[go: up one dir, main page]

JP7546578B2 - 複合積層体の安定化のための複合ロッド - Google Patents

複合積層体の安定化のための複合ロッド Download PDF

Info

Publication number
JP7546578B2
JP7546578B2 JP2021547182A JP2021547182A JP7546578B2 JP 7546578 B2 JP7546578 B2 JP 7546578B2 JP 2021547182 A JP2021547182 A JP 2021547182A JP 2021547182 A JP2021547182 A JP 2021547182A JP 7546578 B2 JP7546578 B2 JP 7546578B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rod
structural element
cross beam
coupling
rods
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.)
Active
Application number
JP2021547182A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2022520800A (ja
Inventor
ノレット，スティーブン
ハナン，ジェームズ
Original Assignee
ティーピーアイ コンポジッツ，インコーポレーティッド
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 ティーピーアイ コンポジッツ，インコーポレーティッド filed Critical ティーピーアイ コンポジッツ，インコーポレーティッド
Publication of JP2022520800A publication Critical patent/JP2022520800A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7546578B2 publication Critical patent/JP7546578B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B29C70/58—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres
    • B29C70/62—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising fillers only, e.g. particles, powder, beads, flakes, spheres the filler being oriented during moulding
    • 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
    • B29C70/02—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising combinations of reinforcements, e.g. non-specified reinforcements, fibrous reinforcing inserts and fillers, e.g. particulate fillers, incorporated in matrix material, forming one or more layers and with or without non-reinforced or non-filled layers
    • B29C70/021—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material
    • B29C70/023—Combinations of fibrous reinforcement and non-fibrous material with reinforcing inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/02—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica the layer of fibres or particles being impregnated or embedded in a plastic substance
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/04—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B19/00—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica
    • B32B19/06—Layered products comprising a layer of natural mineral fibres or particles, e.g. asbestos, mica next to a fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/02—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions
    • B32B3/08—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts
    • B32B3/085—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by features of form at particular places, e.g. in edge regions characterised by added members at particular parts spaced apart pieces on the surface of a layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form
    • B32B3/10—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material
    • B32B3/12—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar shape; Layered products comprising a layer having particular features of form characterised by a discontinuous layer, i.e. formed of separate pieces of material characterised by a layer of regularly- arranged cells, e.g. a honeycomb structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/022—Non-woven fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/026—Knitted fabric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/028—Net structure, e.g. spaced apart filaments bonded at the crossing points
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/06—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by a fibrous or filamentary layer mechanically connected, e.g. by needling to another layer, e.g. of fibres, of paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/10—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by a fibrous or filamentary layer reinforced with filaments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
    • B32B5/22—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed
    • B32B5/24—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer
    • B32B5/26—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by the presence of two or more layers which are next to each other and are fibrous, filamentary, formed of particles or foamed one layer being a fibrous or filamentary layer another layer next to it also being fibrous or filamentary
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B1/00—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B1/22—Weft knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes specially adapted for knitting goods of particular configuration
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B21/00—Warp knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes
    • D04B21/20—Warp knitting processes for the production of fabrics or articles not dependent on the use of particular machines; Fabrics or articles defined by such processes specially adapted for knitting articles of particular configuration
    • 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
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2063/00—Use of EP, i.e. epoxy resins or derivatives thereof, as moulding material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2105/00—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/06—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts
    • B29K2105/08—Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts of continuous length, e.g. cords, rovings, mats, fabrics, strands or yarns
    • B29K2105/0872—Prepregs
    • B29K2105/0881—Prepregs unidirectional
    • 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
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B29L2031/085—Wind turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2250/00—Layers arrangement
    • B32B2250/20—All layers being fibrous or filamentary
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/02—Composition of the impregnated, bonded or embedded layer
    • B32B2260/021—Fibrous or filamentary layer
    • B32B2260/023—Two or more layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2260/00—Layered product comprising an impregnated, embedded, or bonded layer wherein the layer comprises an impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/04—Impregnation, embedding, or binder material
    • B32B2260/046—Synthetic resin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0246—Acrylic resin fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0261—Polyamide fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/02—Synthetic macromolecular fibres
    • B32B2262/0276—Polyester fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/101—Glass fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/105—Ceramic fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2262/00—Composition or structural features of fibres which form a fibrous or filamentary layer or are present as additives
    • B32B2262/10—Inorganic fibres
    • B32B2262/106—Carbon fibres, e.g. graphite fibres
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/50—Properties of the layers or laminate having particular mechanical properties
    • B32B2307/546—Flexural strength; Flexion stiffness
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2307/00—Properties of the layers or laminate
    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/726—Permeability to liquids, absorption
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2419/00—Buildings or parts thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2603/00—Vanes, blades, propellers, rotors with blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/08—Cars
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2605/00—Vehicles
    • B32B2605/12—Ships
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2403/00—Details of fabric structure established in the fabric forming process
    • D10B2403/02—Cross-sectional features
    • D10B2403/024—Fabric incorporating additional compounds
    • D10B2403/0241—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties
    • D10B2403/02411—Fabric incorporating additional compounds enhancing mechanical properties with a single array of unbent yarn, e.g. unidirectional reinforcement fabrics
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2505/00—Industrial
    • D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
    • 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
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

関連出願の相互参照
本出願は、35USC119の下、2019年2月15日に出願された米国仮出願第62/806,169号の優先権を主張し、当該仮出願は、参照により本明細書に完全に組み込まれる。
本開示の主題は、強化複合構造を製造するためのシステム及び方法に関する。特に、本開示の主題は、乗物(陸上又は海上)、建築/建設資材、及び風力ブレード部品などの複合構造を作製する際に使用する複数の剛性強度要素又はロッドの構造プリフォーム層を対象とする。
真空補助樹脂トランスファー成形(VARTM)のための様々な方法及びシステムが、風力タービンブレードなどの重要な構造要素、地上物流車両及び輸送システムなどの高負荷構造、並びに建造物、道路、橋などのインフラストラクチャ部品の製造に使用されるような、大型の厚い複合積層体を含む複合製品を形成するために知られている。これらの構造は、多くの場合、一方向繊維(硬化有機ポリマー、セラミック、又は金属マトリックスにおいて安定化された、ガラス、炭素、アラミド、又は他の高度に整列した合成フィラメント)を含む一軸材料及び多軸材料の両方を利用する高負荷複合積層体を含む。これらの積層体の長期強度(静的条件及び周期的負荷条件下)は、軸方向フィラメントの整列の品質によって決まる。
しかしながら、硬化プロセス中に変形(例えば、しわ、反り)が形成されることが多く、これは部分の構造的完全性を損ない、部品の性能を脅かす。さらに、従来の複合作製プロセスは、多くの場合、Iビーム、スパーキャップ、剪断ウェブなどの構造ブレード部品の剛性、強度、疲労寿命を、理想レベル又は最大レベルよりも低く制限する。同様に、粘着付与剤を使用するだけでは、しわの防止にほとんど効果がないことが証明されているが、より高濃度の強化材料を使用すると積層体性能の問題が生じる。また、「ガラス繊維スクリーン」が安定化材料として使用されているが、これは正味の重量の増加及び積層体性能の低下を招き、また平面構成を有していない。
従来の方法又はデバイスの欠点のいくつかを以下に挙げる。
・材料の組立て(不織ベールへのロッドの結合)のための高価な資本設備。
・完成品におけるロッド間の間隙における間隔のあけ方が制御困難/制御不可能であり、これは剪断変形に悪影響を与える。材料は金型に適合するように剪断しなければならず、剪断変形によりロッドが衝突してて結び付くと、材料が金型から持ち上がる。
・ロッドの張力及びそれに続く不織ベールへの積層を制御する工業プロセスにより、完成品の長さ方向の整列が連続的に変化する。横方向の湾曲により、剪断ロックアップ(ロッドの衝突)なしで金型に適合する材料の能力が大幅に低下し得る。
・不織ベールにロッドを結び付けるために使用される接着剤により、注入された複合材料の層間剪断が減少する。
・不織ベールにロッドを結び付けるために使用される接着剤は、腐敗しやすく、製品の保存期間が6カ月以下になり得る。
したがって、依然として、強度及び安定性を高めるための強化材を、例えば風力タービンブレードのような複合構造を製造する効率的かつ経済的な方法及びシステムと共に提供することに対して需要がある。
本開示の主題の目的及び利点は、以下の説明に示され、以下の説明から明らかになると共に、本開示の主題の実践によって理解される。本開示の主題のさらなる利点が、明細書及び特許請求の範囲において、並びに添付図面から特に指摘される方法及びシステムによって、実現され達成されるであろう。
本開示の態様によれば、複合構造の構造要素を形成するためのシステムであって、複合構造が、複合構造の少なくとも一部に沿って延びるように構成され、二つ以上のプリフォーム層を含む複合ビームを含む、システムが提供される。各プリフォーム層は、長手方向に配列され、単一の層内で互いに対して整列した複数の細長いロッドと、第1のロッドを隣接するロッドに接続するカップリングと、を含み、各ロッドが、少なくとも一つの隣接するロッドに隣接し少なくとも一つの隣接するロッドから間隔をあけて配置され、各ロッドが、固化マトリックス樹脂内に固定された一方向の実質的にまっすぐな複数の平行化構造繊維を含んで、硬く完成幾何形状を画定するようになっており、各プリフォーム層が、一つ以上の他のプリフォーム層に積み重ねられ、複数の積み重ねられたプリフォーム層が、複合ビームの横幅及び厚さを規定する。
一部の実施形態において、カップリングは無接着剤カップリング、例えば機械的一体化である。カップリングは、第1のロッドの全長に沿って延びるか、又はその一部を選択することができる。
一部の実施形態において、カップリングは、ロッドの長さに沿って分散された複数のセルを含む。セルはロッドに平行に整列した側壁を含むことができ、セルは側壁を横切る一対のクロスビームを含み、第1のクロスビームがロッドの上部に延び、第2のクロスビームがロッドの下部に延びる。一部の実施形態において、セルのすべてのセグメントがロッドに係合する。
一部の実施形態において、少なくとも一つのロッドがカップリング内で摺動可能である。
一部の実施形態において、側壁はクロスビームよりも大きい長さを有し、クロスビームは側壁よりも大きい厚さを有する。
一部の実施形態において、ロッドは、ガラス製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、炭素製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、グラファイト製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、玄武岩製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、並びにセラミック布製の、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービングのうちの一つ以上から作られる。
一部の実施形態において、隣接するロッドは、各ロッドの全長に沿って接触しているか、又はその選択位置のみで接触する。
一部の実施形態において、隣接するロッドは各ロッドの長さに沿って間隔をあける。
上記の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方が例示的であり、特許請求される本開示の主題のさらなる説明を提供することを意図していることが理解される。
本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本開示の主題の方法及びシステムを図示しさらなる理解をもたらすために含まれる。図面は、説明と共に、本開示の主題の原理を説明するのに役立つ。
本明細書に記載されている主題の様々な態様、特徴、及び実施形態の詳細な説明が、以下に簡単に説明される添付図面を参照して提供される。図面は例示的であり、必ずしも縮尺通りではなく、明確にするために、いくつかの構成要素及び特徴が誇張されている。図面は、本主題の様々な態様及び特徴を示し、本主題の一つ以上の実施形態又は例を全体的又は部分的に示すことができる。
下地シートに連結された、複合積層体の安定化のための複合ロッドの例示的な実施形態の概略図である。 図1に示す例示的な実施形態の拡大図である。 本開示の主題による、編まれた縦一方向ガラス繊維製品の例示的な実施形態を示す図である。 本開示の主題による、完成構造部品を作成するために積み重ね、注入することのできる、前駆となる布に編み込まれた予備硬化ロッドの例示的な実施形態の断面図である。
以下で、添付図面に例を示す、本開示の主題の例示的な実施形態に詳細に言及する。本開示の主題の方法及び対応するステップについて、システムの詳細な説明と併せて説明する。
本開示は、軽量不織の幅広い品物にロッドを結合することによって組み立てられる、大量(すなわち、樹脂に対する繊維の含有率、例えば、通常>65%)の予備硬化繊維強化ポリマー支持要素(又は「ロッド」)の使用を含む製造プロセスに関する。これにより得られる材料は、一定の幅をなすように組み立てることができ、任意の長さで巻かれ、所望の形状及び長さで供給され得る層として機能することができる。複数の層を積み重ね、樹脂を注入して、高強度ビームを作成することができる。各層の長さを変化させることにより、例えば、最新の風力タービンブレード設計のためのスパーキャップとして適切なテーパビームを積層することができる。このようなロッド及び支持層の例示的な構造は、内容全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第8,540,491号に見られる。
組立プロセスは、円柱使用と、それに続く軽量不織(例えば、ポリエステル)ベールへの多数の(所定の)予備硬化ロッド要素の取付けとを含む。このプロセスは、予備硬化ロッドが不織層に結び付けられる材料形態を作成する。材料は、各ロッド間に所定の空間/間隙を有するように設計されるが、従来の方法では、製造中にその空間を維持することは非常に困難である。注入用の金型に適合するための湾曲、ねじれ、及び横方向変位に対応するように生じ得る剪断変形の量は、ロッド間で使用可能な間隔/間隙に制限される。実際には、均一な張力及び均一な間隙を有するポリエステル不織布にロッドを付着させることは、従来の技術では不可能である。結果として、剪断変形が大幅に制限されてスパーキャップの一般的な設計が不可能になり、材料の厳しい仕様を満たすためのスクラップ率が、許容できないレベルまで費用を上げる。
加えて、ポリエステルベールにロッドを付着させるために接着剤を採用する従来の技術は、スパーキャップ成形プロセスで注入エポキシ樹脂から作成された複合材料の層間剪断特性を低下させるゴム系接着剤の種類から選択される。また、接着剤は6カ月未満の保存期間で腐敗し、その後、ロッドは不織ベールに付着しなくなり、材料が使用不能になる。
本開示は、ロッドのスプール可能な軸方向強化層への組込みによって、これらの基本的な課題を解決する。本開示の態様によれば、ロッドは軽量織編用糸(例えば、ポリエステル、ガラス、アラミド、炭素など)の編み構造に捕捉され、ロッドは非常に正確な編み目の下で層状に拘束及び保持され、各ロッドを効果的に整列してロックする。編み目はロッドを囲むが、ロッドに付着しないため、ロッドは隣接するロッドに対して摺動することができ、従来の製品と比較してはるかに大きい剪断変形が可能になる。
本開示の態様によれば、予め製造された複合材料ロッド(又は、六角形、楕円形、円形などを含む他の角柱直線形状)を利用するシステム及び技術が提供され、この複合材料ロッドでは、高度に整列した連続的な一軸繊維を含む完全硬化有機ポリマーマトリックスにおいて安定化されたフィラメントが、平面配置に組み立てられて材料のシートを形成する。隣接するロッド間の間隔又は間隙は、所定の範囲、例えば、200ミクロン未満及び/又は約2度未満の角度で維持することができる。ロッド200のアセンブリは、任意の所望の幅及び長さで形成することができる。
図1、図2は、機械的カップリング300を介してキャリアシート100上に組み立てられたロッド200を示す。本開示の態様によれば、図4に示すように、ロッド200(各々が樹脂204を介して結合された複数の整列した繊維/フィラメント202を含む)を布300と接合し(例えば、織る又は他の方法で編む)、所望の厚さの構造を形成するように積み重ねることができる。このアセンブリは、キャリアシートを必要とせずに形成することができる。キャリアシートが存在しない場合、連結されたロッドの積重ねアセンブリは、積重ねプリフォーム層と個々のロッド200との間の液体結合樹脂の浸透を容易にして流れを可能にするように露出したままであってよい。
ロッド200は、柔軟性のある布300、例えば、デニール編みポリエステル糸又はアクリル、ナイロン、若しくはアラミドなどの他の材料と連結することができる。また、ロッド200は、各ロッドが隣接するロッドに対して相対運動(例えば、軸方向変位)が可能であるように、緩く連結される。
一部の実施形態において、ロッド200は平面構成を有して構成することができ、すなわち、ロッド200は均一な直径/高さを有する。ロッドは、このように機械的カップリング300によって提供される厳密に制御された間隔と組み合わせて均一な構成(例えば、直径、長さ)を有することができ、組み立てられたプリフォーム製品のロッド間の空間/間隙は一定である。
一部の実施形態において、ロッド200を、各ロッドが隣接するロッドに接触している状態で当接するように位置決めすることができる。採用されるロッド200の特定の配置に関係なく、ロッド間の相対的な間隔又は間隙は均一であり、プリフォーム構造のあらゆる操作を通じて維持される。同様に、ロッドの向き(すなわち、一方向構成)は均一であり、プリフォーム構造のあらゆる操作を通じて維持される。隣接するロッドに接合されると、単一のロッドの意図しない外れが避けられる。
ロッド200は、機械的カップリング300、例えば編み部(knitting)を介して互いに組み立てられ、整列され、連結される。編み部は、ロッド200の長さに沿って分散された複数の「セル」を含むことができる。図3Aに示すように、各セルは、同一方向に沿って延びるようにロッドに整列された側壁302a、302bを含むことができる。複数のクロスビーム304a、304b、304cが、例えば図示のように90度の角度で、側壁間を横切ることができる。本明細書に開示のセル連結技術は、部品間に安定した一体化を提供するが、(織り技術の場合と同様に)切ったときにほどけないという点で、代替(例えば、ジグザグ織りパターン)技術よりも優れている。
セルは、第1の(又は上部)クロスビーム304a、第2の(又は中間)クロスビーム304b、及び第3の(又は下部)のクロスビーム304cと、一対の側壁302とを含むことができる。側壁302は、機械的カップリング、例えば編み部を介してクロスビーム304に接合される。これらの連結位置には接着剤がなくてよい。図3、図3Aに示す実施形態において、隣接するセルの側壁302間に間隙又は空間を設けることができる。これに対して、クロスビーム304は、(垂直に)隣接するセルのクロスビーム304間に間隙又は空間がないように構成することができる。言い換えると、垂直に隣接するセルは、図3Aのクロスビーム304aがセル305の上部クロスビームであると共にセル306の下部クロスビームであるように、共通のクロスビームを共有することができる。
個々のセルを画定する隣接する側壁302a、302bは、共通の(例えば、概ね平行な)方法で配向することができ、最終組立製品まで変形中を通じて側壁が整列したままであるようにその向きを維持する。同様に、個々のセルを画定する隣接するクロスビーム304a、304b、304cは、共通の(例えば、概ね平行な)方法で配向することができ、最終組立製品まで変形中を通じてクロスビームが整列したままであるようにその配向を維持することができる。加えて、隣接するセルの側壁302は、複数のセルに沿って延びる側壁302が、最終組立製品まで変形中を通じて直線状であって歪み又は変位がないままであるように、整列したままであってよい。同様に、隣接するセルのクロスビーム304は、複数のセルにわたって延びるクロスビーム304が、最終組立製品まで変形中を通じて直線状であって歪み又は変位がないままであるように、整列したままであってよい。
一部の実施形態において、横方向に隣接するセルの側壁302は互いに向かって収束することができる。例えば、図3Aに示すように、セル305の側壁302bは、隣接するセル307の対応する側壁302aに収束するように、クロスビーム304bから延びることができる。これにより、横方向に隣接するセル(305、307)間に概ね台形の間隙又は空間が生じることによって、個々の強度要素又はロッド200の間隔をあけることができる。セル構造は、本明細書に記載のように、比較的緩いロッド200の一体化を形成する。隣接するセル間のこれらの空間は、ロッド200の曲げ及びねじれ/湾曲運動能力を高めるのに役立ち、また個々のロッド200間及び(最終製品が複数の層を含む実施形態において)積み重ねた又は層状のプリフォーム層間の結合樹脂の浸透を容易にする。
第1のクロスビーム304aは、ロッド200の上部に延びることができ、第2のクロスビーム304bはロッド200の下部に延びることができ、第3のクロスビーム304cはロッド200の上部に延びることができる。したがって、クロスビーム304は、ロッド200に対してそれらの位置が交互になって、隣接する各クロスビームがロッド200に対して異なる位置又は交互の位置(例えば、上又は下のいずれか)に位置決めされるようにすることができる。したがって、織りパターンとは対照的に、本明細書に開示のセル連結構造は、機械的カップリング300がロッド200の上及び/又は下に波打つ又は振動することを必要としない。代わりに、機械的カップリングは単一の平面にとどまり、ロッド200に対して固定関係で位置決めされ(例えば、クロスビーム304bはロッド200の下にとどまり、クロスビーム304a、304cはロッド200の上にとどまる)、かつ各ロッドがセル内で長手方向に動く、例えば摺動することを可能にする。
機械的カップリング302a、302b及び304a、304b、340cのすべてのセグメントがロッドに係合し、かつロッドがカップリング内で摺動することができる十分な自由を可能にすることができる。一部の実施形態において、機械的カップリング材は、均質な構成を有して形成される。他の実施形態において、セルは非均質構成を有して形成されてよく、例えば、側壁302はクロスビーム304よりも大きい長さを有することができ、クロスビーム304は側壁302よりも大きな厚さを有して形成されてよい。
編み部300を介してロッド200を接合することは、基礎となるキャリアシートに縫い付けることとは異なり、部分の縁部(例えば、側部)が編み部材300によって完全に取り囲まれて捕捉され、これにより、縁部の縫い目がほどけることによってロッド200が落ちることを防ぐという点で有利である。
加えて、本明細書に開示のプリフォーム層は、プリフォームが連続ウェブで提供される別の隣接するプリフォーム層からプリフォームを分離することができる、例えば、切り取ることができるセルの境界又は位置を示す指定を含むことができる。このような指定によっても、積重ね形成の組立て中に積重ね形成内のプリフォーム層の位置決めを容易にすることができる。
本開示は、積み重ね、注入して完成構造部品を作成することができる、有限の幅及び任意の長さの前駆体に編み込まれた予備硬化ロッド(例えば、ガラス、炭素等の合成繊維とポリマー樹脂とを組み合わせて、硬く高度に整列した複合要素を作成する)を提供する。この完成構造部品は、ほぼ完璧な繊維の整列を有し、繊維の歪み、波、又はしわのない高い軸剛性を示す。加えて、整列したロッドの積重ねを結合する未硬化樹脂が少量しかないので、完成構造部品にポリマー樹脂を注入し、迅速に硬化させることができる。少量の樹脂は、熱歪み、マトリックス割れなどを防ぐ少量の発熱を生じさせる。これにより、サイクル時間が向上し、生産能力が大幅に向上する。
本開示の態様によれば、ロッドのアセンブリを、「SCRIMP」プロセス(内容全体が参照により本明細書に組み込まれている米国特許第4,902,215号に開示されている)の一部としてのドライプリフォームレイアップの部品として統合することができる。このような設定では、ロッド200は、樹脂が通る又は周りを流れる多孔質媒体を提供し、また、プリフォームに安定性を提供してプリフォームがしわになる又は変形する傾向を軽減する。加えて、これらの材料を、厚い積重ねで賢明に使用することができる(費用を最小限に抑えるが、積層体の安定性の効果を最適化するように点在させる)。一部の実施形態において、ロッド200のアセンブリを、例えば、ブレードの耐荷重部分に、例えば、ブレードのスパーキャップ又は根本部分に採用することができ、本開示の使用により、スパーキャップのしわの形成の結果としてのスクラップを低減又は排除し、スパーキャップのより迅速な加熱及び硬化を可能にする。
機械的カップリング300(例えば、編糸)の張力の制御は、編まれている縦ロッド200の均一な張力を維持するように監視及び調整することができる。構成に接着剤が使用されていないので、材料は腐敗しにくく、スプール材料の保存期間は無限である。一部の実施形態において、カップリング300は、隣接するセル間に延びる連続部材であってよい。これにより、カップリング300の一端に加わる力、例えば張力を、その特定のカップリングの一部によって形成されるすべてのセルに分散させることができる。したがって、本開示は、スクラップ率/不良品発生率が略ゼロで、風力タービンブレードのより一般化されたスパーキャップ設計で使用可能な材料形態を有する、組み立てられた強化材を作製するために採用することができる確実な工業プロセスを提供する。
例示的な実施形態:スパーキャップ
本開示の主題に関する一つの例示的な適用は、注入された一方向スパーキャップに材料を部品としてとして配置又は挟み込むことのできる設定である。本実施形態において、主に一方向非捲縮布(non-crimp fabric)(例えば、軸方向に整列した繊維の割合が88%超)を金型に敷き、安定化マトリックス(例えば、熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂のポリマー)を注入する。通常、得られる構造又はスパーキャップは、複数のプライ（ply）(多くの場合、60以上の個々のプライ)から構成され、エポキシ樹脂が注入される。本明細書で言及するプリフォーム構造は、所定数の従来の非捲縮布間の構造(すなわち、シート100、ロッド200、カップリング300)を「挟み込む」ことによって適用することができる。各プライの縁部は、上部プライ/下部プライに対して重なっていても、ずれていてもよく、あるいは、各プライの縁部を垂直に整列させてもよい。プライの数は、異なる大きさ、形状、及び/又は重量を有する様々な複合製品を形成するように調整することができ、組み立てられた製品の費用及び性能要件に基づいて決定される。その結果、安定した変形耐性を有し、かつ迅速な加工及び硬化を提供する構造部品が得られる。本開示のさらなる利点は、この技術が、動作強度の大幅な低下をもたらし得る、非平面繊維波又はしわが製品に形成されるリスクを排除することである。
例示的な実施形態:外板部品間の挟み込み層
別の例示的な実施形態において、プリフォーム構造を、風力タービンブレードの外板部品に、特に根元に最も近いブレードの領域に、ブレードの円筒形の根元から最大弦幅までの移行部を通る翼長方向で挟み込むことができる。この領域の外板の厚さは(先端部分と比較して)大きく、この領域の表面の複合曲線との連結により、ブレードのこれらの高負荷領域において非平面波又はしわを生じさせることが多い。本実施形態において、プリフォーム構造のプライは、様々な所定の回転角度で(固定軸、例えば、翼長方向を向くピッチ軸に対して)適用することができる。非捲縮布の各プライの縁部は、通常、直線状に整列及び配列されているが、本開示の利点は、プライの「剪断能力(shearability)」が非直線状の輪郭を可能にする柔軟性を提供することである。向きは回転軸に沿って決定され、この回転軸は、面外力を最小化するが、積層体に安定性を提供し、局所化された非平面波及びしわの形成を防ぐ。これにより、ブレードの相対的な強度が向上すると共に、積層体の欠陥の形成による部分間の変動のリスクが排除される。本実施形態にプリフォーム構造を組み入れることは、個々の補強ロッド200を構成する角柱ビームの大きさ及び/又は厚さに相関する。例えば、より薄い(プライのz方向に対して)ロッドが、この例示的な実施形態で使用される。
したがって、本明細書に開示された高度な編みプロセスを通じて、多様な整列した予備硬化一方向繊維強化ポリマー要素を捕捉することによって、材料層を効果的に作成することができ、この材料層は、安定し(整列が保持され)、横方向に多孔質で(すなわち、そのような層の積重ねの厚さを通る結合樹脂の流れを可能にする)、編糸を通る一方向材料の滑りによって、ねじれ及び剪断を含む複雑な表面に適合するように剪断可能である。
UD(一方向)ガラス繊維織物用に開発された機器を使用する複合製品の製造を、高速で低リスクの製造のためのプロセスで「縦」端部として本明細書に開示の予備硬化要素を受け入れるように、修正及び改良することができる。これにより、低速でスクラップ材料の割合が高く、ブレードの性能を最適化するために望まれる最も一般化されたスパーの形状に適合するために必要な柔軟性のある材料システムを作成しない現在の解決策と比較して、加工費が最小限に抑えられる。
以下で特許請求される特定の実施形態に加えて、本開示の主題は、以下で特許請求される従属特徴と上記で開示された特徴との他の可能な組合せを有する他の実施形態にも向けられる。そのため、従属請求項で提示され上記で開示された特定の特徴は、本開示の主題が他の可能な組合せを有する他の実施形態も特に対象とするものとして認識されるべきであるように、本開示の主題の範囲内で他の方法で互いに組み合わせることができる。したがって、本開示の主題の特定の実施形態についての上記の説明は、例示及び説明の目的で提示されている。上記の説明は網羅的なものではなく、本開示の主題を開示された実施形態に限定することを意図するものではない。
当業者には、本開示の主題の趣旨又は範囲から逸脱することなく、本開示の主題の方法及びシステムに様々な修正及び変更を行うことができることが明らかであろう。したがって、本開示の主題は、添付の特許請求の範囲及びその等価物の範囲内にある修正及び変更を含むことが意図されている。

Claims (19)

  1. 複合構造の無接着剤の構造要素であって、
    前記複合構造の少なくとも一部に沿って延びるように構成され、二つ以上のプリフォーム層を含む複合ビームを含み、
    各プリフォーム層が、
    長手方向に配列され、単一の層内で互いに対して整列した複数の細長いロッドと、
    第1のロッドを隣接するロッドに接続するカップリングと、を含み、
    各ロッドが、少なくとも一つの隣接するロッドに隣接し前記少なくとも一つの隣接するロッドから間隔をあけて配置され、
    各ロッドが、固化マトリックス樹脂内に固定された一方向の実質的にまっすぐな複数の平行化構造繊維を含んでおり、
    各プリフォーム層が、一つ以上の他のプリフォーム層に積み重ねられ、
    複数の積み重ねられたプリフォーム層が、前記複合ビームの横幅及び厚さを規定し、
    前記カップリングが、一対の隣接する側壁、並びに、第1のクロスビーム、各側壁に中間点で接続された第2のクロスビーム、及び第3のクロスビームを有するセル構造として構成される、
    構造要素。
  2. 前記カップリングが無接着剤カップリングである、請求項1に記載の構造要素。
  3. 前記カップリングが機械的一体化である、請求項1に記載の構造要素。
  4. 前記カップリングが前記第1のロッドの長さに沿って延びる、請求項1に記載の構造要素。
  5. 前記カップリングが、前記ロッドの長さに沿って分散された複数のセルを含む、請求項1に記載の構造要素。
  6. 前記セルが、前記ロッドに平行に整列した側壁を含む、請求項5に記載の構造要素。
  7. 前記セルが、前記側壁を横切る一対の前記クロスビームを含む、請求項6に記載の構造要素。
  8. 第1のクロスビームが前記ロッドの上部に延び、第1のクロスビームが前記ロッドの下部に延びる、請求項7に記載の構造要素。
  9. 前記セルのすべてのセグメントが前記ロッドに係合する、請求項5に記載の構造要素。
  10. 少なくとも一つのロッドが前記カップリング内で摺動可能である、請求項1に記載の構造要素。
  11. 前記側壁と前記クロスビームは、長さと厚さにより定義され、前記側壁が前記クロスビームよりも大きい長さを有し、前記クロスビームが前記側壁よりも大きい厚さを有する、請求項6に記載の構造要素。
  12. ロッドが、ガラス製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、炭素製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、グラファイト製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、玄武岩製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービング、並びにセラミック製の布、メッシュ、繊維、糸及び/又はロービングのうちの一つ以上から作られる、請求項1に記載の構造要素。
  13. 隣接するロッドが少なくとも各ロッドの長さの一部に沿って接触している、請求項1に記載の構造要素。
  14. 隣接するロッドが各ロッドの長さに沿って間隔をあける、請求項1に記載の構造要素。
  15. 横方向に隣接するセルの前記側壁が、互いに間隔をあけ、それらの間に間隙を画定する、請求項1に記載の構造要素。
  16. 前記カップリングの前記第1のクロスビーム及び前記第3のクロスビームが前記ロッドの上に配置される、請求項1に記載の構造要素。
  17. 前記カップリングの前記第2のクロスビームが前記ロッドの下に配置される、請求項1に記載の構造要素。
  18. 前記一対の隣接する側壁が、前記ロッドの上に配置された前記第1のクロスビームに連結された第1の端部と、前記ロッドの下に配置された前記第2のクロスビームに連結された第2の端部とを有する、請求項1に記載の構造要素。
  19. 前記カップリングの前記第1のクロスビームが、互いに隣接する第1のセル及び第2のセルの共通の境界を画定する、請求項1に記載の構造要素。
JP2021547182A 2019-02-15 2020-02-18 複合積層体の安定化のための複合ロッド Active JP7546578B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201962806169P 2019-02-15 2019-02-15
US62/806,169 2019-02-15
PCT/US2020/018657 WO2020168346A1 (en) 2019-02-15 2020-02-18 Composite rods for stabilization of composite laminates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022520800A JP2022520800A (ja) 2022-04-01
JP7546578B2 true JP7546578B2 (ja) 2024-09-06

Family

ID=72040481

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021547182A Active JP7546578B2 (ja) 2019-02-15 2020-02-18 複合積層体の安定化のための複合ロッド

Country Status (5)

Country Link
US (3) US11679576B2 (ja)
EP (1) EP3924177A1 (ja)
JP (1) JP7546578B2 (ja)
CN (1) CN114126816A (ja)
WO (1) WO2020168346A1 (ja)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3924177A1 (en) * 2019-02-15 2021-12-22 TPI Composites, Inc. Composite rods for stabilization of composite laminates
US11933350B2 (en) 2022-05-16 2024-03-19 Goodrich Corporation Joints of composite frames for optics support structure

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269034A (ja) 2007-05-11 2007-10-18 Toyota Industries Corp 繊維強化複合材
JP2017528611A (ja) 2014-09-02 2017-09-28 ユニバーシティ・オブ・サウス・アラバマ 多孔質ナノ複合材料及びその製造方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4902215A (en) * 1988-06-08 1990-02-20 Seemann Iii William H Plastic transfer molding techniques for the production of fiber reinforced plastic structures
US5188872A (en) * 1989-06-15 1993-02-23 Fiberspar, Inc. Composite structural member with high bending strength
CN101348009B (zh) * 2003-03-06 2015-03-11 维斯塔斯风力系统公司 一种用于制备预成型件的方法
DE10336461A1 (de) 2003-08-05 2005-03-03 Aloys Wobben Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattes einer Windenergieanlage
GB2458685B (en) 2008-03-28 2010-05-12 Rolls Royce Plc An article formed from a composite material
EP2752577B1 (en) 2010-01-14 2020-04-01 Senvion GmbH Wind turbine rotor blade components and methods of making same
WO2012037265A2 (en) * 2010-09-17 2012-03-22 3M Innovative Properties Company Fiber-reinforced nanoparticle-loaded thermoset polymer composite wires and cables, and methods
US8609219B2 (en) 2010-12-15 2013-12-17 The Boeing Company Selectively coupled fibers in composites
PL2875937T3 (pl) * 2013-11-22 2021-08-23 Vitrulan Composites Oy Wzmocnienie jednokierunkowe, sposób wytwarzania wzmocnienia jednokierunkowego i jego zastosowanie
CN106460266B (zh) 2014-06-04 2019-04-26 布莱特利特结构公司 具有高弯曲刚度的复合材料夹层
FR3032648B1 (fr) * 2015-02-16 2017-03-03 Herakles Procede de fabrication d'une aube de turbomachine en materiau composite
EP3924177A1 (en) 2019-02-15 2021-12-22 TPI Composites, Inc. Composite rods for stabilization of composite laminates

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007269034A (ja) 2007-05-11 2007-10-18 Toyota Industries Corp 繊維強化複合材
JP2017528611A (ja) 2014-09-02 2017-09-28 ユニバーシティ・オブ・サウス・アラバマ 多孔質ナノ複合材料及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020168346A1 (en) 2020-08-20
CN114126816A (zh) 2022-03-01
US11679576B2 (en) 2023-06-20
US20200262171A1 (en) 2020-08-20
US20230271398A1 (en) 2023-08-31
US20250042123A1 (en) 2025-02-06
JP2022520800A (ja) 2022-04-01
EP3924177A1 (en) 2021-12-22
US12145345B2 (en) 2024-11-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5808420B2 (ja) 一方向繊維テープを有し、強化用繊維束の繊維プリフォーム及び複合材料部材
EP2441571B1 (en) Proces for manufacturing a composite component
US20250042123A1 (en) Composite rods for stabilization of composite laminates
AU2013221734B2 (en) Pi-shaped preform with bias fibers
CN109641409B (zh) 由带有基底的预制元件制成的带状物及其生产方法
EP3386743B1 (en) Composite grid structure
JP6138045B2 (ja) Ｒｔｍ工法用高目付炭素繊維シートの製造方法及びｒｔｍ工法
KR20120083865A (ko) 섬유 보강된 라미네이트에 사용하기 위한 강화 시트, 섬유 보강된 라미네이트 및 풍력 터빈 블레이드, 및 섬유 보강된 라미네이트의 제조 방법
TW201032991A (en) Woven preform with integral off axis stiffeners
JP5552655B2 (ja) 繊維強化複合材料のプリフォーム及びその製造方法
TW201522021A (zh) 複合物模之製造方法、複合物模、三明治組件、轉子葉片元件及風力發電設備
CN104448877A (zh) 包括分散的纤维丝的复合织物
CN110386242B (zh) 使用三维印刷热塑性销增韧复合材料
US20210086457A1 (en) Method for producing a bent part made of composite material and corresponding bent part
JP7208158B2 (ja) 局所的な強化材を備えたプリフォーム
JP4133250B2 (ja) 多軸強化繊維シート及びその製造方法
CN105452647A (zh) 用于制造复合构件的方法、复合构件和风能设备
CN111566064A (zh) 具有改进的疲劳性能的纤维增强的材料
EP3888905B1 (en) Sheet-shaped reinforced-fiber base material and manufacturing method therefor
KR102362202B1 (ko) 표면이 균일한 섬유보강 복합재료
JP2020157625A (ja) 繊維強化複合材の成形方法及び繊維プリフォームの成形方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230216

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240220

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240509

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240806

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240827

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7546578

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150