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公開番号2025040387
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-24
出願番号2024088111
出願日2024-05-30
発明の名称複合構造の誘導溶接
出願人ザ・ボーイング・カンパニー
代理人個人,個人,個人
主分類B29C 65/36 20060101AFI20250314BHJP(プラスチックの加工;可塑状態の物質の加工一般)
要約【課題】本発明は、複合構造の誘導溶接を提供する。
【解決手段】複合構造、及び複合構造を形成する方法が提供される。複合構造は、第1の複合部品と、接合部で第1の複合部品に溶接された第2の複合部品と、ドープ繊維を含む、第1の複合部品と第2の複合部品との間の接合部とを備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の複合部品（２０４、３０４）と、
接合部（２０８、３０８）で前記第１の複合部品（２０４、３０４）に溶接された第２の複合部品（２０６、３０６）と、
ドープ繊維（２１０または２３６）を含む、前記第１の複合部品（２０４、３０４）と前記第２の複合部品（２０６、３０６）との間の前記接合部（２０８、３０８）と
を備える、複合構造（２０２、３０２）。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、垂直グラフェン（２１２または２４０）でドープされた繊維（２１１または２３８）を含む、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項３】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、一方向繊維（２１６または２４２）を含む、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項４】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、織布（２１８または２４４）を含む、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項５】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、前記接合部（２０８、３０８）内で隔離されている、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項６】
前記接合部（２０８、３０８）に存在する樹脂（２２０または２４６）は、前記第１の複合部品（２０４、３０４）に存在する樹脂（２２２）と同じである、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項７】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、前記第１の複合部品（２０４、３０４）及び前記第２の複合部品（２０６、３０６）のうちの一方の構造プライ（２３２または２５２）の一部である、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項８】
前記ドープ繊維（２１０または２３６）は、前記第１の複合部品（２０４、３０４）についての構造設計及び前記第２の複合部品（２０６、３０６）についての第２の構造設計とは無関係に、前記第１の複合部品（２０４、３０４）及び前記第２の複合部品（２０６、３０６）を接合するために存在する追加のプライの一部である、請求項１に記載の複合構造（２０２、３０２）。
【請求項９】
複合構造（２０２、３０２）を形成するために２つの複合部品を溶接する方法（４００）であって、
第１の複合部品（２０４、３０４）の第１の表面（２２６）にドープ繊維（２１０）を含むドーププリプレグプライ（２２４、３１２）で前記第１の複合部品（２０４、３０４）を形成するステップ（４０２）と、
前記ドーププリプレグプライ（２２４、３１２）が前記第１の複合部品（２０４、３０４）と第２の複合部品（２０６、３０６）との間の接合部（２０８、３０８）に位置決めされるように、前記第１の表面（２２６）と接触して前記第２の複合部品（２０６、３０６）を位置決めするステップ（４０４）と、
電磁界（２６１）に応答して前記ドープ繊維（２１０）によって生成された熱を使用して、前記接合部（２０８、３０８）で前記第１の複合部品（２０４、３０４）及び前記第２の複合部品（２０６、３０６）を溶接するステップ（４０６）と
を含む、方法（４００）。
【請求項１０】
低減された電流（２６０）を有する電磁界（２６１）を前記接合部（２０８、３０８）に印加するステップ（４１４）をさらに含む、請求項９に記載の方法（４００）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
背景情報
本開示は、一般に、複合製造に関し、より具体的には、複合構造の誘導溶接に関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
熱可塑性ポリマー複合材料は、それらの機械的性能能力のために構造的な航空機用途に適している。熱可塑性ポリマー複合材料は、迅速に処理することができ、再溶融及び再形成することができる。再溶融及び再形成する能力は、誘導溶接を可能にする。誘導溶接は、化学接着結合または機械的締め具を使用せずに複合構造を互いに接合することができるプロセスである。外部ヒータを構造と直接接触させることなく、誘導溶接を実施することができる。
【０００３】
誘導溶接では、交流電流が炭素繊維に誘導され、周囲のポリマーが溶融する。２つの熱可塑性構造は、一緒にそれらを溶融及び再結晶化することによって互いに接合することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
誘導溶接は、構造に電流を誘導するために特定の繊維接点を必要とするため、制御が困難な場合がある。誘導溶接は、誘導電流が構造全体を溶融する可能性があり、精密な工具なしでは分解(deconsolidation)及び表面品質の低下につながるため、制御が困難な場合がある。
【０００５】
したがって、上述した問題の少なくともいくつか、並びに他の可能性のある問題を考慮に入れた方法及び装置を有することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態は、複合構造を提供する。複合構造は、第１の複合部品と、接合部で第１の複合部品に溶接された第２の複合部品と、ドープ繊維を含む、第１の複合部品と第２の複合部品との間の接合部とを備える。
【０００７】
本開示の別の実施形態は、複合構造を形成するために２つの複合部品を溶接する方法を提供する。第１の複合部品は、第１の複合部品の第１の表面にドープ繊維を含むドーププリプレグプライ(doped prepreg ply)で形成される。第２の複合部品は、ドーププリプレグプライが第１の複合部品と第２の複合部品との間の接合部に位置決めされるように、第１の表面と接触して位置決めされる。第１の複合部品及び第２の複合部品は、電磁界に応答してドープ繊維によって生成された熱を使用して接合部で溶接される。
【０００８】
本開示のさらに別の実施形態は、方法を提供する。繊維は、導電率が増加したドープ繊維を形成するためにドープされる。ドープ繊維を含むドーププリプレグプライが形成される。ドーププリプレグプライは、第１の複合部品に適用される。第２の複合部品は、ドーププリプレグプライが第２の複合部品と第１の複合部品との間に位置決めされるように、複合部品に対して位置決めされる。
【０００９】
形態及び機能は、本開示の様々な実施形態において独立して達成することができ、または以下の説明及び図面を参照してさらなる詳細を理解することができるさらに他の実施形態において組み合わされてもよい。
【００１０】
例示的な実施形態の特性であると考えられる新規の形態が、添付の特許請求の範囲に記載されている。しかし、例示的な実施形態、並びにそれらの好ましい使用の態様、さらなる目的、及び形態は、本開示の例示的な実施形態の以下の詳細な説明を参照し、添付の図面と併せて検討することによって、最もよく理解されよう。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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