４が同様のテーパを有していてもよく、第１部材５４と第２部材２４との両方が同様のテーパを有していても良い。

［第４の実施形態］
図１０は、本発明の第４の実施形態に係る複合材料成形装置６０の概略構成図である。複合材料成形装置６０は、複合材料成形装置１０において、加圧部１２が加圧部６２に変更されたものである。複合材料成形装置６０は、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。

加圧部６２は、図１０に示すように、加圧部１２において、第１部材２２が第１部材６４に変更されたものである。第１部材６４は、加圧シリンダ２６を介して移動機構１６に接続されており、移動機構１６の駆動により、加圧シリンダ２６とともに移動する。第１部材６４の移動機構は、第１部材２２の移動機構と同じである。第１部材６４は、複合材料２０の上面２０ａと対向する方向、すなわち−Ｚ方向の面に、複合材料２０の上面２０ａと接触する接触部６４ａと、複合材料２０の上面２０ａと離間する非接触部６４ｂと、を有する。

図１１は、本発明の第４の実施形態に係る複合材料成形装置６０における第１部材６４を、複合材料２０側から見た図である。接触部６４ａは、図１１に示すように、第１部材６４の−Ｚ方向の面の中央領域に設けられている。非接触部６４ｂは、第１部材６４の−Ｚ方向の面の中央領域から外周領域にかけて設けられている。第１部材６４の−Ｚ方向の面は、接触部６４ａと非接触部６４ｂとがなだらかに接続された面であり、面全体に、中央領域から外周領域にかけてテーパを有する。第１部材６４の−Ｚ方向の面は、球面や楕円球面が例示される。加圧部６２は、第１部材６４の接触部６４ａと第２部材２４の平面２４ａとの間に、複合材料２０の所定の領域を挟んで加圧する。加圧部５２は、接触部６４ａと接触する複合材料２０の上面２０ａの領域を加圧する。加圧部５２では、加圧領域の水平面に沿った方向における面積は、接触部６４ａの面積の程度である。

複合材料成形装置６０及び複合材料成形装置６０による複合材料成形方法は、接触部６４ａと非接触部６４ｂとを有し、中央領域から外周領域にかけてテーパを有するので、接触部６４ａが接触して加圧された複合材料２０の加圧領域の近傍に、非接触部６４ｂで加圧勾配を付与することができる。これにより、複合材料成形装置６０及び複合材料成形装置６０による複合材料成形方法は、非接触部６４ｂで付与した加圧勾配を利用して、熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを中央領域から外周領域へ、より好適に除去することができる。なお、第３の実施形態では、第１部材６４が複合材料２０と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパを有しているが、第２部材２４が同様のテーパを有していてもよく、第１部材６４と第２部材２４との両方が同様のテーパを有していても良い。

［第５の実施形態］
図１２は、本発明の第５の実施形態に係る複合材料成形装置７０の概略構成図である。図１３は、本発明の第５の実施形態に係る複合材料成形装置７０において、加圧領域及び加熱領域を移動させた場合の一例を示す概略構成図である。複合材料成形装置７０は、複合材料成形装置１０において、加圧部１２が加圧部７２に変更され、移動機構１６が移動機構７６に変更されたものである。複合材料成形装置７０は、第１の実施形態と同様の構成に第１の実施形態と同一の符号群を用い、その詳細な説明を省略する。

複合材料成形装置７０は、図１２に示すように、複合材料２０に代えて、複合材料８０を、所定の大きさ及び所定の形状に成形しつつ、軟化状態または半硬化状態から硬化状態に加工する。複合材料８０は、複合材料２０と同様の構成及び性質を有するが、形状の点で、すなわち、＋Ｚ方向に凹の曲面である上面８０ａを有し、−Ｚ方向に凸の曲面である下面８０ｂを有する点で、複合材料２０と異なる。

加圧部７２は、加圧部１２において、第１部材２２が第１部材６４に変更されたものであり、第２部材２４が第２部材７４に変更されたものである。加圧部７２における第１部材６４は、加圧部６２における第１部材６４と同じものなので、その詳細な説明を省略する。第２部材７４は、固定して設置されている。第２部材７４は、＋Ｚ方向に上に凹の曲面７４ａを有する。

加圧部７２は、複合材料８０の所定の領域を加圧する。第１部材６４は、接触部６４ａで、複合材料８０の上面８０ａの所定の領域に接触して、複合材料８０の所定の領域に複合材料８０の上面８０ａと直交する方向の圧力をかける。第２部材７４は、曲面７４ａで、複合材料８０の下面８０ｂの全面に接触して、複合材料８０を各領域において各領域と直交する方向に支持する。このように、加圧部７２は、第１部材６４の接触部６４ａと第２部材７４の曲面７４ａとの間に、複合材料８０の所定の領域を挟んで加圧する。加圧部７２は、第５の実施形態では、第１部材６４の接触部６４ａと第２部材７４の曲面７４ａとの間に、複合材料８０の所定の領域を挟んで加圧するので、複合材料８０を曲面板形状に成形する。加圧部７２は、接触部６４ａと接触する複合材料８０の上面８０ａの領域を加圧する。加圧部７２が加圧する領域である加圧領域の面積は、接触部６４ａの面積の程度である。

移動機構７６は、加圧部７２の加圧シリンダ２６のうち、第１部材６４が設けられている側と反対側と、接続されている。移動機構７６は、加熱部１４のうち、複合材料８０に対向する側と反対側と、接続されている。移動機構７６は、制御部１８と電気的に接続されている。移動機構７６は、ロボットアームが例示されるが、これに限定されず、３次元に移動可能に把持する周知の駆動装置が適用される。移動機構７６は、図１３に示すように、制御部１８の制御により、加圧シリンダ２６を介して第１部材６４を複合材料８０の上面８０ａに沿って移動させる。これにより、移動機構７６は、複合材料８０に対する第１部材６４の相対的な位置を変化させる。移動機構７６は、複合材料８０に対する第１部材６４の相対的な位置を変化させることで、加圧領域を移動させる。移動機構７６は、図１３に示すように、制御部１８の制御により、加熱部１４を複合材料８０の下面８０ｂに沿って移動させる。これにより、移動機構７６は、複合材料８０に対する加熱部１４の相対的な位置を変化させる。移動機構７６は、複合材料８０に対する加熱部１４の相対的な位置を変化させることで、加熱領域を移動させる。

移動機構７６は、制御部１８の制御により、複合材料８０に対する第１部材６４の相対的な位置と、複合材料８０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させる。移動機構７６は、複合材料８０に対する第１部材６４の相対的な位置と、複合材料２０に対する加熱部１４の相対的な位置と、を同期して変化させることで、加圧領域及び加熱領域を同期して移動させる。

以上のような構成を有する第５の実施形態に係る複合材料成形装置７０の作用について以下に説明する。複合材料成形装置７０によって実行される処理方法は、複合材料成形装置１０によって実行される処理方法において、移動ステップＳ１８を一部変更したものである。

第５の実施形態に係る移動ステップでは、移動機構７６は、制御部１８の制御に基づいて、第１部材６４を複合材料８０の上面８０ａに沿って移動させることで、加圧領域を移動させる。移動機構７６は、制御部１８の制御により、加熱部１４を複合材料８０の下面８０ｂに沿って移動させることで、加熱領域を移動させる。第５の実施形態に係る移動ステップは、その他の点については、第１の実施形態に係る移動ステップＳ１８と同じである。

複合材料成形装置７０及び複合材料成形装置７０による複合材料成形方法は、以上のように、凹の曲面である上面８０ａと、凸の曲面である下面８０ｂとを有する複合材料８０を成形する場合でも、移動機構７６で、複合材料８０の形状に応じて加圧領域及び加熱領域を同期して移動させるができる。そのため、複合材料成形装置７０及び複合材料成形装置７０による複合材料成形方法は、複合材料８０の大きさや形状に応じて、加圧によって熱硬化性樹脂の内部に発生するガスを好適に除去することができて、加熱によりガスが除去された状態で複合材料８０を効率よく成形することができる。

複合材料成形装置７０及び複合材料成形装置７０による複合材料成形方法は、第１部材６４及び第２部材７４の形状を変更することで、複合材料８０よりも複雑な形状を有する複合材料を成形することも可能である。

なお、複合材料成形装置７０及び複合材料成形装置７０による複合材料成形方法は、移動機構７６で、複合材料８０に対して第１部材６４及び加熱部１４を同期して移動させているが、これに限定されることはない。複合材料成形装置７０及び複合材料成形装置７０による複合材料成形方法は、第１部材６４及び加熱部１４に対して複合材料８０及び第２部材７４を同期して移動させてもよい。

１０，３０，５０，６０，７０複合材料成形装置
１２，３２，５２，６２，７２加圧部
１４加熱部
１６，３６，７６移動機構
１８制御部
２０，４０，８０複合材料
２０ａ，４０ａ，８０ａ上面
２０ｂ，４０ｂ，８０ｂ下面
２２，５４，６４第１部材
２２ａ，２４ａ，３４ａ平面
２４，３４，７４第２部材
２６加圧シリンダ
２８ａ，２８ｂ移動経路
４０ｅ端部
５４ａ平坦部
５４ｂテーパ
６４ａ接触部
６４ｂ非接触部
７４ａ曲面
ｄ距離
Ｈ加熱中心領域
Ｍ磁力線
Ｒ直径
ｔ_ｆ加熱終了時刻
ｔ_ｓ加熱開始時刻

Claims

磁場に対して透明な第１部材及び第２部材を含み、前記第１部材と前記第２部材との間に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料の所定の領域を挟んで加圧する加圧部と、
前記加圧部で加圧された前記複合材料の前記所定の領域に磁場を印加して、前記複合材料の前記所定の領域を加熱する加熱部と、
を有することを特徴とする複合材料成形装置。
前記複合材料に対する前記第１部材または前記第２部材の相対的な位置と、前記複合材料に対する前記加熱部の相対的な位置と、を同期して変化させることで、前記加圧部が加圧する加圧領域及び前記加熱部が加熱する加熱領域を、前記複合材料において同期して移動させる移動機構をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の複合材料成形装置。
前記移動機構は、前記加圧領域及び前記加熱領域を、前記複合材料における中央領域から外周領域へ移動させることを特徴とする請求項２に記載の複合材料成形装置。
前記移動機構は、前記複合材料に対して、前記第１部材または前記第２部材と、前記加熱部と、を移動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の複合材料成形装置。
前記移動機構は、前記第１部材または前記第２部材と、前記加熱部と、に対して、前記複合材料を移動させることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の複合材料成形装置。
前記第１部材または前記第２部材は、前記複合材料と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の複合材料成形装置。
前記加熱部は、９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の複合材料成形装置。
前記第１部材及び前記第２部材は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びセラミックスの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の複合材料成形装置。
磁場に対して透明な第１部材と第２部材との間に、強化繊維に熱硬化性樹脂を含浸させた複合材料の所定の領域を挟んで加圧する加圧ステップと、
前記加圧ステップで加圧した前記複合材料の前記所定の領域に磁場を印加して、前記複合材料の前記所定の領域を加熱する加熱ステップと、
を有することを特徴とする複合材料成形方法。
前記加圧ステップで加圧する加圧領域及び前記加熱ステップで加熱する加熱領域を、前記複合材料において同期して移動させる移動ステップをさらに有することを特徴とする請求項９に記載の複合材料成形方法。
前記移動ステップでは、前記加圧領域及び前記加熱領域を、前記複合材料の中央領域から外周領域へ移動させることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料成形方法。
前記移動ステップでは、前記複合材料に対して、前記第１部材または前記第２部材と、前記複合材料に磁場を印加する加熱部と、を移動させることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の複合材料成形方法。
前記移動ステップでは、前記第１部材または前記第２部材と、前記複合材料に磁場を印加する加熱部と、に対して、前記複合材料を移動させることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の複合材料成形方法。
前記第１部材または前記第２部材は、前記複合材料と対向する面の中央領域から外周領域にかけてテーパを有することを特徴とする請求項９から請求項１３のいずれか１項に記載の複合材料成形方法。
前記加熱ステップでは、前記複合材料の前記所定の領域に９００ｋＨｚ以上の高周波磁場を印加することを特徴とする請求項９から請求項１４のいずれか１項に記載の複合材料成形方法。
前記第１部材及び前記第２部材は、ポリエーテルエーテルケトン樹脂及びセラミックスの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載の複合材料成形方法。