复合材料成形夹具及复合材料成形方法与流程

本发明的实施方式涉及复合材料成形夹具及复合材料成形方法。

背景技术：

目前，作为以航空器结构体为首的结构体的原材料，使用着利用纤维增强树脂的玻璃纤维增强塑料(gfrp：glassfiberreinforcedplastics)及碳纤维增强塑料(cfrp：carbonfiberreinforcedplastics)等的复合材料。

作为复合材料的成形方法，已知有：将使片状纤维含浸未固化的热固化性树脂的预浸料(プリプレグ)层叠，将预浸料的层叠体准备为成形后的形状之后，进行抽真空并加热固化的方法；根据成形后的复合材料的形状层叠片状的纤维之后，进行抽真空且含浸热固化性树脂并加热固化的rtm(resintransfermolding，树脂传递模塑)法。预浸料利用烤炉或高压釜装置进行加热固化。此外，准备预浸料形状的作业为了与通过加热固化进行的复合材料的成形区分而称为赋形。

作为用于将预浸料或纤维层叠并进行赋形的夹具，设计有刚体的成形模具及囊袋等各种各样的夹具。作为具体例，作为用于在向外板(面板)安装了横梁(支撑物)的航空器的翼结构体中成形横梁的腹板的夹具，提出有通过利用硅橡胶片材连结gfrp的板可进行抽真空的形状保持件(例如参照专利文献1)。另外，作为用于进行抽真空的真空袋，提出有以能够重复使用的方式在具有柔软性的隔膜内封入刚体框架的真空袋(例如参照专利文献2)。

另一方面，作为成形用作航空器零件等的复合材料的框架的方法，还提出有如下方法：使用金属制的外模、合成树脂制或橡胶制的内模以及利用橡胶等的具有挠性的合成树脂形成的管状型芯，通过rtm法成形框架(例如参照专利文献3)。

航空器的翼结构体及机身结构体中采用将具有长条结构的加强部件安装于面板的复合材料结构体。作为面板的加强部件，除了支撑物之外，可举出肋(肋条)及纵梁(桁条)。在面板安装有加强部件的复合材料结构体为了抑制伴随零件的组装作业的制造成本及制造时间的增加，近年来未对每个零件进行加热固化，而是通过共固化成形而制造。共固化成形是将加强部件和面板同时加热固化的成形法。

在通过共固化成形来成形将加强部件安装于面板的复合材料结构体的情况下，分别制作加强部件用的预浸料的层叠体及面板用的预浸料的层叠体，组装预浸料的层叠体之后，进行加热固化，由此，制造复合材料结构体。或，也有时制作在面板上形成有加强部件的一体型的预浸料的层叠体并进行加热固化。

在安装于面板的加强部件的横截面为帽型的情况下，复合材料结构体成为中空结构。因此，需要将含浸未固化的树脂的纤维赋形成中空结构。因此，使用用于将含浸有未固化的树脂的纤维赋形成中空结构后进行抽真空并加热固化的各种各样的成形夹具。

用于成形将横截面为帽型的加强部件安装于面板的航空器用的复合材料结构体的现有的方法大致分为：在未设置加强部件一侧的面板的表面即面板的oml(outermoldline，外模制线)侧设置刚体的模具，另一方面，将设置加强部件一侧的面板的表面即面板的iml(innermoldline，内模制线)侧进行包装(バギング)而加载大气压的oml夹具方式；相反在面板的iml侧设置刚体的模具，另一方面，将面板的oml侧包装并加载大气压的iml夹具方式。

作为以iml夹具方式成形具有中空结构的复合材料结构体的方法的具体例，已知有在面板用的树脂与加强部件用的树脂之间即加强部件的内侧配置囊袋的方法(例如参照专利文献4)。囊袋为利用弹性体构成的袋，是注入空气而使用的可充气芯轴之一。iml夹具方式中，为了维持精度，也需要在面板的oml侧设置刚体的板之后进行包装。

另一方面，作为以oml夹具方式成形具有中空结构的复合材料结构体的方法的具体例，可举出在面板用的树脂与加强部件用的树脂之间即加强部件的内侧，以实心的芯轴作为型芯夹具进行设置的方法(例如参照专利文献5)。另外，oml夹具方式中提出有一种方法：在加强部件的内侧配置以热固化性树脂构成的中空的内部部件，并通过加热固化将内部部件与加强部件一体化(例如参照专利文献6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-268911号公报

专利文献2：日本特开2013-078937号公报

专利文献3：日本特开2001-150465号公报

专利文献4：日本特开2011-062846号公报

专利文献5：日本特表2010-510111号公报

专利文献6：日本特开2003-039566号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，在iml夹具方式的情况下，需要根据加强部件形状的成形模具。因此，存在需要制作具有复杂的结构的成形模具的课题。另外，面板用的预浸料层叠于囊袋上。因此，可能难以将面板保持成平坦。换言之，需要以能够支撑面板用的预浸料的层叠体的方式设计囊袋的弹性及强度。另外，利用上下的刚体的成形模具夹着未固化的树脂，因此，存在即使加载大气压，压力也不均匀的问题。

另一方面，在以芯轴为型芯夹具设置于加强部件的内侧的oml夹具方式的情况下，需要在复合材料的固化后抽出刚体的芯轴。因此，复合材料的形状限定为可抽出芯轴的形状。另外，芯轴的重量也限制为可抽出的重量。特别是在设置重量较大的芯轴的情况下，芯轴的抽出作业需要时间和劳动力。

另一方面，在加强部件的内侧配置中空的内部部件并与加强部件一体化的oml夹具方式的情况下，需要在加强部件的外侧设置作为刚体的成形模具的罩板(カウルプレート)。

另外，即使假设在加强部件的内侧代替中空的内部部件而配置囊袋，囊袋本身没有保持形状的功能，因此，在复合材料的加热固化中，囊袋会从理想的形状变形。因此，即使在加强部件的内侧配置囊袋的情况下，也需要在加强部件的外侧设置作为刚体的成形模具的罩板。其结果，不仅夹具的结构复杂，而且与iml夹具方式一样利用上限的刚体的成形模具夹着未固化的树脂，因此，存在即使加载大气压，压力也不均匀的问题。

因此，本发明的目的在于，能够简单地成形具有中空结构的复合材料结构体。

用于解决课题的方案

本发明的实施方式的复合材料成形夹具，是向内部引导空气而使用的，其具有：筒状体，其具有挠性；至少一个刚体的板状体，其局部加强所述筒状体的强度。

另外，本发明的实施方式的复合材料成形方法，使用上述的复合材料成形夹具制作复合材料结构体。

附图说明

图1是表示本发明的第一实施方式的作为复合材料成形夹具的包含加强型囊袋(補強入りブラダバッグ)的成形夹具单元的结构的横截面。

图2是表示图1所示的加强型囊袋的端部的结构的立体图。

图3是说明图1所示的加强型囊袋的端部的密封方法的纵剖视图。

图4是表示将可通过将图1所示的加强型囊袋用作型芯夹具而成形的波纹状纵梁安装于面板进行构成的复合材料结构体的例子的横截面图。

图5是表示具有将可通过将图1所示的加强型囊袋用作型芯夹具而成形的上侧面板和下侧面板利用多个纵梁连结的结构的复合材料结构体的例子的横截面图。

图6是表示使用图1所示的成形夹具单元成形复合材料结构体的方法的第一例的流程图。

图7是表示使用图1所示的成形夹具单元成形复合材料结构体的方法的第二例的流程图。

图8是表示使用作为型芯夹具的芯轴成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的oml夹具方式的复合材料成形方法的图。

图9是表示使用上下的成形模具及通常的囊袋成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的iml夹具方式的复合材料成形方法的图。

图10是表示使用上下的成形模具及通常的囊袋成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的oml夹具方式的复合材料成形方法的图。

图11是表示本发明的第二实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

图12是表示本发明的第三实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

图13是表示本发明的第四实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

实施方式

参照附图说明本发明的实施方式的复合材料成形夹具及复合材料成形方法。

(第一实施方式)

(复合材料成形夹具的结构及功能)

图1是表示本发明的第一实施方式的作为复合材料成形夹具的成形夹具单元的结构的横截面，该成形夹具单元包含加强型囊袋。

成形夹具单元1是用于成形具有二维封闭曲面的中空的复合材料结构体o的夹具。即，成形夹具单元1是用于进行使片状的纤维束含浸热固化性树脂所得的固化前的预浸料的层叠、所层叠的预浸料的赋形以及预浸料的层叠体的加热固化的夹具。

此外，也可以在层叠片状的纤维之后含浸热固化性树脂。在该情况下，代替片状的预浸料，使用成形夹具单元1层叠片状的纤维。层叠纤维之后含浸树脂的复合材料的成形方法如上述称为rtm法。rtm法中，以真空压使纤维含浸树脂的方法称为vartm(vacuumassistedresintransfermolding)法。

另外，成形夹具单元1也可以用于根据并用了预浸料的层叠和rtm法的混合成形法进行的复合材料的成形。混合成形法是在预浸料的层叠体上层叠片状的纤维，使层叠的片状的纤维含浸树脂后进行加热固化的复合材料成形法。因此，在成形夹具单元1用于混合成形法进行的复合材料的成形的情况下，层叠片状的预浸料及片状的纤维双方。

作为加热固化复合材料的方法，能够采用任意的方法。作为复合材料的典型的加热固化法，可举出如下方法，向高压釜成形装置内送入固化前的复合材料，进行抽真空并在加压下进行加热固化。另一方面，已知有不使用高压釜成形装置而成形复合材料的各种各样的脱高压釜(ooa：outofautoclave)成形法。作为具体例，已知有利用烤炉加热固化复合材料的方法。因此，能够向与复合材料的加热固化法相应的期望的设备内送入安置有固化前且赋形后的复合材料的成形夹具单元1。

作为构成复合材料结构体o的原材料的例子，代表性的是利用cfrp或gfrp等的碳纤维或玻璃纤维增强树脂的复合材料。另外，作为具有中空结构的复合材料结构体o的例子，可举出图1中示例那样，在面板o1上形成有横截面为帽型的长条结构物o2的复合材料结构体o。具有这种结构的复合材料结构体o主要用作航空器的翼结构体及机身结构体。作为横截面为帽型的长条结构物o2的例子，可举出具有肋或纵梁等的长条结构的加强部件。

当使用成形夹具单元1时，能够进行加强部件用与面板o1用的片状的预浸料或片状的纤维的层叠、加强部件用与面板o1用的未固化的树脂的赋形以及将加强部件和面板o1同时加热固化的共固化成形。也就是，能够将加强部件及面板o1在未固化的状态组装之后，进行包装并同时加热固化。

为此，成形夹具单元1利用成形模具2、加强型囊袋3及包装膜4构成。

成形模具2是支撑面板o1的oml侧的刚体模具。面板o1的oml侧的表面不限于平面，也可以是曲率较小的曲面。因此，成形模具2的表面具有与成形后的面板o1的oml侧的表面匹配的大致平坦的形状。成形模具2为了面板o1用的片状的预浸料或纤维的层叠、面板o1用的未固化的树脂的oml侧的赋形以及在面板o1的加热固化时伴随从oml侧的形状保持的支撑而使用。成形夹具单元1是利用成形模具2支撑面板o1的oml侧的夹具单元，因此，能够说是oml夹具方式用的夹具单元。

加强型囊袋3是向内部引导空气并用作型芯夹具的局部的可充气芯轴。即，加强型囊袋3设置于具有中空结构的复合材料结构体o的内侧并使用。因此，加强型囊袋3在展开的状态下具有贴合于具有中空结构的复合材料结构体o的内侧的形状。

加强型囊袋3利用具有挠性的筒状体5、为了局部加强筒状体5的强度而整体嵌入筒状体5的内部的至少一个刚体的板状体6构成。图1所示的例子中，3个板状体6沿着与筒状体5的长度方向垂直的方向隔开间隙并以不同的方向插入筒状体5的内部。

筒状体5利用与现有的囊袋相同的原材料构成。具体而言，筒状体5可以利用弹性体构成。弹性体为具有橡胶状弹性的高分子材料。另一方面，板状体6可以利用具有充分的机械强度的金属或cfrp等的复合材料构成，以作为刚体发挥作用。特别是如果将板状体6利用复合材料构成，则能够确保板状体6中必要的强度且减轻随着设置板状体6而带来的加强型囊袋3的重量的增加。在内部嵌入有板状体6的筒状体5能够通过将板状体6配置于适当的位置，并硫化及成形弹性体而制造。

在筒状体5中嵌入多个板状体6的情况下，能够将多个板状体6沿着与筒状体5的长度方向垂直的方向隔开间隙而配置。由此，可进行筒状体5在筒状体5横截面上的局部变形，另一方面，能够抑止与筒状体5的长度方向平行的平面上的筒状体5的变形。换言之，能够使筒状体5的横截面的形状限定性地变形，另一方面，在与筒状体5的长度方向平行的平面上对筒状体5赋予刚性。

如图1所示，在面板o1上形成有横截面为帽型的长条结构物o2的复合材料结构体o为成形对象的情况下，加强型囊袋3配置于横截面为帽型的长条结构物o2的内侧并用作型芯夹具。因此，筒状体5的横截面的形状也设为贴合于帽型的长条结构物o2的内侧的形状，具体而言，设为对4个顶点实施了r倒角的等腰梯形。

横截面为帽型的长条结构物o2具有利用平坦的板状的盖部o3分别闭塞平坦的板状的两个部位的腹板o4的结构。因此，在面板o1上形成横截面为帽型的长条结构物o2的复合材料结构体o为成形对象的情况下，能够如图1中示例那样将第一板状体6a和两个第二板状体6b嵌入筒状体5的内部，以能够从长条结构物o2的内侧支撑固化中的复合材料结构体o。

第一板状体6a是用于对将长条结构物o2的盖部o3从内侧支撑的筒状体5的部分的强度进行加强的板状体6。另一方面，两个第二板状体6b分别是用于分别对将长条结构物o2的两个部位的腹板o4从内侧分别支撑的筒状体5的部分的强度进行加强的板状体6。因此，第一板状体6a配置于与实施了r倒角的等腰梯形的上底对应的位置。另一方面，两个第二板状体6b分别配置于与实施了r倒角的等腰梯形的两个腰对应的位置。

另一方面，在从内侧贴合于长条结构物o2的r倒角的筒状体5部分和筒状体5的面板o1侧未设置板状体6。即，从内侧支撑长条结构物o2的r倒角的加强型囊袋3的部分和加强型囊袋3的面板o1侧的部分未利用板状体6加强而仅由弹性体构成。

因此，通过弹性体的伸展性，可使加强型囊袋3的未设置板状体6的部分追随复合材料结构体o的加热固化时的形状变化。即，能够根据长条结构物o2的加热固化时的变形，使加强型囊袋3变形。另外，在面板o1侧的部分未插入板状体6，因此，在复合材料结构体o的加热固化后，可将加强型囊袋3向内侧折弯并从长条结构物o2的内侧容易地抽出。

当将具有这种结构的加强型囊袋3用作型芯夹具时，能够遍及加热固化前后保持长条结构物o2的形状。即，不使用刚体的成形模具，就能够将含浸有未固化树脂的纤维利用由板状体6加强的加强型囊袋3赋形成长条结构物o2的形状。另外，然后能够将赋形的未固化的树脂一边保持形状一边加热固化。

包装膜4是用于进行复合材料结构体o的加热固化前的包装的膜。包装膜4利用密封胶7贴附于成形模具2及加强型囊袋3的筒状体5。利用包装膜4覆盖的区域利用具备真空泵的真空装置8减压。

图2是表示图1所示的加强型囊袋3的端部的结构的立体图。

如图2所示，加强型囊袋3的长度以比长条结构物o2的长度长的方式确定。另外，加强型囊袋3的长度确定为比面板o1的缘突出的长度。这是由于，能够将加强型囊袋3的内部开放于外部，且在未固化的树脂的外侧将包装膜4利用密封胶7贴附于加强型囊袋3。

加强型囊袋3的侧面未必需要闭塞。这是由于，期望在复合材料结构体o的加热固化时向加强型囊袋3的内部引导加热用的空气。还由于，在加强型囊袋3的定位时，为了抑止加强型囊袋3的长度方向上的挠曲，期望向加强型囊袋3的内部插入刚体的定位部件9。

但是，为了得到强度，也可以闭塞加强型囊袋3的侧面，且设置用于引导空气的贯通孔。另外，也可以利用开闭式的盖闭塞加强型囊袋3的侧面。

图3是说明图1所示的加强型囊袋3的端部的密封方法的纵剖视图。

如图3所示，能够将覆盖固化前的长条结构物o2的包装膜4的部分利用密封胶7贴附于加强型囊袋3。另外，能够将覆盖固化前的面板o1的包装膜4的部分利用密封胶7贴附于成形模具2。另外，形成于加强型囊袋3与成形模具2之间的、相当于面板o1的厚度的间隙也能够利用密封胶7堵塞。

由此，能够密闭由包装膜4覆盖的区域，且利用真空装置8进行抽真空。即，通过从由包装膜4覆盖的区域排出空气，能够对固化前后的树脂作用大气压。

此外，图1表示将横截面为帽型的长条结构物o2形成于面板o1上的复合材料结构体o为成形对象的情况的例子，但可以在以具有利用二维封闭曲面形成的中空结构的各种各样的复合材料结构体为对象的成形加工应用中使用加强型囊袋3。

图4是表示将可通过将图1所示的加强型囊袋3用作型芯夹具而成形的波纹状纵梁o5安装于面板o6进行构成的复合材料结构体o7的例子的横截面图。

如图4所示，能够使用多个加强型囊袋3成形将具有连结了横截面为帽型的多个加强部件所得到的波型结构的波纹状纵梁o5安装于面板o6进行构成的复合材料结构体o7。即，能够在形成于波纹状纵梁o5与面板o6之间的、由封闭曲面包围的多个空间分别载置加强型囊袋3的状态下将复合材料结构体o7加热固化。

图5是表示复合材料结构体o11的例子的横截面图，该复合材料结构体o11具有将可通过将图1所示的加强型囊袋3用作型芯夹具而成形的上侧面板o8和下侧面板o9利用多个纵梁o10连结的结构。

如图5所示，能够使用多个加强型囊袋3成形具有将上侧面板o8和下侧面板o9利用多个纵梁o10连结而成的结构的复合材料结构体o11。即，能够在形成于上侧面板o8、下侧面板o9及相邻的两个纵梁o10之间的、由封闭曲面包围的空间载置加强型囊袋3的状态下将复合材料结构体o11加热固化。此外，纵梁o10的横截面的形状不限于i字型，而是任意的。

(使用了复合材料成形夹具的复合材料成形方法)

接着，对使用包含加强型囊袋3的成形夹具单元1制作具有二维封闭曲面的中空复合材料结构体o的复合材料成形方法进行说明。

图6是表示使用图1所示的成形夹具单元1成形复合材料结构体o的方法的第一例的流程图。

首先，步骤s1中，在成形模具2上层叠面板o1用的片状的预浸料p1。另一方面，步骤s2中，在加强型囊袋3上层叠作为面板o1的加强部件的长条结构物o2用的片状的预浸料p2。面板o1用的预浸料p1及长条结构物o2用的预浸料p2能够利用自动层叠装置分别层叠于成形模具2及加强型囊袋3上。或，作业者也可以通过手动作业层叠面板o1用的预浸料p1及长条结构物o2用的预浸料p2。

层叠有长条结构物o2用的预浸料p2的加强型囊袋3利用板状体6局部加强。具体而言，将长条结构物o2的盖部o3从内侧支撑的筒状体5的部分的强度利用第一板状体6a加强。另外，将长条结构物o2的两个部位的腹板o4从内侧分别支撑的筒状体5的部分的强度分别利用两个第二板状体6b加强。因此，仅通过对加强型囊袋3层叠长条结构物o2用的预浸料p2，就能够根据长条结构物o2的形状赋形长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体。

但是，如后述，也可以并用定位部件9等的刚体的夹具赋形长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体。

接着，步骤s3中，在层叠的面板o1用的片状的预浸料p1上载置层叠了长条结构物o2用的片状的预浸料p2的加强型囊袋3。

此外，也可以在将加强型囊袋3载置于面板o1用的片状的预浸料p1上之后，将长条结构物o2用的片状的预浸料p2层叠于加强型囊袋3上。但是，如果将面板o1用的预浸料p1及长条结构物o2用的预浸料p2分别层叠后组装，则缩短作业时间。

另外，在将面板o1用的预浸料p1和长条结构物o2用的预浸料p2分别层叠的情况下，也可以在长条结构物o2用的刚体模上层叠长条结构物o2用的预浸料p2并赋形后，将长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体载置于加强型囊袋3上。换言之，也可以将长条结构物o2用的预成型件(未固化的复合材料)不利用加强型囊袋3，而利用其它的刚体的夹具赋形。在该情况下，长条结构物o2用的预成型件利用刚体的夹具赋形，因此，能够制作高质量的预成型件。

加强型囊袋3具有长条结构，且具有挠性。因此，在加强型囊袋3的长度较长的情况下，即使利用板状体6加强，将加强型囊袋3利用提升机等输送时也产生挠曲。特别是难以将层叠了长条结构物o2用的预浸料p2的状态的加强型囊袋3一边保持长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体的形状一边输送及定位。

因此，从将加强型囊袋3载置于更精确的位置的观点来看，优选在向加强型囊袋3的内部插入用于抑止加强型囊袋3的挠曲的刚体的定位部件9的状态下，将加强型囊袋3载置于片状的预浸料p1上。定位部件9也可以在长条结构物o2用的预浸料p2的层叠前预先插入加强型囊袋3的内部，也可以在长条结构物o2用的预浸料p2的层叠后插入加强型囊袋3的内部。

如果在长条结构物o2用的预浸料p2的层叠前将定位部件9插入加强型囊袋3的内部，则能够在长条结构物o2用的预浸料p2层叠时，进一步确保加强型囊袋3的刚性。即，能够将加强型囊袋3的刚性保持与刚体模同程度。因此，在使用加强型囊袋3赋形长条结构物o2用的预成型件的情况下，可以以与使用刚体模赋形长条结构物o2用的预成型件的情况同程度的质量，制作长条结构物o2用的预成型件。

定位部件9的形状为了能够适当抑止加强型囊袋3的挠曲且从加强型囊袋3抽出，设为与形成于加强型囊袋3内侧的空间形状一样的形状是适当的。因此，定位部件9的结构成为长条结构，并成为对4个顶点实施了r倒角的等腰梯形。另外，为了能够将定位部件9从加强型囊袋3容易地抽出，就定位部件9的外表面的尺寸而言，相对于加强型囊袋3的内表面的尺寸设置间隙是适当的。

当面板o1用的预浸料p1的层叠体和长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体的组装完成时，在步骤s4中进行包装。具体而言，层叠的面板o1用的片状的预浸料p1及长条结构物o2用的片状的预浸料p2利用包装膜4覆盖。但是，以加强型囊袋3的内部未密闭而向外部开放的方式，面板o1用的预浸料p1的层叠体及长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体利用包装膜4覆盖。

然后，真空装置8进行驱动，并从由包装膜4覆盖的区域排出空气。即，由包装膜4覆盖的区域利用真空装置8减压。由此，对由包装膜4覆盖的区域加载从包装膜4的外侧加载的大气压与由包装膜4覆盖的区域内的真空压之间的差压。

此时，加强型囊袋3的内侧未利用包装膜4密闭，因此，成为大气压。因此，经由包装膜4及长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体从加强型囊袋3的外侧加载的大气压与从加强型囊袋3的内侧对加强型囊袋3加载的大气压平衡。而且，贴合于固化前的长条结构物o2的盖部o3及腹板o4的加强型囊袋3的平坦的部分分别利用第一板状体6a及第二板状体6b加强。其结果，能够在包装前后根据成形后的长条结构物o2的形状利用加强型囊袋3保持长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体的形状。

接着，在步骤s5中，包装后的面板o1用的预浸料p1的层叠体及长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体，即利用片状的纤维增强的未固化的热固化性树脂进行加热固化。

为此，包装后的面板o1用的预浸料p1的层叠体及长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体与成形模具2及加强型囊袋3一起送入烤炉或高压釜装置。而且，通过利用烤炉或高压釜装置加热在加压下的面板o1用的预浸料p1的层叠体及长条结构物o2用的预浸料p2的层叠体，将长条结构物o2安装于面板o1所得到的复合材料结构体o被共固化成形。

在复合材料结构体o的加热固化时，复合材料结构体o中产生伴随加热固化的极少的变形。与之相对，构成加强型囊袋3的筒状体5的原材料为弹性体，因此，加强型囊袋3除了利用第一板状体6a及第二板状体6b分别加强的盖部o3侧及腹板o4侧的平坦部分之外而具有挠性。因此，即使包含长条结构物o2的复合材料结构体o由于加热固化而变形，也能够使加强型囊袋3贴合于长条结构物o2的内表面侧。由此，能够以良好的质量制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1所得到的复合材料结构体o。

接着，步骤s6中，加热固化后的复合材料结构体o与成形模具2及加强型囊袋3一起从烤炉或高压釜装置送出。然后，从包含加强型囊袋3的成形夹具单元1取出加热固化后的复合材料结构体o。

作为该复合材料结构体o的取出作业的一环，从加热固化后的复合材料结构体o卸下加强型囊袋3。此时，在构成加强型囊袋3的筒状体5的面板o1侧未嵌入板状体6，因此，能够使加强型囊袋3容易向内侧变形。因此，能够从加热固化后的长条结构物o2的内侧，容易地抽出加强型囊袋3。此外，对于用于抑止加强型囊袋3的挠曲的定位部件9，能够在包装后或加热固化后从加强型囊袋3抽出。

图6所示的复合材料成形方法是通过将面板o1用的预浸料p1及长条结构物o2用的预浸料p2层叠并加热固化而制作具有中空结构的复合材料结构体o的方法，但也能够通过vartm法制作具有中空结构的复合材料结构体o。

图7是表示使用图1所示的成形夹具单元1成形复合材料结构体o的方法的第二例的流程图。

首先，在步骤s10中，对成形模具2层叠面板o1用的片状的纤维f1。另一方面，在步骤s11中，对加强型囊袋3层叠作为面板o1加强部件的长条结构物o2用的片状的纤维f2。面板o1用的纤维f1及长条结构物o2用的纤维f2能够利用自动层叠装置分别层叠于成形模具2及加强型囊袋3上。或，作业者也可以通过手动作业层叠面板o1用的纤维f1及长条结构物o2用的纤维f2。此外，在片状的纤维f2间，粘合力消失，因此，能够根据需要利用粘合剂贴附。

接着，在步骤s12中，在层叠的面板o1用的片状的纤维f1上载置层叠了长条结构物o2用的片状的纤维f2的加强型囊袋3。

此外，也可以将加强型囊袋3载置于面板o1用的片状的纤维f1上之后，将长条结构物o2用的片状的纤维f2层叠于加强型囊袋3上。但是，如果将面板o1用的纤维f1及长条结构物o2用的纤维f2分别层叠后组装，则缩短作业时间。

即使在通过vartm法制作复合材料结构体o的情况下，从将加强型囊袋3载置于更精确的位置的观点来看，也优选在向加强型囊袋3的内部插入用于抑止加强型囊袋3的挠曲的刚体的定位部件9的状态下，将加强型囊袋3载置于片状的纤维上。

接着，在步骤s13中进行包装。具体而言，层叠的面板o1用的片状的纤维f1及长条结构物o2用的片状的纤维f2利用包装膜4覆盖。但是，以加强型囊袋3的内部未密闭而向外部开放的方式，面板o1用的纤维f1的层叠体及长条结构物o2用的纤维f2的层叠体利用包装膜4覆盖。

然后，真空装置8进行驱动，并从由包装膜4覆盖的区域排出空气。即，由包装膜4覆盖的区域利用真空装置8减压。由此，对由包装膜4覆盖的区域加载从包装膜4的外侧加载的大气压与由包装膜4覆盖的区域内的真空压之间的差压。

接着，步骤s14中，向由包装膜4覆盖的区域注入未固化的热固化性树脂。即，未固化的热固化性树脂从树脂贮存槽10向由包装膜4覆盖的区域内供给。由此，能够使面板o1用的纤维f1及长条结构物o2用的纤维f2含浸未固化的热固化性树脂。

未固化的热固化性树脂不限于从层叠面板o1用的纤维f1的位置注入，也可以从层叠了长条结构物o2用的片状的纤维f2的位置注入。于是，能够使未固化的树脂快速地含浸于长条结构物o2用的片状的纤维f2。其结果，能够缩短树脂的含浸所需要的时间。

在通过vartm法制作复合材料结构体o的情况中，至少从层叠了长条结构物o2用的片状的纤维f2的位置供给未固化的树脂的情况下，在覆盖长条结构物o2用的纤维f2层叠体的包装膜4的部分设置树脂的供给口4a。此外，图7表示从层叠面板o1用的纤维f1的位置和层叠长条结构物o2用的纤维f2的位置双方供给纤维的情况的例子。

遍及树脂的注入前后，加强型囊袋3的内侧未利用包装膜4密闭，因此，成为大气压。因此，经由包装膜4及含浸长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体从加强型囊袋3的外侧加载的大气压与从加强型囊袋3的内侧加载于加强型囊袋3的大气压平衡。而且，贴合于固化前的长条结构物o2的盖部o3及腹板o4的加强型囊袋3的平坦部分分别利用第一板状体6a及第二板状体6b加强。

其结果，能够在树脂的注入后，根据成形后的长条结构物o2的形状赋形含浸有长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体的形状。另外，能够利用加强型囊袋3保持含浸有长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体的赋形后的形状。

接着，在步骤s15中，包装及树脂注入后的含浸有面板o1用的树脂的纤维f1的层叠体以及含浸有长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体，即利用片状的纤维增强的未固化的热固化性树脂进行加热固化。

为此，与图6的步骤s5一样，含浸面板o1用的树脂的纤维f1的层叠体及含浸长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体与成形模具2及加强型囊袋3一起送入烤炉或高压釜装置。然后，利用烤炉或高压釜装置加热在加压下的含浸有面板o1用的树脂的纤维f1的层叠体及含浸有长条结构物o2用的树脂的纤维f2的层叠体，由此，将长条结构物o2安装于面板o1所得的复合材料结构体o被共固化成形。由此，能够以良好的质量制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o。

接着，在步骤s16中，加热固化后的复合材料结构体o与成形模具2及加强型囊袋3一起从烤炉或高压釜装置送出。然后，从包含加强型囊袋3的成形夹具单元1取出加热固化后的复合材料结构体o。此时，与图6的步骤s6一样，使加强型囊袋3的、未利用板状体6加强的面板o1侧向内侧变形，由此，能够将加强型囊袋3从长条结构物o2的内侧容易地抽出。

此外，除了图6及图7所示的复合材料成形方法之外，如上述，也能够通过并用预浸料的层叠和vartm法的混合成形法制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o。作为具体例，对于面板o1用，能够通过层叠预浸料p1来制作含浸树脂的纤维f1的层叠体，另一方面，对于长条结构物o2，通过vartm法制作含浸树脂的纤维f2的层叠体。当然，不限于将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o，也可通过上述的复合材料成形方法制作具有期望的中空结构的复合材料结构体。

(效果)

以上那样的复合材料成形方法中，以利用刚体的板状体6局部加强的加强型囊袋3为型芯夹具成形具有中空结构的复合材料结构体。即，加强型囊袋3对囊袋赋予形状保持功能，且保持成形中必要的伸展性。

因此，根据使用了加强型囊袋3的复合材料成形方法，在成形具有中空结构的复合材料结构体的情况下，能够确保设计的自由度，且使夹具的结构比以往简化。

图8是表示使用芯轴作为型芯夹具成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的oml夹具方式进行的复合材料成形方法的图。

作为用于制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o的现有的复合材料成形方法之一，可举出如下方法，如图8所示，将面板o1的oml侧设为下方，在oml成形模具20上载置固化前的复合材料结构体o，且在固化前的长条结构物o2的内侧载置实心的芯轴21。但是，在使用实心的芯轴21的情况下，复合材料结构体o的形状限定成可抽出芯轴21的形状。而且，包含芯轴21的输送的处理需要劳动力。

与之相对，加强型囊袋3能够变形，因此，能够从加热固化后的长条结构物o2的内侧容易地抽出。因此，不用说将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o，也能够确保具有其它中空结构的复合材料结构体的设计的自由度。而且，加强型囊袋3为中空，故轻量，包含输送的处理也容易。

图9是表示使用上下的成形模具及通常的囊袋成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的iml夹具方式进行的复合材料成形方法的图。

作为用于制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o的现有的另一复合材料成形方法之一，可举出如下方法，如图9所示，将面板o1的iml侧设为下方，向固化前的长条结构物o2的内侧插入未加强的囊袋30，另一方面，将固化前的复合材料结构体o整体利用iml侧成形模具31和oml侧成形模具32从两个方向支撑。但是，在iml夹具方式的情况下，iml侧成形模具31的结构变得复杂。而且，利用未加强的囊袋30支撑固化前后的面板o1，因此，存在面板o1的支撑不稳定的缺点。

与之相对，如果以使用了加强型囊袋3的oml夹具方式制作复合材料结构体o，则不需要具有复杂的结构的成形模具。而且，能够利用刚体的成形模具2稳定地支撑面板o1。

图10是表示使用上下的成形模具及通常的囊袋成形横截面为帽型的复合材料结构体的现有的oml夹具方式进行的复合材料成形方法的图。

作为用于制作将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的复合材料结构体o的现有的又一复合材料成形方法之一，可举出如下方法，如图10所示，将面板o1的oml侧设为下方，向固化前的长条结构物o2的内侧插入未加强的囊袋40，另一方面，将固化前的复合材料结构体o整体利用称为罩板的iml侧成形模具41和oml侧成形模具42从两个方向支撑。

与之相对，如果以使用了加强型囊袋3的oml夹具方式制作复合材料结构体o，则能够不需要作为iml侧成形模具41的罩板。即，不使用罩板，也能够避免加强型囊袋3在复合材料结构体o的加热固化中变形成圆筒形状，或盖部o3或腹板o4由于重力的影响而凹陷或扭曲的不良情况。

而且，如果使用加强型囊袋3，则能够省略目前载置于大气侧的夹具。因此，能够减少夹具的载置、卸下及清洁等所需要的劳动力及时间。另外，能够降低包含夹具的复合材料结构体o的重量。因此，不仅输送变得容易，而且能够缩小加热对象的体积。其结果，能够降低复合材料结构体o的加热固化所需要的时间和能量。

另外，使用了加强型囊袋3的复合材料成形方法中，与利用上下的刚体的成形模具夹着未固化的树脂的现有的复合材料成形方法不同，在大气侧未设置刚体的成形模具。因此，能够在加热固化中对复合材料结构体o均匀地加载与大气压对应的压力。其结果，能够以良好的质量制作复合材料结构体o。

另外，在大气侧未设置刚体的成形模具，因此，在通过vartm法制作复合材料结构体o的情况下，能够将树脂的注入位置设置于长条结构物o2侧。由此，能够缩短成为vartm法中课题的、为了使纤维含浸树脂所需要的时间。另外，也可配置用于使长条结构物o2的外侧高效地含浸树脂的、由塑料等的网构成的树脂分布介质(resindistributionmedia)。

(第二实施方式)

图11是表示本发明的第二实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

图11所示的第二实施方式的成形夹具单元1a中，向构成加强型囊袋3a的筒状体5的面板o1侧嵌入第三板状体6c的点与第一实施方式的成形夹具单元1不同。第二实施方式的成形夹具单元1a的其它结构及作用与第一实施方式的成形夹具单元1没有实质性地不同，因此，对相同的结构或对应的结构标注相同的符号并省略说明。

如图11所示，在构成加强型囊袋3a的筒状体5，除了嵌入横截面的形状为帽型的长条结构物o2的盖部o3侧的第一板状体6a及长条结构物o2的腹板o4侧的两个第二板状体6b之外，还能够嵌入面板o1侧的第三板状体6c。于是，即使在面板o1侧，也能够利用第三板状体6c加强加强型囊袋3a。

另外，在向筒状体5的面板o1侧嵌入第三板状体6c的情况下，优选分割成多个板材。即，优选将多个第三板状体6c以相互不重合的方式配置于筒状体5的面板o1侧。图11所示的例子中，两个第三板状体6c隔开间隙地嵌入筒状体5的面板o1侧。

当利用这样分割的第三板状体6c加强加强型囊袋3a时，可利用第三板状体6c局部加强面板o1侧的加强型囊袋3a的强度，且在面板o1侧容易折弯加强型囊袋3a。因此，能够从加热固化后的复合材料结构体o容易地抽出加强型囊袋3a。

这不限于具有将横截面为帽型的长条结构物o2安装于面板o1的结构的复合材料结构体o，在制作具有其它中空结构的复合材料结构体的情况下也一样。即，如果利用将厚度方向朝向相同的方向而并列配置的多个板状体6沿着相同方向加强筒状体5，则局部加强加强型囊袋3a的强度，且折弯加强型囊袋3a，由此，能够从具有中空结构的复合材料结构体容易地抽出。

(第三实施方式)

图12是表示本发明的第三实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

图12所示的第三实施方式的成形夹具单元1b中，向构成加强型囊袋3b的筒状体5嵌入板状体6的一部分的点与第一实施方式的成形夹具单元1不同。第三实施方式的成形夹具单元1b的其它结构及作用与第一实施方式的成形夹具单元1没有实质性地不同，因此，仅图示加强型囊袋3b，对相同的结构或对应的结构标注相同的符号并省略说明。

如图12所示，通过不将板状体6整体嵌入筒状体5而仅将板状体6的一部分嵌入筒状体5，也能够构成加强型囊袋3b。于是，也可根据需要更换板状体6。因此，例如，在板状体6变形的情况或使用具有不同的强度的板状体6的情况下，能够容易地更换板状体6。当然，也可以在第二实施方式中，代替将板状体6整体嵌入筒状体5，而仅将板状体6的一部分嵌入筒状体5。

(第四实施方式)

图13是表示本发明的第四实施方式的作为复合材料成形夹具的加强型囊袋的结构的横截面。

图13所示的第四实施方式的成形夹具单元1c中，在构成加强型囊袋3c的筒状体5的内表面贴附有板状体6的点与第一实施方式的成形夹具单元1不同。第四实施方式的成形夹具单元1c的其它结构及作用与第一实施方式的成形夹具单元1没有实质性地不同，因此，仅图示加强型囊袋3c，对相同的结构或对应的结构标注相同的符号并省略说明。

如图13所示，也能够不将板状体6嵌入筒状体5，而是通过将板状体6的一面利用粘接剂贴附于筒状体5的内表面，来构成加强型囊袋3c。于是，不仅能够根据需要更换板状体6，而且可向已有的囊袋贴附板状体6并制作加强型囊袋3c。因此，与第三实施方式一样，例如，在板状体6变形的情况或使用具有不同的强度的板状体6的情况下，能够容易地更换或安装板状体6。当然，也能够在第二实施方式中代替将板状体6嵌入筒状体5，而将板状体6的一面贴附于筒状体5的内表面。

(其它实施方式)

以上，对特定的实施方式进行了记载，但记载的实施方式只不过是一例，不限定发明的范围。在此记载的新的方法及装置能够以各种各样的其它方式实现。另外，在此记载的方法及装置的方式能够在不脱离发明宗旨的范围内，进行各种省略、置换及变更。所附的权利要求及其等价物包含于发明的范围及宗旨，并包含这种各种各样的方式及变形例。