KR101664118B1 - 비선형 레그들을 갖는 ｐｉ-형상 모재 및 그 제조방법 - Google Patents

비선형 레그들을 갖는 ｐｉ-형상 모재 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101664118B1
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조나단 괴링
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알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크.
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Abstract

보강된 복합재료를 위한 직조 모재(200)는 평직되어 일정형상으로 접혀질 것이다. 모재는 날실 섬유(216)의 층의 층 대 층 교합을 제공하고 각 층 내에서 섬유들의 교합을 제공하도록 직조된 씨실 섬유들(214)을 이용한 3차원 직조 아키텍쳐를 갖는다. 하나 또는 그 이상의 레그들(225,235)은 베이스(220)로부터 연장되고, 상기 베이스(220)와 레그들(225,235)은 각각 적어도 2개 층의 날실 섬유들(216)을 갖는다. 레그들은 날실방향 및/또는 씨실방향으로 사인파를 따라서 이동하며, 서로에 대하여 평행하거나 각을 이룰 것이다. 베이스의 외부 단부 및/또는 레그들은 날실 섬유들의 종결 층들로부터 계단식 패턴으로 형성된 테이퍼들을 바람직하게 갖는다.

Description

비선형 레그들을 갖는 ＰＩ-형상 모재 및 그 제조방법{PI-shaped preform with non-linear legs and method to manufacture it}
본 발명은 일반적으로 직조 모재에 관한 것으로, 특히 보강된 복합재료에서 사용되는 직조 모재로서 평직될 수 있고 최종형상으로 접혀질 수 있는 직조 모재에 관한 것이다.
참조에 의한 통합
여기에서 언급하는 제품들에 대한 모든 특허들, 특허출원들, 문서들, 참조들, 메뉴얼, 설명서, 제품 사양서 및 제품 시이트들은 여기에서는 참조로서 통합된 것이며, 본 발명을 실행하는데 있어서 채용될 것이다.
구조적인 요소들을 생산하기 위한 보강 복합재료들의 사용은 널리 알려져 있으며, 특히 경량화, 강성, 인성, 열적 저항성, 자체지지와 같은 그들의 바람직한 특성들 및 형성되고 형상화되기에 적합한 관점에서 널리 알려져 있다. 그러한 요소들은 예를 들어 항공학, 항공우주, 위성방송, 레저(경주용 보트 및 자동차와 같은) 및 다른 분야에서 사용된다.
통상적으로 그러한 요소들은 매트릭스 재료에 매립된 보강재료로 구성된다. 보강 요소는 유리, 탄소, 세라믹, 아라미드, 폴리에틸렌, 및/또는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 특성들(그중에서 응력 파괴에 대하여 큰 강성을 갖는 것이 중요함)을 나타내는 다른 재료들과 같은 재료들로부터 제조될 것이다. 궁극적으로는 완전한 요소의 구성요소가 되는 그러한 보강재료의 사용을 통해서 매우 높은 강도와 같은 보강재료의 원하는 특성들이 완전한 복합 요소에 부여된다. 보강재료들은 통상적으로 보강 모재를 위한 원하는 구성이나 형상으로 직조되거나 편직되거나 다른 한편으로 배향될 것이다. 일반적으로 선택되는 구성 보강재료들을 위한 특성들의 최적 이용을 보장하기 위해서 특별한 관심이 집중된다. 일반적으로 그러한 보강 모재는 원하는 최종 요소들을 형성하거나 최종 요소들의 궁극적인 생산을 위한 작업품을 생산하도록 매트릭스 재료와 결합된다.
원하는 보강 모재가 구성된 후에, 매트릭스 재료는 모재 내로 도입될 것이며, 그래서 통상적으로 보강 모재는 매트릭스 재료 내에 에워싸이고 매트릭스 재료는 보강 모재의 구성 요소들 사이에 있는 중간영역들을 채운다. 매트릭스 재료는 원하는 물리적, 열적, 화학적 및/또는 다른 특성들을 나타내는 에폭시, 폴리에스테르, 비닐-에스테르, 세라믹, 탄소 및/또는 다른 재료들과 같은 다양한 재료들중 하나로 이루어질 것이다. 매트릭스로서 사용하기 위해 선택된 재료들은 보강 모재의 재료와 같거나 같지않으며, 비슷한 물리적, 화학적, 열적 특성들 또는 다른 특성들을 갖거나 갖지 않을 것이다. 그러나, 통상적으로, 제 1 위치에서 복합물들의 사용에서 추구하는 보통의 목적이 최종 제품에서 하나의 구성 재료 단독으로 사용해서는 달성할 수 없는 특성들의 조합을 달성하는 것이기 때문에, 이 재료들은 동일한 재료가 아니거나 또는 비슷한 물리적, 화학적, 열적 또는 다른 특성들을 갖게 될 것이다. 그렇게 결합되면, 보강 모재와 매트릭스 재료는 열경화 또는 다른 공지된 방법들에 의해서 동일한 조작에서 경화되거나 안정화될 것이며, 다음에는 원하는 요소을 생성하는 다른 조작을 받게 될 것이다. 이러한 점에서 그렇게 경화된 후에 매트릭스 재료의 고화된 매스들은 보강재료(즉, 보강 모재)에 매우 강하게 고착된다. 그 결과, 섬유들 사이에서 접착제와 같이 작용하는 그것의 매트릭스 재료를 거쳐서 최종 제품에 작용하는 스트레스는, 보강 모재의 구성 재료로 효과적으로 전달되어 그것에 의해서 견딜 수 있게 된다.
빈번하게, 판들, 시이트들, 직사각형이나 사각형 솔리드 등과 같은 그러한 단순한 기하학적 형상과는 다른 형상들로 요소들을 제조하는 것이 바람직하다. 이것을 수행하는 방법은 그러한 기본 기하학적 형상을 원하는 더욱 복잡한 형태로 결합시키는 것이다. 한가지 그러한 통상의 조합은 서로에 대하여 일정각도(통상적으로 직각) 이상으로 상기한 바와 같이 만들어진 보강 모재들을 결합시켜서 만든다. 결합된 보강 모재들의 그러한 각 배열의 목적은 하나 또는 그 이상의 단부 벽들 또는 예를 들어 "T" 교차부들을 포함하는 보강 모재를 형성하기 위해서 또는 압력이나 텐션과 같은 외부 힘에 노출될 때의 편향이나 실패에 대응하는 보강 모재와 복합 구조물의 조합을 강화시키기 위해서 원하는 형상을 만들어내는 것이다. 어느 경우에 있어서, 관련된 고려는 구성 요소들 사이에서 각각의 접합을 가능한한 강하게 만드는 것이다. 보강 모재 구성에 원하는 매우 높은 강도가 주어지면, 접합의 취약함은 구조적인 "체인"에서 "약한 링크"가 된다.
교차 배열의 예가 미국특허 제 6,103,337 호에 개시되어 있는데, 이는 여기에서는 참조로서 통합된다. 이 참조는 2개의 보강 판들을 티(T) 형태로 함께 결합하기에 효과적인 수단을 개시하고 있다.
그러한 접점들을 만들기 위해서 과거에는 다양한 다른 제안들이 이루어져 왔다. 서로 별개의 패널 요소와 각이진 보강 요소를 형성하고 경화시키는 것이 제안된 바 있는데, 보강 요소는 단일 패널 접촉면을 갖거나, 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉면들을 형성하도록 일단부가 절단된다. 2개의 요소들은 열경화성 접착제나 다른 접착제 재료를 사용하여 보강 요소의 패널 접촉면(들)을 다른 요소의 접촉면에 접착제 결합시킴으로써 결합된다. 그런데, 복합구조물의 경화된 패널이나 스킨으로 텐션이 적용되면, 조인트의 유효 강도가 접착제의 유효 강도가 아니라 매트릭스 재료의 유효강도이므로, 그들의 계면에서 보강요소를 패널로부터 분리시키는 "필(peel)" 힘에서 수용하기에는 너무 낮은 부하들이 야기된다.
그러한 요소들의 계면에서 금속 볼트나 리벳의 사용은 수용이 불가능하다. 왜냐하면, 그러한 추가는 복합 구조물 자체의 완결성을 적어도 부분적으로 파괴하고 취약하게 만들며 하중을 추가하게 되고 그러한 요소와 그 주위의 재료 사이에서 열팽창 계수에서의 차이를 야기하게 되기 때문이다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 다른 접근방법은 요소들중 하나를 다른 하나에 바느질하고 그렇게 강화된 섬유들을 접합 사이트 내로 그리고 가로질러서 도입하도록 바느질 실에 의존하는 그러한 방법들의 사용을 통해서 고강도의 섬유들을 결합영역을 가로질러서 도입하는 개념을 기초로 하고 있다. 한가지 해법이 미국특허 제 4,331,495 호 및 그것의 분할출원 미국특허 제 4,256,790 호에 개시되어 있다. 이 특허들은 접착 결합된 섬유 겹들로부터 제조된 제 1 및 제 2 복합 패널 사이에 만들어진 접합부들을 개시하고 있다. 제 1 패널은 종래의 방식으로 2개의 분기된 공동평면 패널 접촉면들을 형성하도록 일단부에서 두갈래로 갈라지고, 제 1 패널과 제 2 패널을 통해서 경화되지 않은 유연한 복합 실을 바느질함에 의해서 제 2 패널에 결합된다. 패널들과 실은 "공동 경화된" 상태, 즉 동시에 경화된다. 접합 강도를 개선하기 위한 다른 방법이 미국특허 제 5,429,853 호에 개시되어 있다.
종래 기술은 보강된 복합물의 구조족인 완결성을 개선하기 위한 방법을 모색하여 특히 미국특허 제 6,103,337 호에서 성공하였으나, 접착제나 기계적인 결합의 사용과는 다른 해법을 통해서 문제점을 해결하도록 개선할 여지가 있다. 이러한 점에서, 한가지 해법은 특수기계에 의해서 직조 3차원("3D") 구조를 만드는 것에 의해서 달성될 것이다. 그러나, 개입된 비용은 상당하며, 간단한 구조를 만들도록 지향된 제지기를 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 사실에도 불구하고, 섬유 보강된 복합물 요소들로 처리될 수 있는 3D 모재가 바람직하다. 왜냐하면, 이들은 종래의 2차원 라미네이트된 복합물에 대하여 증가된 강도를 제공하기 때문이다. 이러한 모재들은 복합물이 면외 부하를 운반하는 것이 필요한 응용분야에 특히 유용하다. 그러나, 위에서 언급한 종래의 모재들은 높은 면외 부하를 견디기 위해서 그리고 모재의 부분들의 가변 두께를 제공하기 위해서 자동 직기공정에서 직조될 그들의 능력을 제한하였다. 모재 직조의 직조 구성과 자동화는 초창기에 이루어지고 종래의 라미네이트된 섬유 권선 또는 꼰 복합물을 능가하는 작은 장점만을 제공하며, 이것은 모재의 다양성을 제한한다.
다른 해법은 2차원("2D") 구조를 직조하여 3D 형상으로 접는 것이다. 그러나, 이것은 통상적으로 모재가 접힐때 부분들이 변형되는 결과를 초래하게 된다. 직조되는 섬유의 길이는 모재가 접힐 때 이들이 가는 길이와는 다르기 때문에 변형이 일어나는 것이다. 이것은 직조 섬유 길이가 너무 짧은 영역들에 옴폭 들어간곳과 잔물결진곳을 야기하고 섬유길이가 너무 긴 영역들에는 버클들을 야기한다. 모재가 접혀진 영역에서 잔물결진곳이나 루프들을 야기하게 될 3D 모재 직조 아키텍쳐의 예가 미국특허 제 6,874,543 호에 개시되어 있는데, 이는 여기에서는 참조로서 통합된다. 예를 들어 'T', T, 'H' 또는 'Pi' 단면과 같은 특별한 구조적인 형상들을 갖는 섬유 모재들은 종래의 셔틀 직기 상에서 직조될 수 있으며, 몇몇 현존 특허들은 그러한 구조물들을 직조하는 방법을 개시하고 있다(예를 들면, 미국특허 제 6,446,675 호 및 미국특허 제 6,712,099 호). 그러나, 모든 종래 기술에 있어서, 모재들은 구성되고, 단면은 날실 섬유들의 방향으로 균등하고, 씨실 섬유, 즉 플랜지와 직립 레그들 사이의 교차부의 지점들은 항상 모재의 폭과 길이를 가로지르는 동일한 위치에 항상 놓인다.
더욱 복잡한 형상이 필요한 응용에 있어서, 날실방향 및/또는 씨실방향으로 다른 단면적을 갖는 모재를 만들어내기 위한 방법 및 장치가 필요하다. 몇몇 응용들은 이러한 복잡한 형상들을 형성하기 위해서 날실방향 및/또는 씨실방향으로 이동하도록 모재들에 플랜지나 레그들을 필요로할 것이다.
본 발명은 레그들이 날실방향 및/또는 씨실방향으로 선형일 필요가 없는 다중의 레그들을 갖는 섬유 모재를 직조하기 위한 방법이다. 본 발명의 일 실시 예는 사인파 레그들을 갖는, 즉 직립한 레그들이 날실방향 및/또는 씨실방향을 따라서 사인곡선 패션으로 이동하는 'Pi' 모재이다.
사인파는 직립한 레그들중 하나를 형성하는 모재의 부분들 밖으로 몇몇 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨림과 동시에 다른 직립 레그들에서 날실 섬유들을 추가함에 의해서 달성된다. 예를 들면, 레그들을 씨실방향으로 좌측으로 이동시키기 위해서, 날실 섬유들은 직립 레그의 베이스에서 떨어뜨려지고 동시에 직립한 레그의 베이스에 동시에 추가된다. 마찬가지로, 레그들을 우측으로 이동시키기 위해서 그 반대도 실행이 가능하다.
3개 또는 그 이상의 레그들을 갖는 모재와 같이 다른 형상들이나 'T'의 상부에 대하여 사인곡선 패션으로 진행하는 'T'의 블레이드를 갖는 'T'형상이나 'T' 보강재와 같은 다른 단면형상을 만들기 위해서 본 발명이 사용될 수 있다.
본 방법은 서로에 대하여 평행하거나 각이진 가변두께나 가변 높이 레그들을 갖는 모재들을 직조하도록 사용될 수 있다. 모재의 레그들은 균등 폭 클레비스나 가변 폭 클레비스에 의해서 분리된다. 모재는 날실 섬유에 대하여 종래의 패턴, 예를 들면 즉, 두께 각도 인터록을 통한 겹 대 겹, 직교를 사용하여 직조될 수 있다. 탄소섬유가 바람직하지만, 본 발명은 예를 들어, 유리, 세라믹, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 다른 섬유 타입을 실행하도록 적용될 수 있다.
본 발명의 목적은 날실방향 및/또는 씨실방향으로 필수적으로 선형일 필요가 없도록 하나 또는 그 이상의 레그들을 갖는 3D 직조 모재를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 레그들 사이에 가변폭을 갖는 둘 또는 그 이상의 직립 레그들을 구비한 3D 직조 모재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 현존 모재 및/또는 앞으로 유용한 보강된 복합 구조물에 대한 대안 및/또는 개선의 디자인을 갖는 3D 직조 모재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 모재를 포함하는 섬유들의 뒤틀림없는 형상으로 접혀질 일체로 직조된 3D 모재를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 Pi-형상 또는 T-형상 보강 복합물을 형성하는데 있어서 특히 유용한 일체로 직조된 3D 모재를 제공하는 것이다. 이러한 목적과 다른 목적들 및 장점들은 평직될 수 있고 섬유들에서 원하지않는 뒤틀림의 형성없이 수지의 포화전에 그것의 최종형상으로 졉혀질 수 있는 직조 3D 모재를 제공함으로써 달성된다. 이것은 직조과정 동안에 모재가 접혀질때 매끄러운 전이를 제공하는 형상으로 섬유들의 길이가 같아지도록 섬유들의 길이를 조정함으로써 달성된다. 이 기술은 Pi-형상 직조 모재들에 대하여 특히 적당하며, 예를 들어 'T'형상 또는 3개 또는 그 이상의 직립 레그들을 갖는 모재와 같은 여러 형상으로 이용될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예는 각 층 내에서 섬유들의 교합 뿐만아니라 날실 섬유들의 층들의 층 대 층 교합을 제공하도록 직조된 충진 섬유들을 갖는 3차원 직조 아키텍쳐를 구비한 기계적 또는 구조적 조인트들에 대한 모재이다. 비록 여기에서 설명한 예시적인 실시 예들은 층 대 층 교합을 채용하고 있지만, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 모재의 층들의 몇몇은 층 대 층 교합없이 존재할 것이다. 직조 모재는 인터-라미나(inter-laminar) 텐션을 최소화하기 위해서 지향된 섬유들을 통해서 면외 부하를 전달한다. 모재는 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 구비하고, 베이스와 하나 또는 그 이상의 레그들은 각각 적어도 2개 층의 날실 섬유들을 구비한다.
씨실 섬유들은 직조 시퀀스를 따르는데, 이는 충진 섬유들을 베이스의 일부를 통해서 운반하여 레그들 내로 운반하고 최종적으로는 베이스의 반대쪽 부분을 통과한다. 레그들은 대칭적인 또는 비대칭적인 분배된 컬럼 교차부에서 연결될 수 있으며, 이때 날실 섬유들의 짝수나 홀수 컬럼들이 레그들 사이에 위치하게 된다. 모재는 동등하거나 동등하지 않은 레그 길이들 및/또는 높이들을 갖는 비대칭 구조물을 구비한다. 레그들은 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루게 될 것이다. 레그들은 서로에 대하여 평행하거나 각을 이룰 수 있고, 및/또는 그 사이에 가변 폭 클레비스를 가질 것이다. 베이스 및/또는 레그들의 외부 단부들은 단이진 패턴으로 날실 섬유들의 종결하는 층들로부터 형성된 테이퍼들을 바람직하게 구비한다. 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파곡선, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 패션 또는 이들의 조합으로 날실방향 및/또는 씨실방향으로 이동할 것이다. 베이스 및/또는 레그들의 ㅇ외부 단부는 계단식 패턴으로 날실 섬유들의 종결하는 층들로부터 테이퍼지게 형성된다.
본 발명의 다른 실시 예는 보강된 복합 재료에서 사용하기 위한 모재의 형성방법이다. 모재는 각각의 층 내에서 섬유들의 교합뿐만아니라 날실 섬유의 층들의 층 대 층 교합을 제공하기 위해서 직조된 씨실 섬유들을 갖는 3차원 직조 아키텍쳐를 구비하도록 형성된다. 비록 여기에서 설명한 예시적인 실시 예들은 층 대 층 교합을 채용하고 있지만, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 모재의 층들의 몇몇은 층 대 층 교합없이 존재할 것이다. 직조 모재는 인터-라미나(inter-laminar) 텐션을 최소화하기 위해서 지향된 섬유들을 통해서 면외 부하를 전달한다. 모재는 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 구비하고, 베이스와 하나 또는 그 이상의 레그들은 각각 적어도 2개 층의 날실 섬유들을 구비한다. 씨실 섬유들은 베이스의 일부를 통해서 레그들 내로, 최종적으로는 베이스의 반대쪽 부분을 통해서 그들을 운반하는 직조 시퀀스를 따른다. 레그들은 레그들 사이에 위치하는 날실 섬유들의 짝수 또는 홀수개 컬럼들과 대칭적 또는 비대칭적 분배된 컬럼 교차부에서 연결될 수 있다. 모재는 동등하거나 동등하지 않은 레그 길이 및/또는 높이를 갖게될 것이다. 레그들은 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이룰 것이다. 레그들은 서로에 대하여 평행하거나 각을 이룰 것이며, 및/또는 그 사이에 가변 폭 클레비스를 구비할 것이다. 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파곡선, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 패션 또는 이들의 조합으로 날실방향 및/또는 씨실방향으로 이동할 것이다. 베이스의 외부 단부들 및/또는 레그들은 날실 섬유들의 종결하는 층들로부터 계단 패턴으로 형성된 테이퍼들을 구비한다.
본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서, 그것의 사용에 의해 달성되는 장점과 특별한 목적은 본 발명의 바람직한, 그러나 비제한적인 실시 예와 첨부 도면을 통해서 설명된다. 본 명세서에서 "comprising"과 "comprises"는 "including"와 "includes"의 의미를 가질 수 있으며, 아니면 미국특허법에서 용어 "comprising"이나 "comprises"에 주어지는 의미를 가질 수 있다. 용어 "consisting essentially of"나 "consists essentially of"은 청구범위에서 사용되는 경우 미국특허법에 개시된 의미를 갖는다. 본 발명의 다른 특징들은 다음의 명세서를 통해서 (본 발명의 범위 내에서) 명백하게 설명되거나 밝혀진다.
본 발명은 직조 모재의 형성방법으로서,
(a) 다수의 인접한 층들을 제공하는 단계 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 가지며, 상기 날실 섬유들은 서로에 대하여 평행함 -;
(b) 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 다수의 씨실 섬유들과 상기 날실 섬유들의 층들을 직조하는 단계;
(c) 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리고 및/또는 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 추가하여 상기 제 1 레그를 씨실방향으로 소정의 거리만큼 이동시키는 단계;를 포함하는 방법을 제공한다.
본 발명은 레그들이 날실방향 및/또는 씨실방향으로 선형일 필요가 없는 다중의 레그들을 갖는 섬유 모재를 직조하기 위한 방법을 제공한다.
첨부 도면들은 본 발명의 보다 양호한 이해를 위해서 제공된 것으로서 본 명세서에 통합되어 일부를 구성한다. 여기에 제공된 도면들은 본 발명의 다른 실시 예들을 설명하며 명세서와 함게 본 발명의 원리를 설명하는 기능을 수행한다. 첨부 도면에서:
도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 예에 따른, 풀-픽스(full-picks)의 형성 및 그 안에 제공된 섬유 아키텍쳐를 묘사하는 Pi-형상 모재의 개략적인 단부도:
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 모재 및 종래 기술에서 설명한 바와 같은 모재를 각각 보여주는 도면;
도 3은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 예에 따른, 섬유 아키텍쳐를 묘사하는 Pi-형상 모재의 개략적인 단부도:
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직립위치에 있는 레그들을 갖는 Pi-형상 모재의 개략적인 단부도;
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 다른 Pi-형상 모재의 직조패턴 또는 섬유 아키텍쳐의 개략적인 단부도;
도 6(a) 및 6(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 다른 Pi-형상 모재의 개략적인 단면도;
도 6(c)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 직립위치에서 사인파 레그들을 갖는 직조 모재의 개략적인 평면도;
도 7(a) 및 7(b)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플로트 트리밍(float trimming) 전에 사인파 형상으로 레그들을 갖는 Pi-형상 모재를 나타낸 도면;
도 7(c) 및 7(d)는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 플로트 트리밍 후에 사인파 형상으로 레그들을 갖는 Pi-형상 모재를 나타낸 도면;
도 8은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 2개의 Pi-형상 모재를 사용하는 복합 I-빔의 개력적인 단면도;
도 9는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 레그들을 지그재그 패턴으로 구비한 직조 Pi-형상 모재의 개력적인 평면도; 그리고
도 10은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 레그들을 대각선 패션으로 구비한 직조 Pi-형상 모재의 개력적인 평면도.
도 1, 2a, 3 및 4는 3차원 모재(100)의 바람직한 실시 예들을 나타낸다. 모재(100)는 패턴의 평면에 대하여 수직하게 연장되는 다수의 날실 섬유들(116)을 관통하는 패턴으로 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들(114)을 직조함으로써 형성된다. 도 1 및 3에 있어서, Pi-형상 모재(100)를 형성하기 위해서 사용된 완벽한 패턴이 도시되어 있는데, 여기에서 씨실들(114)은 가시적 평면으로서 도시되어 있는 반면에, 날실 섬유들(116)은 가시적인 평면에 대하여 수직하게 도시되어 있다. 섬유들(114,116)은 아키텍쳐의 개략적인 도면에서 서로 이격된 것으로 도시되어 있고, 섬유들(114,116)은 완성된 모재(100)로 실제로 직조되는 경우에는 함께 결속된다.
도 1을 참조하면, 모재(100)에서 모든 날실 섬유들(116)은 대체적으로 서로에 대하여 평행하고, 각각의 섬유(116)의 종방향 길이를 따라서 약간의 기복이 있고, 대체적으로 수직한 컬럼으로 배열된다. 모재(100)는 예를 들어 섬유유리, 아라미드 및 탄소섬유와 같은 통상적인 복합 구조물들을 위해서 사용되는 재료들로부터 바람직하게 직조되며, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따르면, 베이스(120) 및 상기 베이스(120)로부터 연장되는 2개의 레그들(125,135)을 갖도록 직조되어 Pi-형상 프로파일을 형성하게 된다. 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루게 된다. 예를 들어, 상기 레그들(125,135)은 제 1 레그(125)와 제 2 레그(135)로 구분할 수 있다. 베이스(120)와 레그들(125,135)은 각각 적어도 2개 층의 날실 섬유들(116)을 포함하며, 임의의 테이퍼진 테두리들을 갖는 것으로 도시되어 있다 직조를 용이하게 하기 위해서, 모재(100)는 베이스(120) 위에 놓이는 레그들(125,135)을 갖도록 직조되고, 레그들(125,135)은 직립위치에서 사용하도록 의도되며, 이에 의해서 도 4에 도시된 바와 같은 클레비스(150)를 형성하게 된다. 베이스(120)는 8개 층의 날실 섬유들(116)을 갖는 것으로 도시되어 있고, 레그들(125,135)은 4개 층의 날실 섬유들(116)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 비록 이 실시 예에서 베이스와 레그들을 위해서 각각 8개와 4개 층들이 베이스를 위해서 사용되었지만, 본 발명은 그렇게 제한되지 않으며, 소정 개수의 층들이 베이스와 레그들을 위해서 사용될 것이다.
임의적으로, 도시된 바와 같이, 베이스(120)에 있는 날실 섬유들(116)은 레그들(125,135)에 있는 날실 섬유들(116) 보다 작은 단면적을 갖는다. 레그들(125,135)에 있는 것이 아니라 단지 베이스(120)에 있는 작은 날실 섬유들(116)을 사용함으로써, 날실 섬유들(116)의 상당한 양의 교합을 통해서 모재(100)에 강한 베이스(120)를 제공하면서도 직기 상에서 아키텍쳐를 직조하는데 필요한 시간에서의 증가가 최소화된다.
도 1을 참조하면, 모재(100)는 베이스(120)의 일단부(105)에서 시작하는 베이스(120)의 죄측에 도시된 직조 패턴을 갖는 것으로 도시되어 있다. 직조 시퀀스의 통상적인 부분에 있어서, 씨실 섬유(114)는 층의 교합 섬유(116)를 각각 우측으로 통과하는 동안에 한 층의 날실 섬유들(116)을 위와 아래로 교호하게 된다. 또한, 직조 시퀀스의 통상적인 부분에 있어서, 씨실 섬유(114)는 각각의 좌측 통과동안에 2개의 인접한 층들의 날실 섬유들(116)의 위와 아래를 교호하며, 층들을 서로 교합한다. 비록 여기에서 설명한 예시적인 실시 예들은 층 대 층 교합을 채용하고 있지만, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 모재의 층들의 몇몇은 층 대 층 교합없이 존재할 것이다. 도면에 도시되고 아래에서 설명하는 바와 같이, 직조 시퀀스의 부분들은 레그들(125,135) 내에서, 테두리들에서 그리고 모재(100)의 외부면에서 포함되며 이러한 직조 시퀀스와는 다르다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일반적인 직조 시퀀스는 위치 A에서 씨실 섬유(114)로 시작하고 베이스(120)의 중앙쪽으로 연장되고 위치 BI에서 레그(135)의 하나의 외측(112) 내로 들어간다. 씨실 섬유(114)는 레그(135)의 먼 우측단부에서 위치 C로 연장된다. 위치 C로부터, 씨실 섬유(114)는 동일한 라인을 따라서 다시 직조되고 베이스의 중앙으로부터 씨실 섬유(114)가 베이스(120) 내로 하방향 연장되는 지점으로부터 진행하여 레그(125)의 먼 좌측단부에 있는 위치 D로 다른 레그(125)의 외측(112) 내로 진행한다. 씨실 섬유(114)는 동일 라인을 따라서 베이스(120)의 중앙 쪽으로 진행하여 위치 B2에서 베이스(120) 내로 연장되고 레그들(125,135) 사이에 위치한 날실 섬유들(116)의 중앙 컬럼들을 통과하고, 위치 E에서 베이스(120) 내로 다시 연장되어 베이스(120)의 다른 단부(115)에 있는 위치 F에 도달한다. 이것은 씨실 섬유(114)의 완벽한 직조 시퀀스를 형성하는데, 이는 도 1에 나타낸 바와 같이 3개의 풀-픽스(full-picks)와 함께 4개의 하프-픽스(half-picks)를 결합시킨다. 날실 섬유들(116)의 층들은 계단식 패턴으로 베이스(120)와 레그들(125,135) 상에서 베이스(120)의 좌측 테두리에 있는 테이퍼(124) 및 레그(135) 상에 있는 테이퍼(126)와 같은 테이퍼진 테두리들을 형성한다.
하나의 유닛 셀 또는 수직한 영역을 완성하기 위해서, 모재(100)를 가로지르는 씨실 섬유(114)의 퉁과는 층들이 교합될 때까지 날실 섬유들(116)의 인접한 층들에 대하여 반복된다. 씨실 패턴은 인접한 수직한 영역들을 형성하도록 반복되고, 이에 의해서 연속적인 길이의 모재가 형성된다. 그러나, 층들의 교합은 필수적인 것은 아니며, 모재(100)의 베이스(120) 및/또는 레그들(125,135)은 별도 층으로 분기된다.
도 3은 Pi-형상 모재(100)에서 레그들(125,135) 및 베이스(120)를 형성하기 위해서 사용되는 직조 패턴을 특별히 나타낸다. 베이스(120)는 날실 섬유들(116)의 8개 층들을 갖는 것으로 도시되어 있고, 레그들(125,135)은 4개 층들의 날실 섬유들(116)을 갖는 것으로 도시되어 있으며, 패턴은 베이스(120)와 레그들(125,135)에서 날실 섬유들의 얼마간의 층들과 함께 작용하도록 변형될 수 있다. 다시 말해서, 베이스(120)는 레그들(125,135)의 각각 보다 많은 층들을 가질 수 있거나 아니면 그 역도 가능하다. 직조 패턴은 층 내에서 날실 섬유들(116)의 교합을 위해서 제공하며, 날실 섬유들의 층들 사이에 교합을 제공한다. 인접한 층들은 제 1 컬럼에서 제 1 층에서 날실 섬유(116) 위와 인접한 제 2 컬럼에서 인접한 제 2 층에서 날실 섬유 아래로 씨실 섬유들(114)의 일부를 진행시킴에 의해서 교합되며, 이때 제 2 층은 제 1 층 아래에 위치한다. 레그들(125,135)은 도시된 바와 같이 레이드-오버(laid-over) 수평위치에서 직조되고, 패턴은 직조된다. 설치하는 동안에, 각각의 레그(125,135)은 수직한 직립위치로 이동하며, 각각의 레그(125,135)의 폭은 직립한 경우에 4개 층들을 포함한다.
모재(100)는 이미 직조한 모재로부터 베이스(120)를 갖는 레그들(125,135)의 고도의 대칭적으로 분배된 교차부를 제공하는데 있어서 개선된 것이다. 베이스(120)는 날실 섬유들의 3개의 중앙 컬럼들 및 날실 섬유들의 분리 컬럼들 구비하는데, 이때 분리 컬럼들은 중앙 컬럼들의 측면에 대하여 인접한 컬럼들이다. 홀수개의 중앙 컬럼들을 사용하면 직조로 하여금 중앙 컬럼을 양분하는 대칭의 중앙평면의 측면에 대하여 대략적으로 거울 이미지를 형성할 수 있게 하며, 이에 의해서 베이스(120) 내에서 부하 분배의 대칭을 개선하게 된다. 3개의 중앙 컬럼들을 구비한 것으로 도시하였지만, 모재(100)의 바람직한 실시 예는 소정 개수의 중앙 컬럼들을 구비하고, 중앙 컬럼들의 개수는 레그들(125,135)이 직립위치에 놓이는 경우에 형성된 클레비스(150)의 보통의 폭을 결정한다. 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 또는 각을 이룰 것이다. 마찬가지로, 레그들(125,135)은 서로에 대하여 평행하거나 각을 이루고 및/또는 동등하거나 동등하지 않은 길이 및/또는 높이를 가질 것이다.
직립한 레그들(125,135) 사이에 결합된 부재(도시되지 않음)로부터 부하와 같은 부하를 레그들(125,135)로부터 베이스(120)으로 대칭적으로 도입하기 위해서, 레그들(125,135)을 연결하는 씨실 섬유들(114)의 일부는 섬유부분들의 동등하거나 실질적으로 동등한 개수의 그룹으로 분할된다. 각각의 그룹은 분리기 컬럼들중 하나와 중앙 컬럼들 사이 또는 분리기 컬럼들 중 하나와 상기 분리기 컬럼에 인접한 나머지 우측이나 좌측 컬럼들 사이에서 베이스(120)를 가로지른다. 예를 들면, 도 3에 도시된 바와 같이, 그룹(29)은 레그(125)와 베이스(120)의 층들(2,4) 사이에서 연장되고, 컬럼 c와 d 사이에서 베이스(120)를 가로지른다. 마찬가지로, 그룹(31)은 컬럼 d와 e 사이에서 베이스(120)를 가로지르며, 그룹(33)은 컬럼 g와 h 사이에서 베이스(120)를 가로지르고, 그룹(37)은 컬럼 h와 i 사이에서 베이스(120)를 가로지른다. 비록 도면들은 대칭적인 기하학으로 나타내었지만 본 발명의 방법은 비대칭적인 구성을 생성하는데에도 사용될 수 있음을 알 수 있다.
대략적으로 모재(100)의 중앙이 바람직한 위치이며, 중앙 컬럼은 모재(100)의 중앙으로부터 측방향으로 위치한 날실 섬유들(116)의 컬럼들을 포함할 것이다. 예를 들면, 컬럼들(b,c,d)은 중앙 컬럼을 포함할 것이며, 컬럼들 a와 e는 분리 컬럼으로서 작용할 것이다. 이것은 컬럼 b,c 및 d 주위로 베이스(120)의 직조에서 대칭을 제공하고 레그들(125,135)로부터 베이스(120)로 부하의 대칭적인 배분을 제공하면서레그들(125,135)을 베이스(120)의 외부 테두리 쪽으로 오프셋한다. 종래의 층들보다 짧은 길이로 날실 섬유들의 연속적인 층들을 종결함으로써, 테이퍼들(124,126)과 같은 테이퍼들이 모재의 외부 테두리에 형성된다. 예를 들면, 도 3은 층(5)이 컬럼 s에서 종결되는 반면에, 층(6)은 컬럼 t에서 종결되고, 이때 층(5)은 층(6)보다 짧은 한 날실 섬유(116)이다. 마찬가지로, 층(6)은 층(7)보다 짧으며, 이 패턴은 각각의 인접한 층에 대하여 반복된다. 베이스나 직립 레그들에서 테이퍼진 테두리들을 갖는 모재는 날실 섬유 층들이 동일한 길이로 종결되는 모재 보다 필(peel) 부하에 대하여 양호한 저항을 갖는다. 또한, 날실 섬유에 대한 작은 섬유 크기를 사용하는 것은 모재로부터 모재가 결합될 성분에 대한 보다 매끄럽고 점진적인 전이를 제공한다. 도 3에 도시된 직조는 베이스(120)의 날실 섬유들(116)의 8개 층에 대한 것이다. 완벽하게 직조된 Pi-형상 모재(100)가 수직한 위치에 있는 레그들(125,135)을 가지며 이에 의해서 레그들(125,135) 사이에 클레비스(150)를 형성하게 되는 것으로 도 4에 도시되어 있다. 그러나, 레그들(125,135)은 베이스(120)에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루게될 것이다. 모재(100)는 모재(100)의 종방향 길이를 따라서 인접한 수직 구간을 형성하도록 완벽한 직조 시퀀스를 반복함으로써 직조된다. 직조 공정은 연속적인 길이의 모재(100)를 제조하는데, 이는 설치를 위해서 원하는 길이로 절단된다. 본 발명에 따른 모재의 예와 직립한 레그들 사이에 루프들(30)을 갖는 종래 기술에 따른 모재(10)가 각각 도 2(a) 및 2(b)에 도시되어 있다.
하나의 예시적인 실시 예에 따른 발명은 날실방향 및/또는 씨실방향으로 필수적으로 선형일 필요는 없는 다중 레그들(225,235)을 갖는 모재(200)를 직조하기 위한 방법이다. 하나의 예시적인 실시 예에 있어서, 레그들은 사인파곡선, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 패션 또는 이들의 조합으로 날실방향 및/또는 씨실방향으로 이동할 것이다. 클레비스(250)의 폭은 응용분야에 따라서 변할 수 있다. 몇몇 예에 있어서, 모재는 예를 들면, 모재를 형성하는 층들이 위치를 바꾸는 위치에서 서로 교차하지만 층들은 모재의 소정 부분에서 함께 필수적으로 교직되지는 않는 제로(0) 폭 클레비스를 가질 것이다 그러나, 이러한 특징은 본 발명의 적절한 기능에 대하여 필수적이지는 않으며, 모재의 최종 사용에 따라서 사용되거나 사용되지 않을 것이다. 레그들의 위치에서의 시프트는, 본 발명의 실시 예에 따르면, 직립 레그들(225,235)을 형성하는 모재의 일부분 밖으로 몇몇 날실 섬유들(216)을 선택적으로 떨어뜨리고 다른 영역에서 날실 섬유들(216)을 선택적으로 추가함으로써 달성될 것이다. 예를 들면, 레그들을 씨실방향으로 좌측으로 이동시키기 위해, 날실 섬유들(216)은 직립 레그들(225)의 하나의 베이스에서 밖으로 낙하하고, 동시에 인접한 직립 레그(235)의 베이스에 추가된다. 마찬가지로, 레그들을 우측으로 이동시키도록 그 반대가 수행될 것이다. 비록 여기에서 설명한 예시적인 실시 예들이 날실 방향으로 형성된 레그들을 가질지라도, 레그들은 씨실방향으로 형성될 것이다. 씨실 섬유들을 하나 또는 그 이상의 레그들에 선택적으로 추가하거나 그로부터 낙하시킴에 의해서 레그들이 씨실방향으로 형성될 것이다. 그러한 경우에 있어서, 날실 섬유들은 씨실 섬유들 대신에 층 대 층 교합을 제공하도록 사용될 것이다. 그러나, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 모재의 층들의 몇몇은 층 대 층 교합없이 존재할 것이다.
도 5는 날실 섬유들(216)에 대하여 수직한 모재(200)의 섬유 아키텍쳐의 단면도를 보여준다. 개별적인 날실 섬유들(216)은 원으로 도시되어 있고, 연속적인 씨실 섬유(214)의 경로는 실선으로 표시되어 있다. 직립 레그들(225,235)을 형성하는 대다수의 섬유는 모재(200)의 전체 길이를 따라서 연속적임을 주목하여야 한다. 단지 테두리들에 있는 섬유들(240) 만이 불연속적이다. 이 섬유들(240)은 모재(200)의 직조부분의 위와 아래를 떠가며, 모재가 직기로부터 제거된 후에 트리밍된다. 이러한 실시 예에 따르면, 직립 레그들(225,235)은 지지 플랜지나 베이스(220)의 어느 위치로 실제적으로 이동할 수 있으며, 씨실 섬유들(214)에 의해서 플랜지나 베이스(220) 내로 결속된다. 그러나, 그 위치는 단계적인 방식으로 변해야만 하며, 여기에서 단계의 최소 폭은 하나의 날실 컬럼의 폭이다. 모재(200)는 날실 섬유에 대하여 예를 들면, 두께 각도 인터로크, 직각 등을 통해서 겹 대 겹의 소정의 편리한 패턴을 사용하여 직조될 수 있다.
일 실시 예에 따른 본 발명은 모재가 모재(300)의 길이를 따라서 직선을 이루는 균등한 폭 플랜지를 갖도록 배열된 다중의 레그들(305,310,315,320)을 가지며 하나 또는 그 이상의 레그들(315,320)은 플랜지에 대하여 수직하지만 모재(300)의 길이를 따라서 만곡된 경로를 따도록 배열된 섬유 모재(300)를 직조하기 위한 방법이다. 날실 섬유들과 씨실 섬유들은 상기 한 실시 예들에서 설명한 바와 같이 직조될 수 있거나, 다른 층들을 형성하기 위해서 평직 패턴으로 간단히 직조될 수 있다. 비록 여기에서 설며한 바람직한 실시 예들은 날실방향으로 형성된 레그들을 구비하지만, 하나 또는 그 이상의 레그들에 날실 섬유들을 선택적으로 추가하거나 낙하시킴에 의해서 레그들은 씨실방향으로 형성될 수 있다. 그러한 경우에 있어서, 날실 섬유들은 씨실 섬유들 대신에 층 대 층 교합을 제공하도록 사용될 것이다. 그러나, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 모재의 층들의 몇몇은 층 대 층 교합없이 존재하게될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시 예가 도 6(a)-6(c)에 도시되어 있다. 도 6(a)는 이러한 예시적인 실시 예에 따른 직조된 모재(300)의 단면도이다. 모재(300)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이 X-Y 평면에 대하여 평행하고 하나가 다른 하나의 상부에 적층된 4개의 레그들(305, 310, 315, 320)을 구비하도록 초기에 평직될 것이다. 레그들(315,320)은 각각 레그들(305,310)에 대하여 접혀질 수 있고, 레그들(315,320)은 도 6(b)에 도시된 바와 같이 직립위치에 존재하고, 이에 의해서 "Pi" 형상을 형성하게 된다. 이 예에 있어서, 레그들(305,310)은 직선 플랜지나 베이스를 형성하고, 도 6(c)에 도시된 바와 같이 레그들(315,320)은 예를 들어 직선형 플랜지에 대하여 사인파 경로를 따를 것이다.
날실 방향으로 사인파를 따라서 움직이는 레그들을 겹 대 겹 아키텍쳐로 구비한 Pi-형상 모재의 다른 도면들이 도 7(a)-(d)에 도시되어 있다. 도 7(a)는 상부에 레그들(315,320)을 갖는 떠가는 섬유들을 트리밍하기 전에 직조되는 모재(300)의 평면도이다. 도 7(b)는 상부에 레그들(305,315)을 갖는 떠가는 섬유들을 트리밍하기 전에 직조되는 모재(300)의 평면도이다 도 7(c)는 떠가는 섬유들을 트리밍한 후에 직립 레그들(315,320)을 구비한 상태로 접혀진 모재(300)의 평면도이다 도 7(d)는 떠가는 섬유들을 트리밍한 후에 플랜지를 형성하는 것으로 보여지는 레그들(305,310)을 구비한 상태로 접혀진 모재(300)의 평면도이다.
본 발명의 한 예시적인 실시 예는 제 1 레그의 밖으로 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리고 및/또는 상기 제 1 레그 내로 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들을 선택적으로 추가하여 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 날실 섬유들과 씨실 섬유들을 직조하고 이에 의해서 상기 제 1 레그를 날실방향으로 소정의 거리만큼 이동시켜서 직조 모재를 형성하는 방법이다. 상기 방법은 제 2 레그에 씨실 섬유들을 동시에 추가 및/또는 제거하여 상기 제 2 레그를 날실방향으로 소정의 거리만큼 동시에 이동시키는 단계를 또한 포함한다. 씨실 섬유들의 추가 또는 제거공정은 씨실방향으로 곡선을 따라서 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 반복될 것이다. 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파, 지그재그, 대각선, 곡선 또는 비선형 또는 이들의 조합으로 씨실방향으로 형성될 것이다.
본 발명의 한 예시적인 실시 예는 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 날실 섬유들의 층과 직조된 다수의 씨실 섬유들을 갖는 직조 모재이고, 여기에서 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 선택적으로 낙하되고 및/또는 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가되고, 이에 의해서 상기 제 1 레그가 날실방향으로 소정의 거리만큼 이동된다. 하나 또는 그 이상의 레그들이 날실방향으로 사인파, 지그재그, 대각선, 만곡 또는 비선형 또는 이들의 조합으로 형성된다.
비록 상기 실시 예에서는 사인파 Pi 모재가 설명되었지만, 본 발명은 그러한 형상으로 제한되지 않는다. 예를 들면, 모재는 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 패션 또는 이들의 조합으로 날실방향 및/또는 씨실방향으로 이동하는 직립한 레그들(315,320)을 갖도록 형성될 것이다. 이러한 형상들의 몇몇 예들이 도 9와 10에 도시되어 있다.
이와 같은 모재들은 항공기의 스파나 리브들과 같이 보다 복잡한 구조물을 위한 조인트들을 강화하고 모재를 건조하기 위해서 복합 구조물에서 사용될 것이다. 복잡한 I-빔(350)을 건조하기 위해서 Pi-형상 모재(300)가 어떻게 사용될 수 있는지의 예가 도 8에 도시되어 있다.
도 8에 도시된 구조물에 대한 실패의 원칙 모드는 빔(350)이 Z방향으로 구부러지거나 압축되는 경우에 2개의 Pi 플랜지들(300) 사이에서 웹(340)의 버클링이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 이러한 타입의 구조물의 버클링 강도를 개선하기 위한 바람직한 방법은 X방향으로 사인파 형상으로 웹(340)을 형성하는 것이다. 이것은 기하학적인 보강을 제공하는데, 이는 중량면에서 단지 약간의 증가만을 초래하면서 버클링 부하를 상당히 증가시킨다. 종래의 프리프레그로부터 제조된 복합 사인파 스파 및 리브들은 항공기의 건조에 사용되어 왔다. 그러나, 이들은 웹으로부터 상부플랜지와 하부플랜지로 두르는 겹들을 접기 위해서 상당한 양의 노동력을 요구한다. 그러므로, 본 발명은 Pi의 직립 레그들을 사인파 형상으로 직조함으로써 이러한 문제를 해결한다. 웹(340)은 사인파 형상으로 쉽게 형성되고 플랜지들이나 베이스에 연결된 직립 레그들(315,320) 사이에 끼워 맞추어지는 직사각형 스트립의 재료로부터 제조될 수 있다.
본 방법은 'T' 또는 3개 또는 그 이상의 레그들을 갖는 모재와 같은 다른 형상들의 상부에 대한 사인파 패션으로 진행하는 'T'의 블레이드를 갖는 'T' 형상이나 'T' 보강재와 같은 다른 단면형상을 만들기 위해서 사용될 수 있다. 본 방법은 하나 또는 그 이상의 평면들에서 서로에 대하여 평행하거나 각을 이루는 가변 두께 또는 가변 길이/높이의 레그들을 갖는 모재를 직조하기 위해서 사용될 수 있다. 모재는 소정의 편리한 직조패턴, 예를 들어, 두께 각도 인터록, 직각 등을 통한 겹 대 겹을 사용하여 직조될 수 있다. 탄소섬유가 바람직하지만, 본 발명은 유리, 세라믹, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등과 같은 다른 섬유 타입에 적용가능하다. 도 1, 2(a), 3, 및 7(a)-(d)에 도시된 바와 같이, 씨실 섬유들은 예를 들면평직패턴으로 직조될 수 있으나, 실제적으로는 소정의 직조패턴이 모재를 형성하기 위해서 사용될 수 있다. 날실 섬유들은 씨실 섬유보다는 적은 교합을 제공할 수 있다. 비록 여기에서 설명한 바람직한 실시 예들은 층 대 층 교합을 채용하였지만, 이것은 본 발명을 실행하는데 있어서 필수적인 것은 아니다. 이러한 모재의 층들중 일부는 층 대 층 교합없이 이루어질 것이다. 또한, 실제적으로, 레그들은 소정 개수의 교합 직물의 층들로 구성될 수 있고, 레그들은 평평한 단부들 대신에 테이퍼진 단부들을 포함할 수 있는데, 예를 들면, 베이스 및/또는 레그들의 외부 단부들이 날실 섬유들의 종결 층들로부터 단이진 패턴으로 형성된 테이퍼들을 가질 수 있다.
통상적으로 모재는 날실섬유와 씨실섬유에 대하여 한가지 형식의 섬유, 예를 들면 탄소(흑연) 섬유들을 사용하여 직조된다. 그런데, 모재들은 탄소 및 유리섬유와 같은 다중재료들로부터 제조된 섬유들을 사용하는 혼성 직조패턴이 될 수 있다. 이러한 패턴들은 높은 인성을 가지면서 제조비용이 줄어들고 최적화된 열팽창 특성을 갖는 모재를 제공할 수 있다. 직조 패턴들은 한가지 형식의 모든 날실 섬유들과 다른 형식의 모든 씨실 섬유들을 포함하거나, 직조 패턴은 예를 들어 층들을 통해서 "서양장기판" 패턴으로 배열된 교호하는 타입의 날실 및/또는 씨실 섬유들을 갖게될 것이다.
본 발명의 장점들은 성분들을 구조물 내로 어셈블링하기 위하여 고강도를 가지면서 사용이 편리한 모재를 직조할 수 있는 능력을 포함한다. 개선된 직조는, 모재를 통해서 고도의 대칭적인 방식으로 부하들을 분배하는 반면에, 층들을 서로에 대하여 인터로크하고 각 층의 날실 섬유들을 인터로크한다. 따라서, 본 발명은 날실방향 및/또는 씨실방향으로 필수적으로 선형일 필요는 없는 다중 레그들을 이용하여 3D 모재들 및/또는 보강된 복합 구조물을 만드는데 있어서 대안적인 해법 및/또는 개선된 방법을 제공한다.
그러므로, 본 발명의 목적 및 장점들이 실현되고, 비록 여기에서는 바람직한 실시 예들이 개시되고 설명되었지만, 본 발명은 이것으로 제한되지 않으며 하기의 첨부된 특허청구범위에 의해서 본 발명의 영역이 결정된다.
100 : 3차원 모재
114 : 씨실 섬유들
116 : 날실 섬유들
120 : 베이스
125,135 : 레그
150 : 클레비스

Claims (52)

  1. 직조 모재의 형성방법으로서,
    (a) 다수의 인접한 층들을 제공하는 단계 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 가지며, 상기 날실 섬유들은 서로에 대하여 평행함 -;
    (b) 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 다수의 씨실 섬유들과 상기 날실 섬유들의 층들을 직조하는 단계;
    (c) 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리거나, 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 추가하거나, 또는 상기 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리고 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 추가함으로써, 상기 제 1 레그를 씨실방향으로 소정의 거리만큼 이동시키는 단계;를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분에 날실 섬유들을 동시에 제공 또는 제거하거나, 또는 상기 모재의 제 2 부분에 날실 섬유들을 동시에 제공 및 제거하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해서 상기 제 2 레그를 씨실방향으로 소정의 거리만큼 동시에 이동시키는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 날실 섬유들을 추가하거나 제거하는 단계를 반복적으로 수행하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해서 하나 또는 그 이상의 레그들이 날실방향으로 형성되는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 배열 또는 이들의 조합으로 날실 방향으로 형성되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 베이스에 대하여 하나 또는 그 이상의 레그들을 접고 이에 의해서 직립 레그들이 형성되는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그 보다 많은 층들을 구비하거나 그 반대인 방법.
  7. 제 2 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 또는 상기 레그들의 테두리들 또는 상기 베이스와 상기 레그들의 테두리들은 테이퍼지게 형성되는 방법.
  8. 제 2 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루는 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 날실과 씨실들은 유리, 탄소, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합으로 제조되는 방법.
  10. 제 2 항에 있어서, 상기 레그들은 동등하거나 동등하지 않은 길이 또는 높이 또는 길이와 높이를 갖는 방법.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 소정 폭의 클레비스(clevis)에 의해서 분리되는 방법.
  12. 제 2 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 제로(0) 폭 클레비스에 의해서 분리되는 방법.
  13. 제 2 항에 있어서, 상기 레그들은 가변 폭 클레비스에 의해서 분리되는 방법.
  14. 보강된 복합 구조물에서 사용하기 위한 직조 모재로서,
    다수의 인접한 층들 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 가지며, 상기 날실 섬유들은 서로에 대하여 평행함 -; 그리고
    베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 상기 날실 섬유들의 층과 직조된 다수의 씨실 섬유들;을 포함하며,
    하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지거나, 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가되거나, 또는 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지고 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가되고, 이에 의해서 상기 제 1 레그가 씨실방향으로 소정의 거리만큼 이동되는 직조 모재.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 형태 또는 이들의 조합으로 날실 방향으로 형성되는 직조 모재.
  16. 제 14 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 상기 베이스에 대하여 접혀지고, 이에 의해서 직립 레그들이 형성되는 직조 모재.
  17. 제 14 항에 있어서, 상기 모재는 둘 또는 그 이상의 레그들을 갖는 직조 모재.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 소정 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  19. 제 17 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 제로(0) 폭 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  20. 제 17 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그 보다 많은 층들을 갖거나 그 반대인 직조 모재.
  21. 제 17 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 또는 상기 레그들의 테두리들 또는 상기 베이스와 상기 레그들의 테두리들은 테이퍼진 직조 모재.
  22. 제 17 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루는 직조 모재.
  23. 제 14 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 섬유들은 유리, 탄소, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합으로 제조되는 직조 모재.
  24. 제 17 항에 있어서, 상기 레그들은 동등하거나 동등하지 않은 길이 또는 높이 또는 길이와 높이를 갖는 직조 모재.
  25. 제 17 항에 있어서, 상기 레그들은 가변 폭 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  26. 직조 모재의 형성방법으로서,
    (a) 다수의 인접한 층들을 제공하는 단계 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 가지며, 상기 날실 섬유들은 서로에 대하여 평행함 -;
    (b) 베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 다수의 씨실 섬유들을 날실 섬유들의 층들과 직조하는 단계; 그리고
    (c) 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리거나, 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들을 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가하거나, 또는 상기 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들을 선택적으로 떨어뜨리고 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들을 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가하고, 이에 의해서 상기 제 1 레그가 날실방향으로 소정의 거리만큼 이동되는 단계;를 포함하는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분에 씨실 섬유들을 동시에 제공 또는 제거하거나, 또는 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분에 씨실 섬유들을 동시에 제공 및 제거하는 단계를 더 포함하며, 이에 의해서 상기 제 2 레그를 날실방향으로 소정의 거리만큼 동시에 이동시키는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 씨실 섬유들을 추가하거나 제거하는 단계를 반복하여 상기 하나 또는 그 이상의 레그들을 곡선을 따라서 씨실방향으로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 형태 또는 이들의 조합으로 씨실 방향으로 형성되는 방법.
  30. 제 26 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들을 상기 베이스에 대하여 접고 이에 의해서 직립 레그들을 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  31. 제 27 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그 보다 많은 층들을 갖거나 또는 그 반대인 방법.
  32. 제 27 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 또는 상기 레그들의 테두리들 또는 상기 베이스와 상기 레그들의 테두리들은 테이퍼지게 형성되는 방법.
  33. 제 27 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루는 방법.
  34. 제 26 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 섬유들은 유리, 탄소, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합으로 제조되는 방법.
  35. 제 27 항에 있어서, 상기 레그들은 동등하거나 동등하지 않은 길이 또는 높이 또는 길이와 높이를 갖는 방법.
  36. 제 27 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 소정 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 방법.
  37. 제 27 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 제로(0) 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 방법.
  38. 제 27 항에 있어서, 상기 레그들은 가변 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 방법.
  39. 보강된 복합 구조물에서 사용하기 위한 직조 모재로서,
    다수의 인접한 층들 - 각각의 층은 다수의 날실 섬유들을 가지며, 상기 날실 섬유들은 서로에 대하여 평행함 -; 그리고
    베이스 및 상기 베이스로부터 연장되는 하나 또는 그 이상의 레그들을 형성하도록 상기 날실 섬유들의 층과 직조된 다수의 씨실 섬유들;을 포함하며,
    하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지거나, 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가되거나 또는 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 제 1 레그를 형성하는 상기 모재의 제 1 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지고 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 1 부분 내로 선택적으로 추가되고, 이에 의해서 상기 제 1 레그가 날실방향으로 소정의 거리만큼 이동되는 직조 모재.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 사인파, 지그재그, 대각선, 만곡되거나 비선형 형태 또는 이들의 조합으로 씨실 방향으로 형성되는 직조 모재.
  41. 제 39 항에 있어서, 상기 하나 또는 그 이상의 레그들은 상기 베이스에 대하여 접혀지고, 이에 의해서 직립 레그들이 형성되는 직조 모재.
  42. 제 39 항에 있어서, 상기 모재는 둘 또는 그 이상의 레그들을 갖는 직조 모재.
  43. 제 40 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 소정 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 둘 또는 그 이상의 레그들은 제로(0) 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  45. 제 42 항에 있어서, 상기 베이스는 각각의 상기 레그보다 많은 층들을 가지거나 또는 그 반대인 직조 모재.
  46. 제 42 항에 있어서, 상기 베이스의 테두리들 또는 상기 레그들의 테두리들 또는 상기 베이스와 상기 레그들의 테두리들은 테이퍼져있는 직조 모재.
  47. 제 42 항에 있어서, 상기 레그들은 상기 베이스에 대하여 수직하거나 수직하지 않거나 각을 이루는 직조 모재.
  48. 제 39 항에 있어서, 상기 날실과 씨실 섬유들은 유리, 탄소, 아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 조합으로 제조되는 직조 모재.
  49. 제 42 항에 있어서, 상기 레그들은 동등하거나 동등하지 않은 길이 또는 높이 또는 길이와 높이를 갖는 직조 모재.
  50. 제 42 항에 있어서, 상기 레그들은 가변 폭의 클레비스에 의해서 분리되는 직조 모재.
  51. 제 14 항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지거나, 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 2 부분 내로 선택적으로 추가되거나, 또는 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지고 하나 또는 그 이상의 날실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 2 부분 내로 선택적으로 추가되고, 이에 의해서 상기 제 2 레그가 씨실방향으로 소정의 거리만큼 이동되는 직조 모재.
  52. 제39항에 있어서, 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지거나, 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 2 부분 내로 선택적으로 추가되거나 또는 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 제 2 레그를 형성하는 상기 모재의 제 2 부분 밖으로 선택적으로 떨어뜨려지고 하나 또는 그 이상의 씨실 섬유들은 상기 모재의 상기 제 2 부분 내로 선택적으로 추가되고, 이에 의해서 상기 제 2 레그가 날실방향으로 소정의 거리만큼 이동되는 직조 모재.
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7943535B2 (en) * 2005-11-17 2011-05-17 Albany Engineered Composites, Inc. Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications
US7960298B2 (en) * 2007-12-07 2011-06-14 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving closed structures with intersecting walls
US7964520B2 (en) * 2007-12-21 2011-06-21 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving substrates with integral sidewalls
US8079387B2 (en) * 2008-10-29 2011-12-20 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-shaped preform
US8127802B2 (en) * 2008-10-29 2012-03-06 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-preform with variable width clevis
FR2939153B1 (fr) * 2008-11-28 2011-12-09 Snecma Propulsion Solide Realisation d'une structure fibreuse a epaisseur evolutive par tissage 3d
FR2970481B1 (fr) * 2011-01-18 2014-06-13 Snecma Structure fibreuse pour piece en materiau composite de geometrie complexe
US8642151B2 (en) * 2011-01-21 2014-02-04 Albany Engineered Composites, Inc. Preform and method for reinforcing woven fiber nodes
RU2459894C1 (ru) * 2011-03-28 2012-08-27 Общество с ограниченной ответственностью научно-производственное предприятие "Авиационный текстиль" Тканая лента сложной геометрической конфигурации для объемных армированных композиционных изделий
US8663776B2 (en) * 2011-04-04 2014-03-04 Albany Engineered Composites Corner fitting preforms and method of making thereof
ITFI20110223A1 (it) * 2011-10-13 2013-04-14 Manifattura Pri Ma Tex S R L Articolo tessile bistrato a perforazione zero.
US9150985B2 (en) * 2011-11-03 2015-10-06 Groupe Ctt Inc. Method of manufacturing weaved preform with oriented weft yarns
WO2013088041A2 (fr) * 2011-12-14 2013-06-20 Snecma PREFORME FIBREUSE A SECTION EN π NOTAMMENT POUR PLATE-FORME DE SOUFFLANTE EN MATERIAU COMPOSITE
CN103998665B (zh) * 2011-12-14 2016-10-12 斯奈克玛 三维编织纤维结构、从这种纤维结构中获得的纤维预制件以及包括这种预制件的复合材料部件
CN103998721B (zh) * 2011-12-14 2016-01-20 斯奈克玛 一种通过3d编织织造的单件纤维结构及其在制造复合材料部件中的应用
RU2612628C2 (ru) * 2012-01-09 2017-03-09 Снекма Волокнистая предварительно отформованная заготовка лопатки газотурбинного двигателя, выполненная из композитного материала и имеющая встроенную платформу, и способ ее выполнения
EP2802702B1 (fr) * 2012-01-09 2018-12-26 Safran Aircraft Engines Piece de renfort a section en pi en materiau composite, notamment plate-forme de soufflante de turbomachine, et son procede de fabrication
US9604389B2 (en) * 2012-02-17 2017-03-28 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-shaped preform with bias fibers
US9408450B2 (en) * 2012-04-17 2016-08-09 Mrm Hk Limited Reinforced textile carrying strap
US9833930B2 (en) 2012-10-23 2017-12-05 Albany Engineered Composites, Inc. Circumferential stiffeners for composite fancases
US9290865B2 (en) 2012-12-26 2016-03-22 Albany Engineered Composites, Inc. Three-dimensional woven corner fitting with lap joint preforms
US10006301B2 (en) 2013-06-04 2018-06-26 United Technologies Corporation Vane assembly including two- and three-dimensional arrangements of continuous fibers
CA2922198C (en) * 2013-09-04 2021-06-15 Biteam Ab Method and means for weaving a 3d fabric, 3d fabric items thereof and their use
JP6377568B2 (ja) * 2015-04-27 2018-08-22 株式会社オルセン 立体織物
FR3035678B1 (fr) * 2015-04-29 2017-05-12 Snecma Aube munie de plateformes possedant une jambe de retenue
US10582756B2 (en) 2015-10-05 2020-03-10 Mrm Hk Limited Reinforced textile strap
JP6524880B2 (ja) * 2015-10-15 2019-06-05 株式会社豊田自動織機 多層織物
KR102085893B1 (ko) * 2016-01-04 2020-03-06 알바니 엔지니어드 콤포짓스, 인크. 일체화된 틈 충전재를 갖는 예비성형체
CN106012234B (zh) * 2016-07-25 2017-11-17 江苏工程职业技术学院 一种经曲线织物的生产工艺
US10352273B2 (en) * 2016-11-08 2019-07-16 Rohr, Inc. Track beam with composite lug
US11939105B2 (en) * 2017-08-29 2024-03-26 Goodrich Corporation 3D woven conformable tank
KR101995967B1 (ko) 2017-10-31 2019-07-03 주식회사 애니온 톨게이트 옥탑용 지명 표지판
JP6564971B2 (ja) * 2018-03-27 2019-08-28 株式会社オルセン 立体織物を用いた留付具およびこの留付具を用いたテント等の設営方法
US11332228B2 (en) 2018-04-06 2022-05-17 Aurora Flight Sciences Corporation Aircraft fuselage with composite pre-form
FR3084088B1 (fr) * 2018-07-23 2020-10-02 Safran Texture fibreuse pour carter en materiau composite a resistance a l'impact amelioree
FR3090449B1 (fr) * 2018-12-21 2022-01-14 Safran preforme avec un renfort fibreux tisse en une seule piece pour plateforme inter aube
JP7335704B2 (ja) * 2019-01-28 2023-08-30 イビデン株式会社 セラミック繊維多層織物及びこれを用いた複合材
KR102197616B1 (ko) * 2019-02-15 2021-01-05 한국재료연구원 두께 방향 섬유가 연속적으로 보강된 3d 프로파일 빔 프리폼 및 이의 제조 방법
FR3096693B1 (fr) * 2019-06-03 2021-05-07 Safran Ceram Procédé de fabrication d’un secteur d’anneau
CN111549421B (zh) * 2020-04-08 2021-03-23 吉林大学 一种仿生钩连结构三维编织预浸件

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020192450A1 (en) 2001-06-15 2002-12-19 Schmidt Ronald P. Three-dimensional weave architecture
JP2003049340A (ja) 2001-07-05 2003-02-21 Albany Internatl Techniweave Inc 最小ひずみ３ｄ織りプリフォ−ム
US20030056847A1 (en) 2001-09-12 2003-03-27 Schmidt Ronald P. Woven preform for structural joints
JP2004506554A (ja) 2000-08-25 2004-03-04 ロッキード　マーティン　コーポレイション 正弦波形ウエブ付き複合材支持構造物とその製作法

Family Cites Families (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331495A (en) * 1978-01-19 1982-05-25 Rockwell International Corporation Method of fabricating a reinforced composite structure
US4256790A (en) * 1978-01-19 1981-03-17 Rockwell International Corporation Reinforced composite structure and method of fabrication thereof
JPS55174057U (ko) * 1979-05-31 1980-12-13
DE3812909A1 (de) * 1987-09-26 1989-04-13 Vorwerk Co Interholding Aus mehrlagengewebe bestehender vor-formling
US5085252A (en) * 1990-08-29 1992-02-04 North Carolina State University Method of forming variable cross-sectional shaped three-dimensional fabrics
GB9117863D0 (en) * 1991-08-19 1991-10-09 Cambridge Consultants Fibre preforms for structural composite components
FR2687173B1 (fr) * 1992-02-11 1995-09-08 Aerospatiale Procede pour la realisation d'une armature de fibres pour piece de matiere composite, et piece composite comportant une telle armature.
JP3070428B2 (ja) * 1995-02-08 2000-07-31 株式会社豊田自動織機製作所 三次元繊維組織の製造装置
US6010652A (en) * 1995-03-23 2000-01-04 Unitika Glass Fiber Co., Ltd. Three-dimensional woven fabric structural material and method of producing same
JP2961355B2 (ja) * 1995-03-23 1999-10-12 ユニチカグラスファイバー株式会社 立体織物構造材及びその製造方法
US6418973B1 (en) * 1996-10-24 2002-07-16 Boeing North American, Inc. Integrally woven ceramic composites
FR2759096B1 (fr) * 1997-02-04 1999-02-26 Snecma Texture multicouche liee pour materiaux composites structuraux
US6019138A (en) * 1997-03-21 2000-02-01 Northrop Grumman Corporation Automated three-dimensional method for making integrally stiffened skin panels
CN1073659C (zh) * 1997-10-15 2001-10-24 邱大烈 预型件及其制造方法与用途
US6103337A (en) * 1998-07-09 2000-08-15 Albany International Techniweave, Inc. Fiber-reinforced composite materials structures and methods of making same
GB9918011D0 (en) * 1999-07-31 1999-09-29 Leuven K U Res & Dev 3-D sandwich preforms and method to provide the same
US6374570B1 (en) * 2000-08-25 2002-04-23 Lockheed Martin Corporation Apparatus and method for joining dissimilar materials to form a structural support member
US20020090874A1 (en) * 2000-09-08 2002-07-11 Mckague Elbert L. Unitized fastenerless composite structure
US6589472B1 (en) * 2000-09-15 2003-07-08 Lockheed Martin Corporation Method of molding using a thermoplastic conformal mandrel
US6283168B1 (en) * 2000-11-28 2001-09-04 3Tex, Inc. Shaped three-dimensional engineered fiber preforms with insertion holes and rigid composite structures incorporating same, and method therefor
US6733862B2 (en) * 2000-12-27 2004-05-11 Albany International Techniweave, Inc. Reinforced article and method of making
US6890612B2 (en) * 2000-12-27 2005-05-10 Albany International Techniweave, Inc. Article and method of making
US6849150B1 (en) 2001-01-16 2005-02-01 Lockheed Martin Corporation System and method of forming structural assemblies with 3-D woven joint pre-forms
US6835261B2 (en) * 2001-07-02 2004-12-28 Lockheed Martin Corporation Adhesive-infused 3-D woven textile preforms for structural joints
US6863767B2 (en) * 2001-08-23 2005-03-08 Lockheed Martin Corporation Paste-bond clevis joint
US6676882B2 (en) * 2001-08-28 2004-01-13 Lockheed Martin Corporation Methods of hot-melt resin impregnation of 3-D, woven, textile preforms
US20030041948A1 (en) * 2001-08-31 2003-03-06 Bersuch Larry R. Co-cured joint with Z-pins
US6821368B2 (en) * 2001-10-09 2004-11-23 Lockheed Martin Corporation Co-bonded joint with Z-pins
US20030116267A1 (en) * 2001-12-21 2003-06-26 Sheahen Patrick D. Low-cost method of assembling structures with 3-D woven connectors
FR2840626B1 (fr) * 2002-06-06 2004-09-03 Eads Launch Vehicles Procede de lacage selectif de fils sur des preformes textiles multidimensionnelles et dispositif pour sa mise en oeuvre
US20040023581A1 (en) * 2002-08-05 2004-02-05 Bersuch Larry R. Z-pin closeout joint and method of assembly
US7244487B2 (en) * 2003-04-24 2007-07-17 Lockheed Martin Corporation Apparatus, system, and method of joining structural components with a tapered tension bond joint
US7014805B1 (en) * 2004-02-17 2006-03-21 Northrop Grumman Corporation Process for making a curved PI shaped preform made from woven composite materials
US7045084B1 (en) * 2004-02-17 2006-05-16 Northrop Grumman Corporation Process for making a curved preform made from woven composite materials
US7077167B2 (en) * 2004-06-14 2006-07-18 Massachusetts Institute Of Technology Bias weaving machine
US7670969B2 (en) * 2004-11-19 2010-03-02 Albany Engineered Composites, Inc. Fabricating symmetric and asymmetric shapes with off-axis reinforcement from symmetric preforms
US7713893B2 (en) * 2004-12-08 2010-05-11 Albany Engineered Composites, Inc. Three-dimensional woven integrally stiffened panel
US7413999B2 (en) * 2005-11-03 2008-08-19 Albany Engineered Composites, Inc. Corner fitting using fiber transfer
US7943535B2 (en) * 2005-11-17 2011-05-17 Albany Engineered Composites, Inc. Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications
US7655581B2 (en) * 2005-11-17 2010-02-02 Albany Engineered Composites, Inc. Hybrid three-dimensional woven/laminated struts for composite structural applications
US7625510B2 (en) * 2005-11-29 2009-12-01 Lockheed Martin Corporation System, method, and apparatus for production-worthy, low cost composite tool fabrication
US7960298B2 (en) * 2007-12-07 2011-06-14 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving closed structures with intersecting walls
US7964520B2 (en) * 2007-12-21 2011-06-21 Albany Engineered Composites, Inc. Method for weaving substrates with integral sidewalls
US8440276B2 (en) * 2008-02-11 2013-05-14 Albany Engineered Composites, Inc. Multidirectionally reinforced shape woven preforms for composite structures
US7712488B2 (en) * 2008-03-31 2010-05-11 Albany Engineered Composites, Inc. Fiber architecture for Pi-preforms
US8127802B2 (en) * 2008-10-29 2012-03-06 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-preform with variable width clevis
US8079387B2 (en) * 2008-10-29 2011-12-20 Albany Engineered Composites, Inc. Pi-shaped preform
US8846553B2 (en) * 2008-12-30 2014-09-30 Albany Engineered Composites, Inc. Woven preform with integral off axis stiffeners

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004506554A (ja) 2000-08-25 2004-03-04 ロッキード　マーティン　コーポレイション 正弦波形ウエブ付き複合材支持構造物とその製作法
US20020192450A1 (en) 2001-06-15 2002-12-19 Schmidt Ronald P. Three-dimensional weave architecture
JP2003049340A (ja) 2001-07-05 2003-02-21 Albany Internatl Techniweave Inc 最小ひずみ３ｄ織りプリフォ−ム
US20030056847A1 (en) 2001-09-12 2003-03-27 Schmidt Ronald P. Woven preform for structural joints

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