KR102209625B1 - 복합 재료들을 위한 통합 절단을 갖는 성형 툴 - Google Patents

Abstract

복합 재료 부품(composite material part)을 성형 및 트리밍하도록 동작가능한 성형 및 트리밍 툴(100). 툴은 하단 다이(150), 하단 다이에 마운트된 코어(115), 하단 다이에 마운트된 적어도 하나의 하단 압박 패드(120), 및 하단 다이에 마운트된 커터(125)를 포함한다. 추가적으로, 툴은 상단 다이(105), 상단 다이에 마운트된 공동, 및 상단 다이에 마운트된 적어도 하나의 상단 압박 패드(110)를 포함한다.

Description

복합 재료들을 위한 통합 절단을 갖는 성형 툴{FORMING TOOL WITH INTEGRAL CUTTING FOR COMPOSITE MATERIALS}

본 발명의 실시예들은 복합 재료들을 위한 통합 절단을 갖는 성형 툴 및 사용 방법들에 관한 것이다.

차량들에서 더 큰 연료 효율에 대한 요구는 예를 들어, 탄소 파이버 복합 재료를 포함하는 더 가벼운 재료들의 사용에 대한 요구를 유발하고 있다. 오늘날, 탄소 파이버 복합 재료들은 전통적으로 고 볼륨 생산에 사용되지 않는 재료들의 새로운 분류를 나타낸다. 결과적으로, 복합 재료 차량 부품들의 경제적, 고 볼륨 생산을 위한 컴포넌트 디자인, 엔지니어링, 재료들 및 제조 프로세스 개발은 매우 잘 이해되지 않는다. 더욱이, 탄소 파이버 복합 재료들의 지속 가능성은 자동차 시장에서의 거대한 상품화에 적합할지에 관해 철저하게 고려되지 않았다.

따라서, 관련 기술 분야에서 예를 들어, 탄소 파이버 복합물들의 중량 절감 가능성을 달성하기 위해서 성형 복합 재료들을 위한 개선된 방법들 및 디바이스들에 대한 요구가 있다.

본 발명의 실시예들은 완전히-자동화되고 결합된 성형-트리밍 시스템 및 사용 방법들에 관한 것이다. 실시예들에서, 상기 시스템은 복합 재료들 성형 및 트리밍하기 위한 최적화된 프로세싱 단계들 (경화 프로세스 이전에)을 갖는 짧은-사이클 시간 (예를 들어, 3 분보다 작은)을 갖는다. 상기 성형 및 트리밍된 복합 재료들을 생성하기 위해 본 발명의 실시예들을 구현함으로써, 탄소 파이버 복합물들의 중량-절감 가능성이 보다 효율적으로 실현될 수 있다. 상기 성형 및 트리밍 툴의 사용은 구조상 라미네이트들의 성능 요건들을 충족하면서 폐기물을 낮출 수 있다.

본 발명의 실시예는 복합 재료 부품을 성형 및 트리밍하도록 동작가능한 통합된 성형 및 트리밍 툴에 관한 것이다. 상기 성형 및 트리밍 툴은 하단 다이, 상기 하단 다이에 마운트된 코어, 상기 하단 다이에 마운트된 적어도 하나의 하단 압박 패드, 및 상기 하단 다이에 마운트된 커터를 포함한다. 추가적으로, 상기 툴은 상단 다이, 상기 상단 다이에 마운트된 공동, 및 상기 상단 다이에 마운트된 적어도 하나의 상단 압박 패드를 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 성형/트리밍 툴은 상기 상단 다이에 마운트된 복수의 상단 스톱 블럭들, 및 상기 하단 다이에 마운트된 복수의 하단 스톱 블럭들을 더 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 성형/트리밍 툴은 상기 상단 다이상에 마운트된 복수의 정렬핀들, 및 상기 하단 다이상에 마운트된 복수의 대응하는 부싱(bushing)들을 더 포함한다. 상기 복수의 대응하는 부싱들은 상기 코어 및 상기 공동의 정렬을 제공하기 위해 상기 복수의 정렬 핀들을 개별적으로 수용하도록 배열되고 구조화된다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 코어 및 상기 공동은 상기 복합 재료 부품의 희망하는 형상에 대응하는 실질적으로 상반적인 형상(reciprocal shape)들을 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드는 복수의 하단 압박 패드들을 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 성형 및 트리밍 툴은 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드를 지지하도록 배열되고 구조화된 적어도 하나의 마운트를 더 포함한다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 성형/트리밍 툴은 프리로드(preloaded) 상태에 있는 동안 상기 하단 압박 패드들을 로딩 위치에 유지하도록 배열되고 구조화된 복수의 하단 압박 패드 스프링들을 더 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 성형/트리밍 툴은 복수의 상단 압박 패드 스프링들 및 복수의 적어도 하나의 코어 스프링들 및 질소 실린더들을 더 포함한다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들, 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들, 및 복수의 코어 스프링들은 상기 하단 다이쪽으로의 상기 상단 다이의 하향 수직 움직임시에, 인가된 압력의 결과적인 증가, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들이 처음 압축되기 시작하고, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들이 압축을 마친 후에 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들이 압축되고, 및 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들이 압축을 마친 후에 상기 복수의 코어 스프링들이 압축되도록 배열되고 구조화된다. 이 인가된 압력은 또한 수직 모션들을 각진 모션으로 이동을 허용하는 하드웨어와의 임의 애플리케이션들을 위해 상기 수직 방향으로부터 각질 수 있다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 상단 다이는 상기 하단 다이에 관하여 수직 움직임을 위해 배열되고 구조화된다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 하단 다이쪽으로의 상기 상단 다이의 하향 수직 움직임시에, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드는 복합 재료 블랭크에 클램핑 힘을 제공하기 위해 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드쪽으로 이동된다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 하단 다이쪽으로의 상기 상단 다이의 추가의 하향 수직 움직임시에, 상기 공동은 상기 복합 재료 블랭크로부터 상기 복합 재료 부품을 형상화하기 위해 상기 코어쪽으로 이동된다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 하단 다이쪽으로의 상기 상단 다이의 또다른 추가의 하향 수직 움직임시에, 상기 공동의 전단 에지(shearing edge)는 상기 복합 재료 블랭크를 트리밍하기 위해 상기 커터의 전단 에지를 지나 이동된다. 이들 전단 에지들은 또한 수직 모션들을 각진 모션으로 이동을 허용하는 하드웨어와의 임의 애플리케이션들을 위해 상기 수직 방향으로부터 각질 수 있다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 클램핑 힘은 성형 동작 동안에 및 트리밍 동작 동안에 상기 복합 재료 블랭크의 주변 영역을 충분한 힘으로 클램프하도록 구성된다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 충분한 힘은 상기 복합 재료 블랭크의 주름짐(wrinkling)을 방지하기에 충분히 크지만, 상기 복합 재료 블랭크의 찢어짐(tearing)을 방지하기에 충분히 작고, 동시에 상기 복합 재료 블랭크의 제어되는 슬라이딩을 허용한다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 복합 재료 블랭크에 인가된 힘은 상기 하단 다이 쪽으로의 상기 상단 다이의 하향 수직 움직임과 함께 동적으로 증가한다. 이들 힘들은 또한 수직 모션들을 각진 모션으로 이동을 허용하는 하드웨어와의 임의 애플리케이션들을 위해 상기 수직 방향으로부터 각질 수 있다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 성형/트리밍 툴은 상기 하단 다이에 관하여 상기 상단 다이의 수직 움직임을 제공하도록 배열되고 구조화된 프레스(press)와 결합(combination)된다.

본 발명의 추가 실시예들에서, 상기 프레스의 스트로크는 복합 재료 보유 및 제어 스테이지, 복합 재료 성형 스테이지; 및 복합 재료 에지 트리밍 스테이지 사이에서 연속적이다.

본 발명의 또 추가의 실시예들에서, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드 및 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드는 스틸(steel)을 포함한다.

본 발명의 실시예는 복합 재료 부품 성형 및 트리밍의 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 프레스에 배열된 성형/트리밍 툴에 복합 재료 블랭크(composite material blank)를 로딩하는 단계, 상기 성형/트리밍 툴을 로딩 위치로부터 최초 위치로 이동시키기 위해 상기 프레스를 낮추는 단계; 상기 복합 재료 블랭크로부터 상기 복합 재료 부품을 성형하기 위해 상기 최초 위치로부터 최종 성형 위치로 상기 성형/트리밍 툴을 이동시키기 위해 상기 프레스를 낮추는 단계; 상기 복합 재료 부품을 트리밍(trim)하기 위해 상기 최종 성형 위치로부터 최종 절단 위치로 상기 성형/트리밍 툴을 이동시키기 위해 상기 프레스를 낮추는 단계; 상기 최종 절단 위치로부터 상기 로딩 위치로 상기 성형/트리밍 툴을 이동시키기 위해 상기 프레스를 들어 올리는 단계; 및 상기 성형/트리밍 툴로부터 상기 성형 및 트리밍된 복합 부품을 제거하는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예는 복합 재료 부품을 성형 및 트리밍하도록 동작가능한 성형/트리밍 툴에 관한 것이다. 상기 성형/트리밍 툴은 제 1 다이, 상기 제 1 다이에 마운트된 적어도 하나의 제 1 압박 패드, 및 상기 제 1 다이에 마운트된 커터를 포함한다. 상기 성형/트리밍 툴은 제 2 다이, 및 상기 제 2 다이에 마운트된 적어도 하나의 제 2 압박 패드를 더 포함한다. 상기 성형/트리밍 툴은 상기 제 1 다이 및 상기 제 2 다이 중 하나에 마운트된 코어 및 상기 제 1 다이 및 상기 제 2 다이 중 다른 하나에 마운트된 공동(cavity)를 더 포함한다.

보다 완벽한 본 발명뿐만 아니라 본 발명의 다른 오브젝트들 및 추가 특징부들에 보다 완벽한 이해를 위해, 이하의 대표적이고 비 제한적인 도면들과 함께 이하의 발명의 상세한 설명에 도면부호가 제공될 수 있다:
도 1 은 개방 (또는 로딩) 위치에 있는 성형/트리밍 장치 (또는 툴)의 대표적이고 비 제한적인 실시예의 도면을 예시하고, 이는 본 발명의 실시예들에 따른 3차원, 부분적 트윈 반구형 형상의 복합 부품을 형성하도록 구성된다;
도 2 는 본 발명의 실시예들에 따른 닫힌 (또는 최종 트리밍(trimming)) 위치에 있는 대표적인 툴의 도면을 예시한다;
도 3 은 본 발명의 실시예들에 따른 최초 위치에서의 툴의 하단부분의 도면을 예시한다;
도 4 는 본 발명의 실시예들에 따른 압축된 최종 트리밍 위치에 툴의 하단부분의 도면을 예시한다;
도 5 는 본 발명의 실시예들에 따른 대표적인 툴의 상단부분의 도면을 예시한다;
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 대표적인 툴의 상단부분의 대안 도면을 예시한다;
도 7 은 본 발명의 실시예들에 따른 최초 위치에서의 대표적인 툴의 단면도를 예시한다;
도 8 은 본 발명의 실시예들에 따른 성형 단계의 시작에서 (예를 들어, 최초 위치에서) 블랭크 홀더 동작(blank holder operation)을 예증하는 대표적인 툴의 단면도를 예시한다;
도 9는 본 발명의 실시예들에 따른 성형 단계의 마지막에 (또는 트리밍 단계의 시작) 블랭크 홀더 동작을 예증하는 대표적인 툴의 단면도를 예시한다;
도 10 은 본 발명의 실시예들에 따른 트리밍 단계의 마지막에 블랭크 홀더 동작을 예증하는 대표적인 툴의 단면도를 예시한다;
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 프로세스들을 관리하기 위한 예시적인 환경을 도시한다; 및
도 12는 본 발명의 실시예들의 측면들을 수행하기 위한 대표적인 흐름도를 도시한다; 및
도면 번호들은 도면들의 다양한 그림들에 걸쳐서 본 발명의 동일하거나 또는 동등한 부품들을 나타낸다.

이하의 설명에서, 본 발명의 다양한 실시예들이 첨부된 도면들에 관련하여 설명될 것이다.

본 출원에 특정예들은 예제로서 그리고 단지 본 발명의 실시예들의 예시적인 논의 목적을 위한 것이고 본 발명의 원리들 및 개념적인 측면들의 설명을 가장 유용하고 쉬운 것으로 믿어지는 것을 제공하는 과정에서 제시된다. 이것과 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위해 필요한 것보다 더 상세하게 본 발명의 구조적 세부사항들을 보여주기 위한 시도는 없고, 본 발명의 형태들이 실제로 어떻게 구체화될 수 있는지를 당해 기술분야의 통상의 기술자들에 명확하게 하는 도면들과 함께 설명이 이루어진다.

본 출원에서 사용되는, 단일 형태들 “a,” “an,” 및 “the”은 문맥이 명확하게 다른 식으로 지시하지 않는 한 복수 언급을 포함한다. 다른식으로 표시된 경우를 제외하고, 예를 들어, 명세서 및 청구항들에서 사용되는 스프링 힘들, 및 등등의 양을 표현하는 모든 숫자들은 용어 “약(about)”에 의해 모든 경우들에서 수정될 수 있는 것으로 이해된다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 명세서 및 청구항들에 개시된 수치 파라미터들은 본 발명에 의해 획득되기를 바라는 희망하는 특성들에 의존하여 변할 수 있는 근사치(approximation)이다. 최소한 등가물들의 원칙을 청구항들의 범위에 제한하려는 시도로서 간주되지 않는 때, 각각의 수치 파라미터는 유효 자리수의 수 및 정상 범위 규약들을 고려하여 해석되어야 한다.

추가적으로, 본 명세서 내의 수치 범위들의 설명은 모든 수치 값들 및 해당 범위내 범위들의 개시로 간주된다. 예를 들어, 만약 범위가 약 1 로부터 약 50 까지라면, 그것은 예를 들어, 1, 7, 34, 46.1, 23.7, 또는 임의의 다른 값 또는 해당 범위내 범위를 포함하는 것으로 간주된다.

추가하여, 툴의 수직 움직임들에 대한 언급은 또한 수직으로부터 툴의 각진 움직임(angled movement)들을 포함한다. 이들 각진 움직임들은 비-수직 동작들을 요구하는 특징부들을 갖는 임의 부품들에 대한 클램핑, 성형, 및 절단을 포함한다.

본 출원에서 개시된 다양한 실시예들은 구체적으로 반대로 언급되지 않는한 개별적으로 및 다양한 조합들로 사용될 수 있다.

비교를 위해, 복합물 라미네이트들 (또는 핸드 레이-업(lay-up) 접근법), 복합 재료들 (예를 들어, 프리프레그 파일들)의 대표적인 “핸드-프로세싱”은 절단되고, 방위되고, 스택되고, 및 스티치되고 이어서 핸드-성형 및 트리밍 동작에 앞서서 적외선 (IR) 오븐내에 가열된다. 일단 성형되고 트리밍된 부품은 후속 부품 경화 및 통합을 위해 주형 툴 스테이션(molding tool station)으로 이동된다. 이 대표적인 “핸드-프로세싱” 에서 전체 사이클은 프로세스 시간의 절반 이상을 차지하는 성형 및 트리밍과 함께 대략 1-시간(1-hr)이 걸린다.

“핸드-프로세싱”에 반하여, 본 발명의 실시예들에 따른 결합된 성형-트리밍 동작을 포함하고, 추가적으로 하나 이상의, 예를 들어, 자동화된 직물 핸들링/절단 및 라미네이션/스티칭을 포함하는, 복합 라미네이트들의 자동화된 프로세싱으로 삼 (3) 분 보다 작은 사이클 시간들이 성취가능하다. 즉, 본 발명의 실시예들 활용함으로써, 부품 사이클 시간은 10배만큼 (예를 들어, 1 시간에서 몇 분으로) 축소된다.

본 발명의 실시예들은 라미네이트(laminate)들의 성형 및 절단을 위해 배열되고 구조화된 결합된 성형/트리밍 시스템 및 사용 방법들에 관한 것이다. 실시예들에서, 시스템은 완전히-자동화될 수 있다. 실시예들에서, 시스템은 복합 재료 라미네이트들의 성형 및 트리밍하기 위한 최적화된 프로세싱 단계들을 갖는 짧은-사이클 시간 (예를 들어, 3 분보다 작은)을 갖는다. 성형 및 트리밍된 복합 재료들을 생성하기 위해 본 발명의 실시예들을 구현함으로써, 예를 들어 탄소 파이버 복합물 재료들의 중량-절감 가능성이 보다 효율적으로 실현될 수 있다. 실시예들에서, 복합 재료(composite material)들은 CF-열경화 매트릭스계 프레그들 (예를 들어, 연속적인 및/또는 랜덤-쪼개진(chopped)), 분산 프리프레그 재료들 및 핫 멜트 (hot melt) 프리프레그 재료들을 포함할 수 있다. 대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 복합 재료들의 열경화성 온도는 대략 60 °C 내지 80 °C이다.

본 발명의 실시예들에 따른 단일 툴내 결합된 성형 및 트리밍을 활용함으로써, 전체 프로세싱 비용은 성형후에 복합 재료를 트리밍하는 두번째 셋의 툴들을 배제함으로써 축소된다. 게다가, 결합된 프로세싱은 단일 툴에서 이들 두개의 단계들을 수행함으로써 전체 제조 시간을 줄인다. 결합된 프로세싱으로, 성형된 부품 및 절단 (또는 트리밍) 에지의 정밀한 정렬이 달성되고, 고 품질 압축 주형 부품으로 귀결된다. 더욱이, 툴은 최종 형상, 또는 대략 최종 형상으로 성형된 부품을 형상화하도록 동작가능하다. 따라서, 성형된 부품의 추가 조성(shaping)은 성형/트리밍 프로세스의 다운스트리밍에서 (예를 들어, 경화 프로세스 동안에)거의 요구되지 않거나 또는 요구되지 않아서, 보다 효율적인 프로세스로 귀결된다.

추가적으로, 본 발명의 추가 측면들에 따라, 압축 주형 (예를 들어, 경화)전에 부품을 사전성형 및 트리밍함으로써, 압축 주형 툴(compression molding tool)은 간략화될 수 있다. 부품이 이미 성형 되었기 때문에(또는 대부분 성형됨), 주름짐 또는 다른 성형 이슈들은 압축 주형동안 거의 일어나지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시예들과 조합하여 사용될 때, 압축 주형 툴은 주름짐을 제어 및/또는 방지하기 위해 더 작은 특징부들을 필요로 할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 빠른 사이클 시간들을 이용하여 프리프레그 복합물들을 형상 및 트리밍 (또는 절단)하기 위해 성형 프리프레그 복합물들을 위한 고 볼륨 제조 프로세스들에서 복합물들을 사용한다. 실시예들에서, 각각의 이들 프로세스 단계들은 로봇 자동화를 활용할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른, 압축 주형 (예를 들어, 경화)전에 복합 재료들 (예를 들어, 프리프레그 파일들)을 성형 및 트리밍함으로써, 본 발명의 실시예들은 합성 기하학적 구조가 생성되는 것을 가능하게 하고 및 후속 압축 주형 프로세스를 크게 단순화시킨다.

본 발명의 실시예들에 따라, 사전성형 단계에서 (즉, 성형 및 트리밍 전에), 복합 재료 블랭크를 연화(soften)시키기 위해(그러나 경화되지 않은) 복합 재료 블랭크는 가열될 수 있다. 추가적으로 가열은 하나 이상의 복합 재료의 층들의 점착성을 조절하기 위해(예를 들어, 증가시키거나 또는 축소시키기 위해) 제어될 수 있다(예를 들어, 상승되거나 또는 낮추어진다). 본 발명의 실시예들에 따른, 증가된 점착성(tackiness)은 예를 들어, 복합 재료의 파일들간의 접착력의 개선을 위해서 원해질 수 있다. 실시예들에서 복합 재료의 로봇의-핸들링으로, 로봇에 의한 핸들링을 개선하기 위해서 (예를 들어, 핸들링 정확성 및/또는 배치 정확성) 복합 재료의 점착성은 낮춰질 수 있다.

도 1 은 개방 (또는 로딩(loading)) 위치에 있는 성형/트리밍 장치 (또는 툴)(100)의 대표적이고 비 제한적인 실시예의 도면을 예시한다. 도 1의 대표적인 실시예에서, 툴은 3차원 형상의 복합 부품들을 형성하도록 구성된다. 툴 (100)은 (1) 희망하는 형상으로 프리프레그를 형성하고; 그리고 (2) 원하는 사이즈로 외주(outer perimeter)를 절단 (또는 트리밍(trim))하도록 동작가능하다. 본 발명의 측면들에 따라, 상기 두개의 단계들은 압축 주형(com프레스ion molding) (예를 들어, 경화) 프로세스 전에 수행된다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 툴 (100)는 상단 다이 (105) 및 하단 다이 (150) (예를 들어, 단리 다이 세트(Danly Die Set))를 포함한다. 상단 다이 (105)상에 마운트된 공동(cavity) (도 1에 미도시, 그러나 도 5 참조)과 함께 하단 다이 (150)상에 마운트된 코어(core) (115)는 형상화된 복합 부품(shaped composite part)를 형성하도록 구성된다. 도 1의 대표적인 실시예에서, 코어 (115) 및 공동 (미도시)는 더블 돔(double dome) 형상의 복합 부품을 형성하도록 구성된다. 툴 (100)은 추가적으로 하나 이상의 대응하는 마운트(corresponding mount)들 (170)를 통하여 상단 다이 (105)에 마운트된 하나 이상의 상단 압박 패드(pressure pad)들 (110) 및 하단 다이 (150)에 마운트된 하나 이상의 하단 압박 패드들 (120)를 포함한다. 실시예들에서, 압박 패드들 (110,120)은 스틸(steel), 또는 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다. 추가 실시예들에서, 압박 패드들 (110,120)은 나일론 슈즈(nylon shoes)를 또한 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 상단 압박 패드(들) (110) 및/또는 하단 압박 패드(들) (120)의 재료 특성들 (예를 들어, 재료 유형, 표면 매끄러움, 등.)은 상단 압박 패드(들) (110) 및/또는 하단 압박 패드(들) (120)의 마찰을 변경하도록 선택 및/또는 구성될 수 있다. “상단(upper”)및 “하단(lower)”으로서의 툴 특징부들에 언급이 이루어질때, 이는 대표적이고 비 제한적인 실시예이고, 그리고 툴 (100)은 역으로 마운트될 수 있고 또한 동일한 방식으로 동작할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 툴 (100)는 하단 다이 (150)에 마운트된 커터(cutter) (125)를 포함한다. 실시예들에서, 커터 (125)는 단일 일원화된 구조(single unitary structure)일 수 있거나, 또는 불연속 엘리먼트들 (예를 들어, 네개의 불연속 부분들)을 포함할 수 있다. 툴 (100)은 상단 다이 (105)에 마운트된 복수의 상단 스톱 블럭들 (130) 및 하단 다이 (150)에 마운트된 복수의 하단 스톱 블럭들 (135)를 더 포함할 수 있다. 상단 스톱 블럭들 (130) 및 하단 스톱 블럭들 (135)은 트리밍 동작을 수행하는 전단 에지(shearing edge)들의 초과 이동(over travel)을 방지하기 위해 구성 가능한 임계값 (예를 들어, 최소 거리)에서 코어 (115) 및 공동의 상대적 움직임을 정지하도록 구조화되고 배열된다. 대표적이고 비 제한적인 실시예로, 상단 및 하단 스톱 블럭들은 커터 (125)의 전단 에지와 공동 전단 에지의 3mm 바이 패스(by-pass)를 허용하도록 사이즈된다. 실시예들에서, 상단 스톱 블럭들 (130) 및/또는 하단 스톱 블럭들 (135)은 구성 가능한 임계값을 조정하기 위해서 상이하게 사이즈된 스톱 블럭들로 상호교환될 수 있다.

툴 (100)은 상단 다이 (105)상에 마운트된 복수의 정렬 핀들 (145) 및 하단 다이 (150)상에 마운트된 복수의 대응하는 부싱들 (140)을 더 포함한다. 실시예들에서, 정렬 핀들 (145) (예를 들어, 큰 직경 핀들)은 락업(lockups)을 방지하고 및 상단 다이 (105) 및 하단 다이 (150)의 보다 정밀한 정렬 (및 따라서, 전단 에지들의 정렬)을 제공하기 위해 부싱 볼 베어링들(bushing ball bearing)을 포함할 수 있다.

실시예들에서, 툴 (100)은 상단 압박 패드(들) (110)과 하단 압박 패드들 (120)사이에 복합 재료 (예를 들어, 탄소 파이버 미리-함침된(pre-impregnated) 우븐 직물(woven fabric) (또는 프리프레그(prepreg)) 재료 (미도시))의 하나 이상의 층들을 보유하고, 공동 (미도시)과 코어 (115)사이에서 하나 이상의 복합 재료의 층들을 3D 형태로 형상화하고, 압력으로 복합 재료의 층들을 함께 결합하고, 그리고 하나 이상의 복합 재료의 층들을 공동 전단 에지와 커터 (125)의 전단 에지로 절단하도록 구조화되고 배열된다. 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 이들 프로세스들의 전부는 “연속적인(continuous”)압박 동작을 이용하여 단일의 자체-완비된 툴(single self-contained tool) (예를 들어, 대표적인 툴 (100))에 의해 수행된다. 일 대표적인 실시예에서, 성형 툴(100)은 하단 다이 (150)에 관련하여 상단 다이 (105)를 작동시키도록 구조화되고 배열된 프레스(press) (미도시, 도 11 참조)에 인스톨된다.

본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 툴 (100)은 형성되고 있는 동안에 상단 압박 패드들 (110)과 하단 압박 패드들 (120) 사이에 적절한 (또는 최적의) 압력의 양으로 하나 이상의 탄소 파이버 층들을 보유하도록 동작가능하다. 최적의 압력은 복합 재료 (또는 직물)가 툴 (100)내에 형성되어 있는 형상에 일치하도록 적절하게 슬라이드 되는 것을 허용하고, 동시에 또한 직물이 주름지고, 찢어지거나, 또는 손상을 방지한다. 실시예들에서, 툴 (100)은 미리 결정된 및 조절가능한 힘으로 홀더를 통하여 복합 재료의 슬라이딩 움직임을 허용하면서 또한 동시에 복합 재료가 보유되는 것을 허용하기 위해 구성 가능한 힘의 양을 인가하도록 배열되고 구조화된 클램핑 메커니즘(예를 들어, 상단 압박 패드들 (110) 및 하단 압박 패드들 (120), 복수의 마운트들 (170), 복수의 스톱 핀들 (155), 및 다른 컴포넌트들중에서 복수의 패드 정렬 핀들 (160)을 포함하는)를 포함한다. 실시예들에서, 클램핑 메커니즘은 복수의 하단 압박 패드 스프링들 (165), 및 복수의 상단 압박 패드 스프링들 (미도시)를 사용한다.

도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대표적이고 비 제한적인 실시예, 복수의 하단 압박 패드들 (120)는 네개의 하단 압박 패드들을 포함할 수 있고, 각각의 개별 압박 패드는 관련된 하단 압박 패드 스프링들 (165)을 갖는 대응하는 마운트 (170)상에 마운트된다. 복수의 스톱 핀들 (155)은 하단 압박 패드들 (120)이 너무 멀리 상승하는 것을 방지하도록 배열되고 구조화된다. 복수의 패드 정렬 핀들 (160)은 하단 다이 (150)와 하단 압박 패드들 (120) 및 마운트들 (170)을 정밀하게 정렬하도록 배열되고 구조화된다. 대표적인 툴 (100)은 네개의 하단 압박 패드들 (120) 및 대응하는 마운트들 (170)을 포함하지만, 본 발명의 실시예들은 더 작은 수의 또는 더 큰 수의 하단 압박 패드들 (120) 및 대응하는 마운트들 (170) (예를 들어, 하나의 압박 패드, 여섯개의 압박 패드들, 여덟개의 압박 패드들, 열 여섯개 압박 패드들, 등.)을 고려한다 .

복합 재료 (또는 직물)가 보유되지만, 툴 (100)의 성형 모션(성형 motion)은 코어 (115)와 인터페이싱을 통하여 복합 재료에 성형된 형상을 생성하기 위해서 툴의 닫힘(closing)동안에 공동의 이동(미도시)를 포함한다. 닫힌 툴의 압력을 통하여, 프리프레그의 끈적 끈적한(tacky) 표면 및 인가된 툴 압력조합에 기인하여 복합 재료의 층들은 함께 본딩된다.

본 발명의 실시예들의 추가 측면들에 따라, 일단 툴 (100)의 성형 모션이 완성된 후에, 툴 (100)의 절단 움직임(또는 동작)이 시작한다. 공동의 더 아래쪽으로 움직임은 공동(cavity)의 주변(미도시)상의 전단 에지 (미도시)로 하여금 복합 재료의 절단 (또는 트리밍)으로 귀결되는 커터 (125)의 전단 에지를 바이 패스하게 한다.

도 2 는 닫힌 (또는 최종 트리밍) 위치에 있는 대표적인 툴(100)의 도면을 예시한다. 닫혀진 위치에서, 상단 다이 (105) 및 하단 다이 (150)는 상대적으로, 서로를 향하여 이동되어서 코어 (115) 및 공동 (미도시)가 형상화된 복합 부품을 성형한다. 닫혀진 위치에서, 하나 이상의 상단 압박 패드들 (110) 및 하나 이상의 하단 압박 패드들 (120)은 하나 이상의 복합 재료의 층들 (예를 들어, 탄소 파이버 미리-함침된 우븐 직물 (또는 프리프레그) 재료) (미도시)을 클램프한다. 추가적으로 도 2 에 도시된 바와 같이, 닫혀진 위치에서, 복수의 상단 스톱 블럭들 (130)은 복수의 하단 스톱 블럭들 (135)과 접촉하고, 복수의 정렬 핀들 (145)은 복수의 대응하는 부싱들 (140)내로 수용된다.

본 발명의 실시예들에서, 프로세스는 툴 (100)내로 삽입하기 전에 연화 온도 (예를 들어, 50°C. - 70°C., 예를 들어, 경화 온도 아래로)까지 복합 재료 시트들 (또는 블랭크들)을 가열하는 단계를 포함한다. 툴 (100)은 그런 다음 닫히게 되는데, 여기서 성형(forming), 결합(joining), 및 절단(cutting)이 일어난다. 실시예들에서, 툴 (100)은 미리-가열된 복합 재료로부터 밖으로 열을 꺼내기 위해서 실온 또는 차가운 온도에서 유지될 수 있다. 이 가열 및 냉각 프로세스는 툴 (100)로부터 제거된 후에 성형된 부분의 형상 보유(shape retention)에 도움이 된다.

도 3 은 최초 위치에서의 대표적인 툴 (100)의 하단 부분 (300) (예를 들어, 하단 다이 (150) 및 하단 다이에 부착된 컴포넌트들)의 도면을 예시한다. 도 3 에 도시된 바와 같이, 하단 부분 (300)은 코어 (115), 하나 이상의 하단 압박 패드들 (120) 및 대응하는 마운트들 (170), 복수의 하단 스톱 블럭들 (135), 복수의 대응하는 부싱들 (140), 및 커터 (125)를 포함한다. 이 최초 위치에서, 하단 압박 패드들 (120) 및 대응하는 마운트들 (170)은 커터 (125)로부터 임의의 거리에 있고, 복수의 스프링들 (165)은 상대적으로 비압축된 상태에 있다.

도 4는 압축된 최종 트리밍 (또는 닫힌) 위치에서의 대표적인 툴 (100)의 하단 부분 (300') (예를 들어, 하단 다이 (150) 및 하단 다이에 부착된 컴포넌트들)의 도면을 예시한다. 도 4 에 도시된 압축된 최종 트리밍 (또는 닫힌) 위치에서 (본 발명의 실시예들의 측면들을 보다 명확히 예시하기 위해서 툴(100)의 상단 부분없이 도시된다), 복수의 마운트들 (170) (그 위에 마운트된 하단 압박 패드들 (120)을 갖는)은 커터 (125)를 컨택한다. 압축된 (또는 닫힌) 위치에서, 하단 압박 패드 스프링들 (165)은 상대적으로 압축된 상태에 있다.

도 5는 대표적인 툴 (100)의 상단 부분 (500) (예를 들어, 상단 다이 (105) 및 상단 다이에 부착된 컴포넌트들)의 도면을 예시한다. 도 5 에 도시된 바와 같이, 상단 부분 (500)은 상단 다이 (105), 전단 에지 (510)을 갖는 공동 (505), 하나 이상의 상단 압박 패드들 (110), 복수의 상단 스톱 블럭들 (130), 및 복수의 정렬 핀들 (145)을 포함한다. 도 6 은 상단 다이 (105), 상단 압박 패드(들) (110), 복수의 상단 스톱 블럭들 (130), 및 복수의 정렬 핀들 (145)을 보여주는 대표적인 툴 (100)의 상단 부분 (500)의 대안 도면을 예시한다.

닫힘 스트로크 (예를 들어, 로딩 위치(loading position)로부터, 최초 위치를 통과하여 최종-트리밍 위치(final-trimming position)로의 이동)동안에, 툴 (100)은 : (1) 복합 재료를 보유하고; (2) 복합 재료를 희망하는 형상으로 성형하고; 및 (3) 원하는 사이즈로 복합 재료의 외주를 절단 (또는 트리밍)하도록 동작가능하다. 프레스가 닫힘 스트로크로 낮추어질 때, 처음에는 힘이 재료에 인가되지 않고, 그런다음 상단 압박 패드 (110) 및 하단 압박 패드 (120)가 재료를 컨택한 때 증가된 힘이 인가되고, 마지막으로, 피크 힘이 복합 재료의 절단 (또는 트리밍) 동안에 인가된다. 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 툴 (100)은 보유, 성형 및 절단 순서로 복합 재료를 보유, 성형, 및 절단하도록 동작가능하다. 각각의 단계는 다음 단계로 진행되기 전에 완료된다는 것이 중요하다. 예를 들어, 만약 성형이 완료되기 전에 절단이 발생하면, 절단 프로세스는 성형 프로세스를 중단시킬 것이다. 본 발명의 실시예들에서, 닫힘 스트로크의 비율은 툴 (100)의 드로우 속도(draw speed)를 줄이거나 또는 증가시키기 위해 조절 가능할 수 있다.

도 7 은 최초 위치에서의 대표적인 툴(100)의 단면도를 예시한다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 최초 위치에서의 툴(100)에서, 하나 이상의 복합 재료의 층들 (예를 들어, 탄소 파이버 미리-함침된 우븐 직물 (또는 프리프레그) 재료) (705)은 대응하는 마운트들 (170)상에 배열된 복수의 하단 압박 패드들 (120) 위에 배열된다. 복수의 하단 압박 패드들 (120)의 상단 표면들은 바람직하게는, 코어 상에서 복합 재료 (705)의 너무 이른 편향(premature deflection)이 일어나지 않도록 코어 (115)의 중심에 실질적으로 정렬된다. 상단 압박 패드 (110) 및 공동 (505)의 주변 부분은 복합 재료 (705)의 상단 표면과 접촉한다. 커터 (125)의 상단 표면은 코어 (115)의 주변 에지(perimeter edge)와 정렬된다. 도 7 에 더 도시된 바와 같이, 최초 위치에서의, 상단 스톱 블럭들 (130) 및 대응하는 하단 스톱 블럭들 (135)은 서로로부터 분리되어 있고 정렬 핀들 (145)은 대응하는 부싱들 (140)내에 부분적으로 수용되어 있다. 도 7에 더 도시된 바와 같이, 대표적인 툴 (100)은 코어 스프링들 (710) (파선들로 도시된) 및 상단 압박 패드 스프링들 (715) (파선들로 도시된)를 포함한다.

도 7에 미도시 되었지만, 툴 (100)을 최초 위치로 움직이기 전에 툴의 로딩 위치가 활용된다. 로딩 위치에서, 대응하는 마운트들 (170)상에 배열된 복수의 하단 압박 패드들 (120) 및 코어 (115)는 툴 (100)내에 복합 재료 (705)의 배치를 위한 액세스를 허용하기 위해 상단 압박 패드 (110) 및 공동 (505) (예를 들어, 상단 다이 (105)를 들어올림으로써)로부터 수직으로 간격을 둔다. 복수의 하단 압박 패드들 (120)의 상단 표면들은 실질적으로 하단 압박 패드들 (120) 함께 코어 (115)의 중심에 정렬되고 코어 (115)의 중심은 복합 재료 (또는 직물) (705)를 지지한다. 복합 재료 블랭크(blank) (705)는 처음에 3차원 코어의 상단에 놓여져서 코어 (115)의 중심 부분과 평평하다. 이 높이에서, 코어 (115)는 상단 압박 패드(들) (110)과 하단 압박 패드들 (120) 사이에서 클램핑될 때까지 평면 복합 재료 (또는 블랭크) (705)의 추가 지지를 제공한다. 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 복합 재료 블랭크 (705)의 포지셔닝을 지원하기 위해서 코어 (115)의 중심 부분을 활용하는 것은 복합 재료 (705)의 적절한 성형을 촉진시킨다. 복합 재료 (705)의 로딩시에, 상단 압박 패드 (110) 및 공동 (505)은 복합 재료 (705)의 상단 표면으로부터 수직으로 간격을 둔다.

도 8 은 성형 단계의 시작에서 (예를 들어, 최초 위치에서) 복합 재료 블랭크 홀더 동작(composite material blank holder operation)을 예증하는 대표적인 툴(100)의 단면도를 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 복합 재료 블랭크 홀더 표면들 (예를 들어, 상단 압박 패드(들) (110) 및 하단 압박 패드들 (120))은 성형 프로세스가 시작되기 전에 복합 재료 (또는 직물) (705)상에 압력을 인가한다.

툴 (100)이 최초 위치로 닫힐 때, 도 8에 도시된 바와 같이, 평면 복합 재료 (705)는 상단 압박 패드들 (110)과 하단 압박 패드들 (120) 사이에서 클램프된다. 즉, 블랭크 홀더 압력은 성형 프로세스의 맨 처음에 인가되지만, 하지만 복합 재료 블랭크 (705)는 여전히 평면이다. 공동 (505)의 주변은 프리프레그 재료 (705)의 상단 표면과 접촉한다. 툴 (100)이 최초 위치로부터 더 닫힌 때, 그렇게 함으로써 성형 프로세스를 시작하여, 하단 압박 패드 스프링들 (도 8에 미도시)은 툴 (100)의 코어 측면으로 압축된다. 일 대표적인 실시예에서, 상단 및 하단 압박 패드들 (110,120)은 성형 및 절단이 완료될 때까지 툴 (100)의 주변상에 압력을 인가하고 그리고 압력을 유지(또는 증가)하기 위해서 스프링들을 이용한다.

도 9 는 형성 단계의 마지막에서 (및 따라서, 트리밍 단계의 시작에서) 복합 재료 블랭크 홀더 동작을 예증하는 대표적인 툴(100)의 단면도를 예시한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 상단 다이 (105) 및 공동 (505)이 낮추어지고 성형된 복합 재료 (705')이 공동 (505)과 코어 (115)사이에서 형상화된다. 성형 단계의 마지막에, 성형된 복합 재료 (705')의 주변 부분은 상단 압박 패드들 (110)과 하단 압박 패드들 (120) 사이에 남아있다. 도 9 에 도시된 위치에서, 하단 압박 패드 스프링들 (미도시, 도 1 참조)은 완전히 압축되고 코어 (115) 및 공동 (505)은 미리 결정된 및 구성 가능한 오프셋(offset) (예를 들어, 2.20 mm)에 있다. 이 위치 (최종 성형 위치)에서, 코어 (115)는 하단 다이 (150)로부터 간격된다는 것에 유의하여야 한다(이는 트리밍 스테이지 동안에 공동 (505)과 함께 코어 (115)의 추가 하향 움직임을 허용한다). 상단 압박 패드 스프링들 (미도시, 도 7 참조)는 강한 스프링 힘을 생성하고, 하단 압박 패드 힘들로부터 압축되지 않도록 사이즈된다. 코어 스프링들 (미도시, 도 7 참조)은 절단 (또는 트리밍) 프로세스 시작 전에 부품(part)을 성형하기 위해 충분한 압력을 제공하도록 구성되고 사이즈된다. 대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 코어 스프링들은 질소 스프링들 (실린더들)을 포함하고, 이는 콤팩트한 영역들에 큰 힘들을 제공하도록 동작가능하다. 대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 코어 (115)와 공동 (505) 사이의 성형 힘들은 스프링 프리로드(preload)로부터 76,500N이고, 이는 해당 부품 영역상에 490kPa에 동등하다.

도 10 은 트리밍 단계의 마지막에 블랭크 홀더 동작을 예증하는 대표적인 툴(100)의 단면도를 예시한다. 도 10 에 도시된 바와 같이, 트리밍 단계는 공동 (505)의 전단 에지 (510) 및 커터 (125)의 전단 에지를 이용하여 성취된다. 툴 (100)이 최종 성형 위치를 지나 계속 닫힐 때, 공동 (505)이 코어 (115)를 눌러서 코어 스프링들 (미도시)을 압축한다. 최종 트리밍 위치에서, 코어 (115)는 하단 다이 (150)와 접촉한다는 것에 유의하여야 한다. 이 모션을 통하여, 공동 (505)의 전단 에지 (510)는 부품의 주변 절단으로 귀결되는 커터 (125)의 전단 에지를 바이 패스한다. 예를 들어, 도 10 에 도시된 바와 같이, 성형되고 트리밍된 프리프레그 재료 (705”)는 하단 다이 (150) 쪽으로 상단 다이 (105)의 추가 상대적 움직임을 통한 전단 에지들의 통과에 의해 절단된다(또는 트리밍된다). 트리밍 동작 동안에, 복합 재료 (또는 직물) (705”)은 복합 재료의 깔끔한 절단을 낳는데 도움을 주기 위해 상단 및 하단 압박 패드들 (110,120)에 의해 여전히 클램프된다.

또한, 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 커터 (125)의 전단 에지는 형성된 부품 기하학적 구조에 매우 가깝게 위치되고, 복합 재료 블랭크 홀더는 임의의 불필요한 폐기 재료 (또는 스크랩(scrap) 재료)를 줄이고 절단 (예를 들어, 품질 및/또는 정밀도)을 개선하기 위해 절단 에지에 아주 근접하여 배열된다. 실시예들에서, 두개의 전단 에지들간의 치수의 허용 오차는 절단에서 효율적이도록 작다(갭+/- 0.038 mm). 만약 갭 사이즈가 너무 크면 그러면 절단되는 재료 (또는 직물)는 깔끔하지 않을 것이다(예를 들어, 절단은 절단되지 않은 직물의 스트랜드들을 남길 것이다). 만약 갭이 너무 작으면, 두개의 에지들이 서로 바이 패스할 때 두개의 에지들과 간섭이 있을 수 있고, 손상이 결과로서 일어날 수 있다. 대표적이고 비 제한적인 실시예로, 측면당 0.038 mm의 작은 간극(clearance)이 허용 오차 스택-업(stack-up)을 배제하고 복합 재료 (705)를 깔끔하게 절단하기 위해 사용될 수 있다.

대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 툴 (100)은 적절한 보유(holding) 힘을 유지하면서 복합 재료 (예를 들어, 탄소 파이버 프리프레그 재료)를 절단하기 위해 바이 패스 전단 에지(by-pass shear edge)를 사용한다. 실시예들에서, 피크 적절(peak proper) 보유 힘은 절단되는 복합 재료의 파일들의 수에 따라 증가할 수 있다. 전단 에지들은 공동 (505)의 주변(perimeter) 둘레에 깔끔한 절단을 생성하고, 이는 블레이드 절단 툴로는 달성될 수 없다. 즉, 전단 에지들에 반하여, 날카로운 블레이드 에지는 깔끔한 절단을 생성하지 않고, 예를 들어, 직물 밖으로 인출되는 파이버들로 귀결된다. 게다가, 블레이드 에지에 비하여, 상기 실시예들의 내구성 바이 패스 전단 에지는 또한 훨씬 더 크고, 재-샤프닝(re-sharpening), 디자인 이슈들, 및 제조 허용 오차들은 전단 바이 패스 디자인에서 덜 중요하다.

설명된 실시예들의 클램핑 메커니즘 (또는 복합 재료 블랭크 홀더)은 성형 동안에 복합 재료 (또는 직물)의 미끄러짐(slippage) 및 장력 제어 및 클램프하도록 동작가능한 압박 패드 시스템을 포함한다. 클램핑 메커니즘은 성형될(to-be-formed) 부품의 전체 주변 둘레에 직물을 클램프한다. 클램프 메커니즘은 형성되고 있는 동안에 상단 압박 패드들 (110)과 하단 압박 패드들 (120) 사이에 적절한 (또는 최적의) 압력의 양으로 하나 이상의 탄소 파이버 층들(또는 프리프레그 재료 또는 직물) (705)을 보유한다. 최적의 압력은 복합 재료가 툴 내에 형성되어 있는 형상에 일치하도록 적절하게 슬라이드 되는 것을 허용하고, 동시에 또한 복합재료가 주름지고, 찢어지거나, 또는 손상을 방지한다. 예를 들어, 만약 인가된 압력이 충분하지 않거나 또는 너무 크면, 탄소 파이버 프리프레그의 주름짐 및/또는 찢어짐이 성형 동안에 이슈가 될 수 있다. 따라서, 클램핑 메커니즘 (또는 블랭크 홀더)를 이용함으로써, 적절하게 또는 최적의 압력에서 복합 재료를 적절하게 보유함으로써 복합 재료 (705)의 주름짐 및 찢어짐은 배제된다. 예를 들어, 만약 주름짐이 발생하면, 인가된 압력이 너무 낮거나 또는 마찰이 너무 낮고, 그래서 클램핑 메커니즘의 스프링 압력은 증가될 수 있다. 만약 성형 프로세스 동안에 찢어짐이 발생하면, 인가된 압력이 너무 높거나 또는 마찰이 너무 높고, 그래서 클램핑 메커니즘의 스프링 압력은 축소될 수 있다.

상이한 부품들 (예를 들어, 상이한 성형 물품들, 상이한 재료들, 상이한 재료 두께)는 상이한 최적의 블랭크 홀더 압력 (예를 들어, 주름짐을 방지하지만, 그러나 직물의 찢어짐을 촉진시키지 않도록 너무 과도하지 않는 충분한 압력)을 가질 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들에 따라, 블랭크 홀더 압력은 툴상에서 조절가능하다 (예를 들어, 의도하지 않은 주름짐 또는 찢어짐 축소 또는 배제하기 위해). 일 대표적인 실시예에서, 힘은 스프링 유형 (예를 들어, 사이즈, 재료들, 등.)을 바꿈으로써 각각의 존에서 조절될 수 있다. 어떤 실시예들에서, 스프링 압력은 하나 이상의 스프링들 및/또는 스프링들의 전체수 (예를 들어, 개별적으로 및/또는 모듈식 방식으로)를 수동으로 바꿈으로써 조절될 수 있다. 도 1의 대표적인 실시예는 열개의 스프링들을 포함하지만, 예를 들어 인가된 압력의 세분화(granularity)를 증가시키거나 또는 축소하기 위해서 추가의 또는 더 작은 스프링들이 이용될 수 있다. 실시예들에서, 툴은 다양한 압력의 양을 위한 구성을 가능하게 하기 위해서 하나 이상의 스크류-구동(screw-driven) 스프링들을 포함할 수 있다. 추가 실시예들에서, 스프링 압력은 예를 들어, 하나 이상의 스프링들 (또는 스프링들의 그룹들)의 스프링 압력들을 조절하는 컴퓨터 제어를 통하여 자동으로 조절될 수 있다. 스프링 압력들의 컴퓨터 제어로, 프레스 (예를 들어, 감지된 스프링 힘)와 스프링 압력 제어 사이의 피드백이 인가되는 스프링 압력을 최적화하기 위해 사용될 수 있다.

실시예들에서, 블랭크 홀더는 클램핑 압력이 부품의 상이한 영역들에서 조절가능하도록 존들 내에 또한 분할된다. 대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 압박 패드 시스템은 네개의 독립적인 존들로 분할된다. 실시예들에서, 직물에 인가된 단위 길이당 힘은 각각의 독립적인 존들에서 대략 동일하다. 추가 실시예들에서, 직물에 인가된 단위 길이당 힘은 독립적인 존들의 일부 또는 전부에서 상이할 수 있다.

실시예들에서, 툴 (100)은 닫힘 스트로크 동안에 주 편향(principal deflection)들과 함께 작동하는 세개의 상이한 스프링 로딩 시스템들 (예를 들어, 하단 압박 패드 스프링들 (165), 상단 압박 패드 스프링들 (미도시), 및 코어 스프링들 (미도시))을 갖는 클램핑 메커니즘을 포함한다. 스프링들의 다양한 세트들은 툴 (100)에서 발생하는 상이한 컴포넌트들의 움직임을 위해 그리고 생성될 압력을 허용하기 사용된다. 스프링들은 직물 (블랭크 홀더내)을 클램프하고, 동시에 제어되는 직물 슬라이딩을 허용하는 적절한 힘의 양을 생성하기 위해 디자인된다. 추가하여, 적절한 스프링들이 차례 차례로 발생하는 각각의 프로세스 단계를 허용하기 위해 사용된다(편향 및 힘 둘 모두를 증가시킬 때). 본 발명의 실시예들에서, 툴은 프레스 표면들 및 모션(motion)을 사용하고; 완전한 전체 단계들을 완료하기 위해 외부 유압식 기계들이 요구되지 않는다. 스트로크는 전체 기능들을 통하여 연속적이다. 스프링 로딩 시스템들의 세가지 기능들은 : (1) 직물 보유 (fabric holding) 및 제어; (2) 직물 성형 (fabric forming); 및 (3) 직물 에지 트리밍(fabric edge trimming)을 포함한다.

대표적이고 비 제한적인 실시예에서, 하단 압박 패드 스프링들은 최초 위치 (예를 들어, 최초 재료 컨택) 전체 주변둘레에 858 N의 힘을 증가하고 툴이 완전히 닫힌 때 (그러나 에지가 아직 트리밍되지 않음) 4,853 N으로 증가한다. 실시예들에서, 하단 압박 패드들 (120)은 복합 재료 (또는 직물) (705)가 주형(mold)내로 당겨진때 (예를 들어, 코어 (115)와 공동 (505) 사이) 측면 힘들을 수용하기 위해 사이즈된 핀들 및 부싱들로 가이드된다. 에지 트리밍 위치에서, 상단 압박 패드들 (110)은 전단 에지들의 바이 패스 움직임을 달성하기 위해 압축된다. 성형 단계의 마지막에, 코어상에 프리-로드(pre-load) 힘들은 76,500 N이다. 그러나, 이 대표적인 실시예에서, 상단 압박 패드들이 절단 단계동안에 12 mm로 압축되고, 힘은 92,500 N으로 증가한다.

복합 재료를 성형 및 절단한 후에, 상단 다이 (105)은 들어 올려지고, 그리고 성형된 부품(705”) 이 제거된다. 이어서, 성형된 부품 (705”)은 경화 단계를 따른다. 성형된 부품 (705”)은 성형된 후에 그리고 경화전에 그것의 형상을 적절하게 유지한다. 실시예들에서, 성형된 부품 (705”)은 즉각적으로 경화 프로세스로 보내질 수 있거나 또는 나중의 경화를 위해 저장될 수 있다. 성형된 부품들내 임의의 스프링-백(spring-back) 고려하여, 실시예들에서, 코어 (115) 및 공동 (505)은 툴 (100)로부터 제거 후에 성형된 부품 (705”)의 임의의 완화 (또는 스프링-백)을 보상하기 위해 요구된 윤곽(contour)을 약간 넘는 형상을 형성하도록 구성, 구조화 및/또는 배열된다.

시스템 환경

당해 기술의 통상의 기술자에 의해 인식될 것 처럼, 본 발명의 측면들은 시스템, 방법 또는 컴퓨터 프로그램 제품으로 구체화될 수 있다. 따라서, 본 발명은 완전한 하드웨어 실시예, 또는 전체 개략적으로 본 출원에서 “회로,” “모듈” 또는 “시스템”으로 언급될 수 있는 하드웨어 측면들 및 소프트웨어를 결합한 실시예의 형태로 취해질 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예들의 측면들은 매체에 유형으로 구체화된 컴퓨터-사용 가능한 프로그램 코드를 갖는 임의 유형의 표현 매체로 구체화된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.

하나 이상의 컴퓨터 사용 가능한 또는 컴퓨터 판독가능한 매체(들)의 임의 조합이 이용될 수 있다. 컴퓨터-사용 가능한 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 예를 들어 한정되는 것은 아니지만, 전자, 자기, 광학, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템, 장치, 디바이스, 또는 전파 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독가능 매체의 더 구체적인 예들 ( 비-망라된 리스트)은 이하의:

- 하나 이상의 와이어들을 갖는 전기 연결,

- 휴대용 컴퓨터 디스켓,

- 하드 디스크,

- 랜덤 액세스 메모리 (RAM),

- 판독 전용 메모리 (ROM),

- 소거형 프로그램 가능한 판독 전용 메모리 (EPROM 또는 플래시 메모리),

- 광 파이버,

- 휴대용 컴팩트 디스크 판독 전용 메모리 (CDROM),

- 광 스토리지 디바이스,

- 송신 매체들 예컨대 인터넷 또는 인트라넷을 지원하는 것들,

- 자기 스토리지 디바이스, 및/또는

- 모바일 디바이스를 포함한다.

본 문서의 문맥에서, 컴퓨터-사용 가능한 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 명령실행 시스템, 장치, 또는 디바이스와 관련하여 또는 그것들에 의한 사용을 위해 프로그램을 수용, 저장, 통신 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 매체일 수 있다. 컴퓨터-사용 가능한 매체는 포함할 수 있다 기저대역에 또는 반송파의 일부로서 구체화된 컴퓨터-사용 가능한 프로그램 코드와 함께 전파되는 데이터 신호를 포함할 수 있다. 컴퓨터 사용 가능한 프로그램 코드는 한정되는 것은 아니지만 무선, 유선, 광 파이버 케이블, RF, 등을 포함하는 임의의 적절한 매체를 이용하여 송신될 수 있다.

본 발명의 동작들을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 객체 지향 프로그래밍 언어 예컨대 Java, Smalltalk, C++ 또는 유사한 것 및 통상의 절차상의 프로그래밍 언어들, 예컨대 "C" 프로그래밍 언어 또는 유사한 프로그래밍 언어들을 포함하는 하나 이상의 프로그래밍 언어들의 임의의 조합으로 쓰여질 수 있다. 프로그램 코드는 유저 컴퓨터상에서 완전하게, 부분적으로 유저 컴퓨터상에서, 독립형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로 유저의 컴퓨터상에서 그리고 부분적으로 원격 컴퓨터상에서 또는 완전히 원격 컴퓨터 또는 서버상에서 실행할 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 임의 유형의 네트워크를 통하여 유저의 컴퓨터에 연결될 수 있다. 이는 예를 들어, 로컬 영역 네트워크 (LAN) 또는 와이드 영역 네트워크 (WAN)를 포함할 수 있거나, 또는 연결은 외부 컴퓨터로 이루어질 수 있다 (예를 들어, 인터넷 서비스 제공자를 이용하여 인터넷을 통하여). 추가적으로, 실시예들에서, 본 발명은 필드 프로그램 가능한 게이트 어레이 (FPGA)로 구체화될 수 있다.

도 11은 본 발명에 따른 프로세스들을 관리하기 위한 예시적인 환경 (1900)을 도시한다. 이 정도에서, 환경 (1900)은 본 출원에서 설명된 프로세스들을 수행할 수 있는 서버 또는 다른 컴퓨팅 시스템 (1905)을 포함한다. 특별히, 서버 (1905)는 컴퓨팅 디바이스 (1910)를 포함한다. 컴퓨팅 디바이스 (1910)은 네트워크 인프라스트럭처상에 또는 제 3 자 서비스 제공자의 컴퓨팅 디바이스상에 상주할 수 있다 (도 11에 개략적으로 도시된 것의 임의의 것).

실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스 (1910)는 프레스 제어 툴 (1945) 및 스프링 제어 툴 (1955)를 포함하고, 디바이스는 프레스 (1950)를 제어하고, 실시예들에서, 성형/트리밍 툴 (100)내 하나 이상의 스프링 장력들을 제어, 예를 들어, 본 출원에서 설명된 프로세스들을 제어하도록 동작가능하다. 프레스 제어 툴 (1945) 및 스프링 제어 툴 (1955)은 개별 또는 결합된 모듈들로서 메모리 (1925A) 에 저장된 프로그램 제어 (1940) 내 하나 이상의 프로그램 코드로서 구현될 수 있다.

컴퓨팅 디바이스 (1910)는 또한 프로세서 (1920), 메모리 (1925A), I/O 인터페이스 (1930), 및 버스 (1926)를 포함한다. 메모리 (1925A)는 프로그램 코드의 실제 실행동안 사용되는 로컬 메모리, 벌크 스토리지, 및 실행 동안에 벌크 스토리지로부터 검색되어야 하는 코드 횟수를 줄이기 위해서 적어도 일부 프로그램 코드의 일시적 스토리지를 제공하는 캐시 메모리들을 포함할 수 있다. 추가하여, 컴퓨팅 디바이스는 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM), 및 동작 시스템 (O/S)를 포함한다.

컴퓨팅 디바이스 (1910)는 외부 I/O 디바이스/자원 (1935) 및 스토리지 시스템 (1925B)과 통신상태에 있다. 예를 들어, I/O 디바이스 (1935)는 개인이 임의 유형의 통신 링크를 이용하여 컴퓨팅 디바이스 (1910)가 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스들과 통신하는 것을 가능하게 하는 컴퓨팅 디바이스 (1910) 또는 임의의 디바이스와 상호작용하는 것을 가능하게 하는 임의의 디바이스를 포함할 수 있다. 외부 I/O 디바이스/자원 (1935)은 예를 들어, 핸드헬드 디바이스, PDA, 핸드셋, 키보드, 스마트폰, 등일 수 있다. 추가적으로, 본 발명의 실시예들의 측면들에 따라, 환경 (1900)은 성형/트리밍 툴 (100) 및 프레스 (1950)를 포함한다. 본 발명의 실시예들에 따른, 성형/트리밍 툴 (100)은 동작동안 프레스 (1950)에 마운트된다.

일반적으로, 프로세서 (1920)는 컴퓨터 프로그램 코드(예를 들어, 프로그램 제어 (1940))를 실행하고, 이는 메모리 (1925A) 및/또는 스토리지 시스템 (1925B)내에 저장될 수 있다. 게다가, 본 발명의 실시예들에 따른, 프로그램 제어 (1940) having 프로그램 코드 제어들 프레스 제어 툴 (1945) and, 실시예들에서, 스프링 제어 툴 (1955). 컴퓨터 프로그램 코드 실행 동안, 프로세서 (1920)는 메모리 (1925A), 스토리지 시스템 (1925B), 및/또는 I/O 인터페이스 (1930)로/ 거기로부터 데이터를 판독 및/또는 기록할 수 있다. 프로그램 코드는 본 발명의 프로세스들을 실행시킨다. 버스 (1926)는 컴퓨팅 디바이스 (1910)내 각각의 컴포넌트들간의 통신 링크를 제공한다.

컴퓨팅 디바이스 (1910)는 그 위에 인스톨된 컴퓨터 프로그램 코드를 실행하는 것이 가능한 임의의 범용 제조 컴퓨팅 물품 (예를 들어, 퍼스널 컴퓨터, 서버, 등.)을 포함할 수 있다. 그러나, 것이 이해되어야 한다 컴퓨팅 디바이스 (1910)는 단지 본 출원에서 설명된 프로세스들을 수행할 수 있는 다양한 가능한 동등한 컴퓨팅 디바이스들을 대표한다. 이 정도에서, 실시예들에서, 컴퓨팅 디바이스 (1910)에 의해 제공되는 기능성은 임의의 조합의 범용 및/또는 특정 용도 하드웨어 및/또는 컴퓨터 프로그램 코드를 포함하는 제조 컴퓨팅 물품에 의해 구현될 수 있다. 각각의 실시예에서, 프로그램 코드 및 하드웨어는 표준 프로그래밍 및 엔지니어링 기술들을 각각 이용하여 생성될 수 있다.

유사하게, 컴퓨팅 인프라스트럭처 (1905)는 단지 발명을 구현하기 위한 다양한 유형들의 컴퓨터 인프라스트럭처들의 예시이다. 예를 들어, 실시예들에서, 서버 (1905)는 본 출원에서 설명된 프로세스를 수행하기 위해 임의 유형의 통신 링크, 예컨대 네트워크, 공유된 메모리, 또는 유사한 것 상에서 통신하는 두개 이상의 컴퓨팅 디바이스들 (예를 들어, 서버 클러스터)를 포함한다. 더구나, 본 출원에서 설명된 프로세스들을 수행하는 동안, 서버 (1905)상의 하나 이상의 컴퓨팅 디바이스들은 임의 유형의 통신 링크를 이용하여 서버 (1905) 외부의 하나 이상의 다른 컴퓨팅 디바이스들과 통신할 수 있다. 통신 링크는 임의의 조합의 유선 및/또는 무선 링크들; 임의의 조합의 하나 이상의 유형들의 네트워크들 (예를 들어, 인터넷, 와이드 영역 네트워크, 로컬 영역 네트워크, 가상 개인 네트워크, 등.)을 포함할 수 있고; 및/또는 임의의 조합의 송신 기술들 및 프로토콜들을 활용한다.

흐름도

도 12는 본 발명의 실시예들의 측면들을 수행하기 위한 대표적인 흐름도를 도시한다. 도 12의 단계들은 예를 들어 도 11의 환경내에서 구현될 수 있다. 흐름도는 동등하게 본 발명의 실시예들의 하이 레벨 블럭 다이어그램을 나타낼 수 있다. 도 12에 플로우 차트 및/또는 블럭 다이어그램은 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 시스템들, 방법들 및 컴퓨터 프로그램 제품들의 가능한 구현예들의 아키텍처, 기능성, 및 동작을 예시한다. 이것과 관련하여, 플로우 차트들 또는 블럭 다이어그램들에 각각의 블럭은 지정된 로직상의 기능(들)을 구현하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 명령들을 포함하는 모듈, 세그먼트, 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 일부 대안적인 구현예들에서, 블럭에 표시된 기능들은 도면들에서 표시된 순서와 다르게 발생할 수 있다는 것에 또한 유의하여야 한다. 예를 들어, 계속하여 도시된 두개의 블럭들은 사실은, 실질적으로 동시에 실행될 수 있거나, 또는 블럭들은 때때로 포함된 기능성에 의존하여 반대 순서로 실행될 수 있다. 플로우 차트의 각각의 블럭은 지정된 기능들 또는 동작들을 수행하는 특별한 용도의 하드웨어기반의 시스템들, 또는 상기에서 설명된 특별한 용도 하드웨어 및 컴퓨터 명령들 및/또는 소프트웨어의 조합들에 의해 구현될 수 있다. 게다가, 흐름도의 단계들은 클라이언트 서버 관계에서 서버에서 구현되고 실행될 수 있거나, 또는 그것들은 유저 워크스테이션에 전달된 동작상의 정보로 유저 워크스테이션상에서 실행할 수 있다. 일 실시예에서, 소프트웨어 엘리먼트들은 펌웨어, 상주 소프트웨어(resident software) , 마이크로코드, 등을 포함한다.

더욱이, 본 발명의 실시예들은 컴퓨터 또는 임의의 명령 실행 시스템에 의해 또는 그것들과 관련하여 사용을 위한 프로그램 코드를 제공하는 컴퓨터-사용 가능한 또는 컴퓨터 판독가능 매체에서 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 컴퓨터 프로그램 제품은 도 11의 환경에서 구현될 수 있다. 이 설명의 목적을 위해, 컴퓨터-사용 가능한 또는 컴퓨터 판독가능 매체는 명령실행 시스템, 장치, 또는 디바이스와 관련하여 또는 그것들에 의한 사용을 위해 프로그램을 수용, 저장, 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 장치일 수 있다. 매체는 전자, 자기, 광, 전자기, 적외선, 또는 반도체 시스템 (또는 장치 또는 디바이스) 또는 전파 매체일 수 있다. 컴퓨터-판독가능한 스토리지 매체의 예들은 반도체 또는 고체 상태 메모리, 자기 테이프, 착탈 가능한 컴퓨터 디스켓, 랜덤 액세스 메모리 (RAM), 판독 전용 메모리 (ROM), 단단한 자기 디스크 및 광 디스크를 포함한다. 광 디스크들의 통용되는 예들은 콤팩트 디스크 - 판독 전용 메모리 (CD-ROM), 컴팩트 디스크 - 판독/기록 (CD-R/W) 및 DVD을 포함한다.

도 12는 성형 및 트리밍 복합 재료를 성형 및 트리밍하기 위한 대표적인 흐름도 (1200)를 예시한다. 단계 (1205)에서, 복합 재료 블랭크가 성형/트리밍 툴에 배열된다. 단계 (1210)에서, 프레스 제어 툴은 프레스를 로딩 위치로부터 최초 위치로 낮춘다. 단계 (1215)에서, 프레스 제어 툴은 프레스를 최초 위치로부터 복합 재료를 성형(또는 형상화)하는 최종 성형 위치로 낮춘다. 단계 (1220)에서, 프레스 제어 툴은 프레스를 최종 성형 위치로부터 복합 재료를 트리밍하는 최종 절단 위치로 낮춘다. 단계 (1225)에서, 프레스 제어 툴은 프레스를 최종 절단 위치로부터 로딩 위치로 들어올린다. 단계 (1230)에서, 성형되고 트리밍된 복합 재료가 성형/트리밍 툴로부터 제거된다.

본 발명은 설명된 특정 실시예들을 참고로 하여 설명되었지만, 당해 기술분야의 통상의 기술자들은 다양한 변화들이 제공될 수 있고 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어남이 없이 등가물들이 그것의 엘리먼트들로 대체될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 추가하여, 수정예들이 본 발명의 본질적인 교리들에서 벗어남이 없이 제공될 수 있다.

Claims (20)

1. 복합 재료 부품(composite material part)을 성형 및 트리밍하도록 동작가능한 성형 및 트리밍 툴로서,
   상기 성형 및 트리밍 툴(forming and trimming tool)은:
   하단 다이(lower die); 및
   상기 하단 다이의 반대 편의 상단 다이(upper die)를 포함하고,
   상기 하단 다이는,
   상기 하단 다이에 마운트된 코어(core);
   상기 하단 다이에 마운트되고 상기 코어 주위에 배치되는 적어도 하나의 하단 압박 패드(lower pressure pad);
   상기 하단 다이에 마운트되고 상기 코어 주위에 배치되는 커터(cutter)로서, 상기 커터는 커터 전단 에지(cutter shearing edge)를 포함하고, 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드는 상기 커터로부터 연장하도록 구조화되는, 상기 커터(cutter);
   상기 하단 다이 상에 마운트된 복수의 부싱들(bushings); 및
   상기 하단 다이와 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드 사이에 배치되되, 프리로드(preloaded) 상태에 있는 동안 상기 하단 압박 패드를 로딩 위치에 유지하도록 구조화되고 배열되는, 복수의 하단 압박 패드 스프링들;을 포함하고,
   상기 상단 다이는,
   상기 상단 다이에 마운트되되, 공동 전단 에지(cavity shearing edge)를 포함하는 공동(cavity);
   상기 상단 다이에 마운트되고 상기 공동 주위에 배치되는 적어도 하나의 상단 압박 패드(upper pressure pad)로서, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드는 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드의 반대편에 있고 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드를 향하며, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드는 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드를 향해 이동가능하여 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드와 함께 클램핑 힘을 발생시키는, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드(upper pressure pad); 및
   상기 상단 다이 상에 마운트된 복수의 정렬 핀들;을 포함하고,
   상기 공동 전단 에지는 상기 복합 재료 부품을 트리밍하기 위해 상기 커터 전단 에지를 지나 이동하도록 구성되며,
   상기 복수의 부싱들은 상기 복수의 정렬 핀들을 개별적으로 수용하도록 구조화되고 배열되어, 상기 코어 및 상기 공동의 정렬을 제공하고,
   상기 복합 재료 부품은 열경화성 수지 및 탄소 파이버의 프리프레그(prepreg)인 복합 재료로 형성되는, 성형 및 트리밍 툴.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상단 다이에 마운트된 복수의 상단 스톱 블럭들; 및
   상기 하단 다이에 마운트된 복수의 하단 스톱 블럭들을 더 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
3. 삭제
4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제 1 항에 있어서, 상기 코어 및 상기 공동은 상기 복합 재료 부품의 희망하는 형상에 대응하는 실질적으로 상반적인 형상(reciprocal shape)들을 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드는 복수의 하단 압박 패드들을 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드를 지지하도록 구조화되고 배열되는 적어도 하나의 마운트를 더 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
7. 삭제
8. 제 1 항에 있어서, 복수의 상단 압박 패드 스프링들 및 복수의 코어 스프링들, 또는 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들 및 복수의 질소 실린더들, 또는 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들 및 상기 복수의 코어 스프링들과 상기 복수의 질소 실린더들 양자를 더 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들, 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들, 및 복수의 코어 스프링들은 상기 상단 다이의 상기 하단 다이쪽으로의 하향 수직 움직임시에 그리고 결과적인 인가된 압력의 증가시에, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들이 처음 압축되기 시작하고, 상기 복수의 하단 압박 패드 스프링들이 압축을 마친 후에 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들이 압축되고, 그리고 상기 복수의 상단 압박 패드 스프링들이 압축을 마친 후에 상기 복수의 코어 스프링들이 압축되도록 구조화되고 배열되는, 성형 및 트리밍 툴.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 상단 다이는 상기 하단 다이에 관련하여 수직 움직임을 위해 구조화되고 배열되는, 성형 및 트리밍 툴.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 상단 다이의 상기 하단 다이쪽으로의 하향 수직 움직임시에, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드는 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드쪽으로 이동되어 클램핑 힘을 복합 재료 블랭크에 제공하는, 성형 및 트리밍 툴.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 상단 다이의 상기 하단 다이쪽으로의 추가의 하향 수직 움직임시에, 상기 공동은 상기 코어쪽으로 이동되어 상기 복합 재료 부품을 상기 복합 재료 블랭크로부터 형상화하는, 성형 및 트리밍 툴.
13. 제 12 항에 있어서, 상기 상단 다이의 상기 하단 다이쪽으로의 또다른 추가의 하향 수직 움직임시에, 상기 공동의 상기 공동 전단 에지(cavity shearing edge)는 상기 커터의 상기 커터 전단 에지를 지나 이동되어 상기 복합 재료 블랭크를 트리밍하는, 성형 및 트리밍 툴.
14. 제 11 항에 있어서, 상기 클램핑 힘은 성형 동작 동안에 및 트리밍 동작 동안에 상기 복합 재료 블랭크의 주변 영역을 충분한 힘으로 클램프하도록 구성되는, 성형 및 트리밍 툴.
15. 제 14 항에 있어서, 상기 충분한 힘은 상기 복합 재료 블랭크의 주름짐(wrinkling)을 방지하기 위해 제공되지만, 상기 복합 재료 블랭크의 찢어짐(tearing)을 방지하기 위해 제공되는 동시에, 상기 복합 재료 블랭크의 제어되는 슬라이딩을 허용하는, 성형 및 트리밍 툴.
16. 제 11 항에 있어서, 상기 복합 재료 블랭크에 인가된 상기 클램핑 힘은 상기 상단 다이의 상기 하단 다이 쪽으로의 하향 수직 움직임과 함께 동적으로 증가하는, 성형 및 트리밍 툴.
17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 1 항에 있어서, 상기 하단 다이에 관련하여 상기 상단 다이의 수직 움직임을 제공하도록 구조화되고 배열된 프레스(press)와 결합(combination)되는, 성형 및 트리밍 툴.
18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 17 항에 있어서, 상기 프레스의 스트로크는 복합 재료 보유 및 제어 스테이지, 복합 재료 성형 스테이지, 및 복합 재료 에지 트리밍 스테이지를 통하여 연속적인, 성형 및 트리밍 툴.
19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

    제 1 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 상단 압박 패드 및 상기 적어도 하나의 하단 압박 패드는 스틸(steel)을 포함하는, 성형 및 트리밍 툴.
20. 삭제

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