JP2018024234A - ノズル、ノズルアセンブリ、及び、複合材料の押出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複合材料を押し出すためのノズル、ノズルアセンブリ、及び、方法を提供する。【解決手段】押出機バレル１２０Ｂから複合材料を押し出すためのノズル２５０が、本体と、本体を通って延びるテーパー状ノズル通路２５２とを含み、テーパー状ノズル通路２５２は、押出機バレル１２０Ｂに接続するように構成されたノズル入口開口と、ノズル出口開口とを含み、テーパー状ノズル通路２５２は、押出機バレル１２０Ｂとノズル出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有し、ノズル入口開口からノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角(θ）で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されているノズル２５０。【選択図】図１

Description

本開示は、複合材料の押出に関する。より具体的には、本開示は、複合材料を押し出すためのノズル、ノズルアセンブリ、及び、方法に関する。

機体部品のような複合材部品、例えば、限定するものではないが、航空機外板、スパー、リブ、フレーム、縦通材、ストリンガー、補強部材のような複合材部品は、平らな複合材層レイアップから製造することができる。複合材機体部品は、少なくとも設計上その複合材機体部品が支持する負荷の種類及び大きさに応じて、例えば、「Ｌ」字形、「Ｕ」字形、「タマネギ」形、「ハット」形、「Ｉ」字形、「Ｔ」字形、「Ｊ」字形、「Ｚ」字形などの複雑な断面形状を有するものとされることがある。このような断面形状は、複合材機体部品が折り曲げられて断面形状の一部を形成している箇所において、当該複合材機体部品が強化される構成となっているが、この折り目部分が複合材部分の他の要素と合わさる箇所に、空隙やキャビティが残ることになる。例えば、複合材機体部品は、２つの複合材構造部材の脚部同士を当接させて接合部に凹所又は溝を形成した後、この溝を複合材料で埋めることによって作製することができる。一実施形態において、複合材機体部品の溝に複合材料が配置されるものの、当該複合材料と２つの複合材構造部材の表面との間に空隙が残る。他の実施形態において、複合材料の押出によって、押出複合材料の表面に裂け目が生じたり、表面やエッジの品質が低下したりすることがある。さらに他の実施形態において、複合材料が押し出された後に、押出複合材料の形状が変化したりねじれたりすることがありうる。

従って、少なくとも上述した問題点に対処することを意図した装置及び方法は、有用であろう。

以下は、本開示の要旨についての実施例を非排他的に列挙したものであり、特許請求の範囲に記載したものも記載しなかったものも含まれうる。

本開示による要旨の一例は、押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルに関する。前記ノズルは、本体と、前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路とを含む。前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルに接続するように構成されたノズル入口開口と、ノズル出口開口とを含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記ノズル出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている。

本開示による要旨の別の例は、押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルアセンブリに関する。前記ノズルアセンブリは、本体と、前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路とを含むノズルを含む。前記テーパー状ノズル通路は、ノズル入口開口及びノズル出口開口を含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている。前記ノズルアセンブリは、取付アダプター入口開口及び取付アダプター出口開口を含む取付アダプターをさらに含み、前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルに接続するように構成されており、前記取付アダプター出口開口は、前記ノズル入口開口に接続するように構成されており、前記取付アダプターは、前記押出機バレルと前記ノズル入口開口との間で延びる輪郭形成アダプター通路面を含む。

本開示による要旨のさらに別の例は、複合材料を押し出す方法に関する。当該方法は、押出機バレルとノズルのノズル出口開口との間で前記ノズルの本体を通って延びるテーパー状ノズル通路に、複合材料を送給し、前記複合材料は、前記テーパー状ノズル通路の輪郭形成ノズル通路面上を流れ、前記輪郭形成ノズル通路面は、角部を含むことなく滑らかに移行しており、前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている。当該方法は、前記出口開口から前記複合材料を押し出すことをさらに含む。

本開示の実施例を概括的な言葉で説明してきたが、以下では、添付図面を参照して説明する。これらの図面は、必ずしも正確な縮尺率で描かれているものではなく、また、共通する又は類似の部分は、いくつかの図面において、同様の参照符号で示している。

本開示の１つ又は複数の実施形態に係るノズルアセンブリを含む装置の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係るノズルアセンブリの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、図２Ａのノズルアセンブリの一部の概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、押し出された材料を含む航空機のストリンガーの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る、押し出された材料を含む航空機のストリンガーの概略図である。 本開示の１つ又は複数の実施形態に係る方法のフローチャートである。 航空機の製造及び保守方法のブロック図である。

本開示による要旨の例示的且つ非排他的な実施例を、特許請求の範囲に記載したものも記載しなかったものも含め、以下に提示する。

図１〜４Ｃ及び図７を参照すると、一実施形態において、本明細書に記載のノズル２５０及びノズルアセンブリ２００によれば、硬化フィラーや硬化材料ヌードル（noodle）７０５（図７）のような複合材細部を製造するために、短繊維強化エポキシポリマー系のような複合材料１１０を、ノズル２５０及びノズルアセンブリ２００から押し出すことが可能である。ノズル２５０及びノズルアセンブリ２００の断面構造は、使用中に少なくともノズル先端のアール２９０Ｒ（図２Ａ）、テーパー状ノズル通路２５２、及び、材料流収束率が、最適なものとなるよう設定されている。例えば、テーパー状ノズル通路２５２内の表面輪郭形状における移行部は、複合材料１１０の押し出しに適した均一で滑らかな表面を維持するように、サイズ及び形状が設定されている。一実施形態においては、ノズル出口開口２５４の形状によって、複合材料がノズル２５０から出る際に起こりうる押出材料１１０のエッジの裂けが最小限となるように、ノズル２５０から出る複合材料が形作られる。一実施形態においては、ノズル２５０及びノズルアセンブリ２００は、当該ノズル２５０及びノズルアセンブリ２００内を通って出る流れが、層流及び均一な流動パターンを維持するように構成されている。このような層流及び均一な流動パターンの維持は、テーパー状ノズル通路内の輪郭形状及び移行部によって、及び／又は、ノズル２５０及びノズルアセンブリ２００の１つ又は複数の部分を加熱することによって、実現される。

図１を参照すると、同図には、本開示の実施形態を取り入れた例示的な押出システム１００が示されている。一実施形態において、押出システム１００は、押出機１２０を含み、当該押出機は、例えば、材料供給口１２５、材料供給口１２５に連通接続された材料流路１２２を有する押出機バレル１２０Ｂ、材料供給口１２５を横切るオーガー１２７、及び、オーガー１２７に駆動接続された駆動装置１３０を含む。押出システム１００は、押出機バレル１２０Ｂの押出機バレル出口１２１に接続されたノズルアセンブリ２００を含む。材料流路１２２は、押出機バレル出口１２１を通って延びており、これによって、材料流路１２２はノズルアセンブリ２００と流体連通している。一実施形態において、本明細書に記載の態様で押出機１２０及び／又はノズルアセンブリ２００の動作を制御するために、押出機１２０及びノズルアセンブリ２００のうちの１つ又は複数に、制御装置１９０が接続されている。一実施形態において、材料供給口１２５には、複合材料供給源１１１が接続されており、当該複合材料供給源は、複合材料１１０などの任意の適当な押出材料を、ノズルアセンブリ２００から押し出すべく、材料供給口１２５に供給するように構成されている。一実施形態において、複合材料１１０は、短繊維強化ポリマーであり、他の実施形態において、複合材料１１０は、任意の適当な長さの繊維又は他の強化部材／材料を含む、任意の適当な複合材料とすることができる。

一実施形態において、図１及び図２Ａ〜２Ｃを参照すると、ノズルアセンブリ２００は、ノズル２５０及び取付アダプター２０１を含む。図４Ａ〜４Ｃも参照すると、ノズル２５０は、押出機バレル１２０Ｂから複合材料１１０を押し出すように構成されている。一実施形態において、ノズル２５０は、本体２５１、及び、当該本体２５１を通って延びるテーパー状ノズル通路２５２を含む。テーパー状ノズル通路２５２は、押出機バレル１２０Ｂに直接的又は間接的に接続するように構成されたノズル入口開口２５３と、ノズル出口開口２５４とを有する。一実施形態において、テーパー状ノズル通路２５２は、押出機バレル１２０Ｂとノズル出口開口２５４との間で、角部の無い滑らかな移行部２７０を有して延びる、輪郭形成ノズル通路面２５５を有しており、ノズル入口開口２５３からノズル出口開口２５４までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆが、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆへと滑らかに移行している（図４Ｂ参照）。一実施形態において、押出機バレル１２０Ｂからノズル出口開口２５４までのテーパー状ノズル通路２５２の長さＬＰは、押出機バレル１２０Ｂの材料流路１２２の直径Ｄの約１倍〜約１．５倍である。他の実施形態において、押出機バレル１２０Ｂからノズル出口開口２５４までのテーパー状ノズル通路２５２の長さＬＰは、材料流路１２２の直径Ｄの約１．５倍以上であってもよいし、材料流路１２２の直径Ｄより小さくてもよい。一実施形態において、テーパー状ノズル通路２５２内を流れる複合材料１１０の圧力が所定の圧力に維持されるように、及び／又は、ノズル２５０内（及びノズルアセンブリ２００内）において層流が維持されるように、長さＬＰを、ノズル２５０内において所定の材料流収束率を実現できる長さに設定してもよい。他の実施形態において、テーパー状ノズル通路２５２の長さＬＰは、押出複合材料１１０に一定の滑らかな表面をもたらす好適な通路面の移行を、ノズル入口開口２５３（及び／又は、後述する取付アダプター入口開口２０２（図２Ｂ））とノズル出口開口２５４との間に実現できるものとされる。

一実施形態において、テーパー状ノズル通路２５２は、当該テーパー状ノズル通路２５２の断面にわたって、滑らかな移行部２７０内に正の圧力勾配を維持するように収束しており、複合材料１１０とテーパー状ノズル通路２５２との間、及び、複合材料１１０自体の内部などで発生する表面摩擦及びひずみ（例えば、複合材料１１０がテーパー状ノズル通路２５２を通って流れることにより、複合材料内で発生するひずみ）によって、押出材料表面に破断が生じることを防止している。滑らかな移行部２７０及びテーパー状ノズル通路２５２の形状により、材料の裂け及び割れが防止され、これによって、押出複合材料１１０の表面及びエッジ部の品質が向上する。また、滑らかな移行部２７０及びテーパー状ノズル通路２５２の形状により、例えば、押出複合材料１１０のねじれ、巻き、又はその他の曲がりが防止され、これによって、押出後の複合材料１１０の形状変化が最小限に抑制される。特定の実施形態において、滑らかな移行部２７０及びテーパー状ノズル通路２５２の形状によって、輪郭形成ノズル通路面２５５上を流れる複合材料１１０の層流が実現される。一実施形態において、ノズル入口開口２５３とノズル出口開口２５４とを繋ぐ輪郭形成ノズル通路面２５５は、ノズル出口開口２５４に設けられた移行部ＴＲを経て、本体２５１の外面２５１ＥＳへと円弧状に移行している。この移行部ＴＲは、材料の裂け及び割れを防ぐことによって、押出複合材料１１０の表面及びエッジ部の品質を向上させる、及び／又は、押出複合材料１１０のねじれ、巻き、又はその他の曲がりを防止することなどによって、押出後の複合材料１１０の形状変化を最小限に抑制するものであれば、任意のアール形状又は他の滑らかな輪郭のものであってよい。

一実施形態において、ノズル出口開口２５４は、少なくとも、例えば交点２９０において鋭角θで交わる第１エッジ２５４Ａ及び第２エッジ２５４Ｂによって規定されている（図２Ａ）。ノズル出口開口２５４は、縦中心線ＣＬを含み、一実施形態において、当該縦中心線は、鋭角θを二分するが、他の実施形態において、縦中心線ＣＬに対して鋭角θが任意の適当な空間関係を有していてもよい。鋭角θの大きさは、複合材料１１０が押し出される対象である溝又はキャビティ８１０（図８）（後に詳述する）に応じて、複合材料１１０と溝又はキャビティ８１０（図８）の表面との間に空隙が実質的に出来ることなく、押出複合材料１１０が溝又はキャビティ８１０（図８）を埋めるように、例えば、押出複合材料１１０が溝又はキャビティ８１０（図８）の底まで十分に挿入されるように、設定することができる。一実施形態において、ノズル出口開口２５４は、例えば中心線ＣＬに対して対称形である。他の実施形態において、図５Ａ〜６Ｂを参照するとわかるように、ノズル出口開口は、後に詳述するように、中心線ＣＬに対して非対称形である。

一実施形態において、第１エッジ２５４Ａ及び第２エッジ２５４Ｂは、ノズル出口開口２５４の平面Ｐ１（図４Ａ）内において湾曲しており、平面Ｐ１は、一実施形態において、本体２５１の外面２５１ＥＳに実質的に平行である。一実施形態において、湾曲状の第１エッジ２５４Ａ及び湾曲状の第２エッジ２５４Ｂによって、押出複合材料１１０が堆積される対象である溝又はキャビティ８１０（図８）の底に押出複合材料１１０が挿入できるようになっている。一実施形態において、第１エッジ２５４Ａ及び第２エッジ２５４Ｂは、第１エッジ２５４Ａ及び第２エッジ２５４Ｂがノズル出口開口２５４の中心線ＣＬに向かうように、テーパー状ノズル通路２５２に対して凹状となっている。一実施形態において、第１エッジ２５４Ａは、曲率又はアールＲＡを有し、第２エッジ２５４Ｂは、曲率又はアールＲＢを有する。一実施形態において、ノズル出口開口２５４が対称形である場合などでは、第１エッジ２５４Ａの曲率ＲＡは、第２エッジ２５４Ｂの曲率ＲＢに実質的に等しい。

図５Ａ〜図６Ｂを参照すると、上述したように、ノズル出口開口２５４は、中心線ＣＬに対して非対称形であってもよい。例えば、図５Ａ及び図５Ｂに示すように、第１エッジ２５４Ａの曲率ＲＡが、第２エッジ２５４Ｂの曲率ＲＢより大きくてもよい。他の実施形態において、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１エッジ２５４Ａの曲率ＲＡが、第２エッジ２５４Ｂの曲率ＲＢより小さくてもよい。すなわち、第２エッジ２５４Ｂの曲率ＲＢが、第１エッジ２５４Ａの曲率ＲＡより大きくてもよい。第１エッジ２５４Ａの曲率ＲＡと第２エッジ２５４Ｂの曲率ＲＢとを異ならせることによって、ノズル出口開口２５４の形状が、複合材料１１０が押し出される対象である溝又はキャビティ８１０（図８）の非対称形状に対応又は適合するように、交点２９０においてノズル出口開口２５４を傾斜させることができる。押出複合材料１１０の形状を溝又はキャビティ８１０（図８）に合わせることによって、上述したように、押出複合材料１１０と溝又はキャビティ８１０（図８）の表面との間に空隙が実質的に形成されないように、溝又はキャビティ８１０（図８）内に押出材料１１０を挿入することができる。図５Ａ〜図６Ｂからわかるように、輪郭形成ノズル通路面２５５には、滑らかな移行部２７０設けられており、上述したように、ノズル入口開口２５３からノズル出口開口２５４までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆが、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆへと、角部を有することなく滑らかに移行している。

一実施形態において、図２Ａ、図４Ａ、図５Ａ及び図６Ａを参照すると、ノズル出口開口２５４は、第１エッジ２５４Ａと第２エッジ２５４Ｂとの間に延びてこれらを繋ぐ第３エッジ２５４Ｃを含む。第３エッジ２５４Ｃは、第１エッジ２５４Ａと第２エッジ２５４Ｂの交点２９０の反対側に位置している。一実施形態において、第３エッジ２５４Ｃは、曲率又はアールＲＣを有し、第３エッジ２５４Ｃは、ノズル出口開口２５４の平面Ｐ１内において湾曲している。一実施形態において、曲率ＲＣは、第３エッジ２５４Ｃがテーパー状ノズル通路２５２に対して凸状となるものである。一実施形態において、曲率ＲＣによって、複合材料１１０に頭部７２０（図７）が形成され、当該頭部があることによって、複合材料１１０を溝又はキャビティ８１０（図８）内に圧縮することができる。

図２Ａ〜図２Ｃからわかるように、第１エッジ２５４Ａ、第２エッジ２５４Ｂ、及び、第３エッジ２５４Ｃの各交点は、任意の適当なアール２９０Ｒを有する円弧状の交点である。図２Ａ〜図２Ｃからもわかるように、各アール２９０Ｒは、ノズル入口開口２５３からノズル出口開口２５４まで延びる、其々のノズル通路面部分２５５Ｂ、２５５Ｄ、２５５Ｆに対応している。第１エッジ２５４Ａ、第２エッジ２５４Ｂ、及び、第３エッジ２５４Ｃの其々も、ノズル入口開口２５３からノズル出口開口２５４まで延びる、其々のノズル通路面部分２５５Ａ、２５５Ｃ、２５５Ｅに対応している。上述したように、ノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆは、ノズル入口開口２５３の形状とノズル出口開口２５４の形状との間で滑らかに移行するテーパー状ノズル通路２５２を規定しており、ノズル入口開口２５３からノズル出口開口２５４までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆが、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆへと滑らかに移行している。

再び図４Ａを参照し、さらに図７Ａ及び図８も参照すると、一実施形態において、ノズル出口開口２５４は、ノズル出口開口２５４から押し出して作る硬化材料ヌードル７０５の形状７１０の長さＬ’よりも、ノズル出口開口２５４の縦方向長さＬが大きくなるように、サイズ及び形状が設定されている。一実施形態において、ノズル出口開口２５４の中心線に対する、ノズル出口開口２５４の横幅Ｗは、ノズル出口開口２５４から押し出して作る硬化材料ヌードル７０５の形状７１０の横幅Ｗ’より狭い。一実施形態において、ノズル出口開口２５４の長さＬ及び幅Ｗを好適に設定することによって、キャビティ８１０と押出複合材料１１０との間に空隙が実質的に存在しない状態で、溝又はキャビティ８１０の底８１０Ｂに押出複合材料１１０を配置又は堆積させることができる。

再び図４Ａを参照すると、一実施形態において、少なくとも１つの加熱要素４５０が、任意の適当な態様で、ノズル２５０の本体２５１に取り付けられる。当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、ノズル２５０の本体２５１を任意の適当な所定温度まで加熱することができ、これにより、例えば、テーパー状ノズル通路２５２内を流れる複合材料１１０の所定の粘度を維持することができる。一実施形態において、当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、ノズル出口開口２５４の第１エッジ２５４Ａ、第２エッジ２５４Ｂ、及び、第３エッジ２５４Ｃのうちの１つ又は複数と実質的に平行となるように、本体２５１に取り付けられる。別の実施形態において、当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、例えば、本体２５１におけるノズル入口開口２５３とノズル出口開口２５との間に延びる側面２５１ＳＳなどの、本体２５１の外面２５１ＥＳの少なくとも一部と平行となるように、ノズル２５０の本体２５１に取り付けられる。一実施形態において、本体２５１は、周囲の状況の変化によって引き起こされる温度変化を最小限にとどめて本体の温度を維持できるように、適当な質量を有する。他の実施形態において、当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、テーパー状ノズル通路２５２及び／又は外面２５１ＥＳに対して任意の適当な空間的関係を有するように、本体に取り付けられる。一実施形態において、当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、本体２５１の１つ又は複数のキャビティ２６０内に挿入された加熱要素を含む。他の実施形態において、当該少なくとも１つの加熱要素４５０は、本体２５１の外面２５１ＥＳに接続又は巻回された熱テープを含む。

一実施形態において、本体２５１の温度を監視するための少なくとも１つの温度センサー４６０が、本体２５１に取り付けられている。一実施形態において、当該少なくとも１つの温度センサー４６０は、制御装置１９０（図１）に接続されており、当該少なくとも１つの温度センサー４６０が制御装置１９０に温度フィードバックを与える。一実施形態において、制御装置１９０と温度センサー４６０（及び、ノズルアセンブリ２００に設けられた、本明細書に記載の他のセンサー）との通信は、ノズルアセンブ２００のクローズド・ループ制御を実現するためクローズド・ループ通信である。他の実施形態において、オープン・ループ制御システムを用いることもできる。一実施形態において、制御装置１９０は、少なくとも１つの加熱要素４５０に接続されており、少なくとも１つの温度センサー４６０からの温度フィードバックを利用して当該少なくとも１つの加熱要素を制御することによって、本体２５１が所定の温度に維持されるように本体２５１の温度を上昇又は下降させる。

一実施形態において、図１、図２Ａ〜図２Ｃ、図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、上述のように、ノズルアセンブリ２００は、取付アダプター２０１を含む。一実施形態において、取付アダプター２０１は、フランジ２１１を含んでおり、当該フランジは、押出機バレル１２０Ｂの対応するフランジ１４０に接続されることによって、取付アダプター２０１及びノズルアセンブリ２００を押出機バレル１２０Ｂに接続するように構成されている。一実施形態において、任意の適当な方法で、取付アダプター２０１を、押出機バレル１２０Ｂに接続することができる。例えば、一実施形態において、少なくとも１つのクイックリリースカップリング（quick release coupling）１５０Ａ、１５０Ｂが、取付アダプター２０１及び／又は押出機バレル１２０Ｂのフランジ１４０に接続されており、当該少なくとも１つのクイックリリースカップリング１５０Ａ、１５０Ｂは、取付アダプター２０１を押出機バレル１２０Ｂに着脱可能に接続するように構成されている。当該少なくとも１つのクイックリリースカップリング１５０Ａ、１５０Ｂは、各ノズルが其々固有の形状のノズル出口開口２５４を有しており、ノズルを交換することによって押出材料の形状を変更する場合などに、時間効率の良いノズルアセンブリ２００の交換を実現することができる。他の実施形態において、ボルト、クリップ、又は任意の他の着脱可能な留め具などの任意の適当な留め具を用いて、取付アダプター２０１を押出機バレル１２０Ｂに接続することができる。

取付アダプター２０１は、取付アダプター入口開口２０２及び取付アダプター出口開口２０３を含む。取付アダプター入口開口２０２は、押出機バレル１２０Ｂに接続し、取付アダプター出口開口２０３は、ノズル入口開口２５３に接続するように構成されている。一実施形態において、取付アダプター２０１は、押出機バレル１２０Ｂとノズル入口開口２５３との間で延びる輪郭形成アダプター通路面２１０を含む。一実施形態において、上述した、押出機バレル１２０Ｂからノズル出口開口２５４までのテーパー状ノズル通路２５２の長さＬＰは、取付アダプター２０１内の材料流路の長さを含む。一実施形態において、輪郭形成アダプター通路面２１０は、当該輪郭形成アダプター通路面２１０が、取付アダプター入口開口２０２と取付アダプター出口開口２０３との間に滑らかな移行面をもたらしているという点で、輪郭形成ノズル通路面２５５に類似している。一実施形態において、取付アダプター入口開口２０２は、押出機バレル１２０Ｂの材料流路１２２の形状に対応しており、これによって、材料流路１２２と輪郭形成アダプター通路面２１０との間で、角部が無く且つ実質的に層状の複合材料流を実現する滑らかな移行が実現される。一実施形態において、任意の適当な位置合わせピン／面２１５を取付アダプター２０１のフランジ２１１及び／又は押出機バレル１２０Ｂのフランジ１４０に設けることによって、取付アダプター入口開口２０２を材料流路１２２に位置合わせすることにより、材料流路１２２と輪郭形成アダプター通路面２１０との間で滑らかな移行が実現されるようにしてもよい。一実施形態において、ノズル入口開口２５３の形状は、取付アダプター出口開口２０３の形状に対応しており、これによって、ノズル通路面２５５に関して上述したように、輪郭形成アダプター通路面２１０と輪郭形成ノズル通路面２５５との間で、角部が無く且つ実質的に層状の複合材料流をもたらす滑らかな移行が実現される。

一実施形態において、取付アダプター２０１とノズル２５０とは、単一の一体部材として構成されており、すなわち、ノズルと取付アダプターとは、ワンピースに一体形成されており、従って、ノズル入口開口２５３は、押出機バレル１２０Ｂの材料流路１２２の直径に実質的に等しい。（例えば、ノズル入口開口２５３は、押出機バレル１２０Ｂに直接的に接続している。）他の実施形態において、取付アダプター２０１とノズル２５０とは、任意の適当なクイックリリースカップリング１６０（図２Ａ）、ボルト、クリップ、又は任意の他の着脱可能な留め具を用いるなどの任意の適当な方法で、着脱可能に互いに接続されている。（例えば、ノズル入口開口２５３は、取付アダプター２０１を介して、押出機バレル１２０Ｂに間接的に接続している。）一実施形態において、少なくとも１つのクイックリリースカップリング１６０が、ノズル２５０の本体２５１及び／又は取付アダプター２０１に接続されており、当該少なくとも１つのクイックリリースカップリング１６０は、ノズル２５０を取付アダプター２０１に接続するように構成されている。一実施形態において、任意の適当な位置合わせピン／面２１６Ａ（図３Ｂ）を取付アダプター２０１及び／又はノズル２５０の本体２５１に（及び／又は、段付きボルトのように留め具自体に）設けることにより、取付アダプター２０１の輪郭形成アダプター通路面２１０を、ノズル２５０の輪郭形成ノズル通路面２５５に位置合わせすることができる。一実施形態において、取付アダプター２０１の輪郭形成アダプター通路面２１０と、ノズル２５０の輪郭形成ノズル通路面２５５とは、これらの輪郭形成アダプター通路面２１０と輪郭形成ノズル通路面２５５とが、取付アダプター入口開口２０２とノズル出口開口２５４との間に延びる滑らかな内面を規定するように位置合わせされ、当該滑らかな内面は、ノズル通路面２５５に関して上述したように、角部のない滑らかな移行部を有する。

図１、図２Ａ、図７、図８、及び図９を参照すると、本開示の実施形態は、例えば機体８９９のストリンガーのキャビティ８１０であって、少なくとも第１ストリンガー部分８０１と第２ストリンガー部分８０２とが接合された箇所に形成されたキャビティ８１０内に、複合材料１１０を押し出すのに用いることができる。他の実施形態において、本開示の実施形態は、任意の適当なワークピース又は構造体における、任意の適当なキャビティ又は溝内に、複合材料１１０を押し出すのに用いることができる。一実施形態において、キャビティ８１０は、長さＬ’及び幅Ｗ’を有し、キャビティ８１０の底部８１０Ｂは、キャビティ８１０の上部より狭い。本実施形態においては、キャビティ８１０は、キャビティ８１０の縦中心線ＣＬＣに対して実質的に対称形であるが、他の実施形態において、キャビティ８１０の底部８１０Ｂが、中心線ＣＬＣに対して傾斜しており、キャビティ８１０の形状が、図５Ａ〜６Ｂに示したようなノズル出口開口２５４の形状に対応する場合もある。

一実施形態において、ノズルアセンブリ２００を通して複合材料１１０を押し出すためには、複合材料供給源１１１から、材料供給口１２５を通して、押出機１２０内に複合材料１１０を送給する。複合材料は、材料供給口１２５から、押出機バレル１２０Ｂの材料流路１２２内に流れる。オーガー１２７が、駆動装置１３０によって押出機バレル１２０Ｂ内で回転させられて、材料流路１２２内で複合材料を押し動かし、これによって、複合材料は、押出機バレル出口１２１を通って、ノズルアセンブリ２００内に流入する。複合材料は、オーガー１２７によって、テーパー状ノズル通路２５２内に送給される。当該テーパー状ノズル通路は、押出機バレル１２０Ｂとノズル２５０のノズル出口開口２５４との間において、ノズル２５０（取付アダプター２０１とノズル２５０とが着脱可能に互いに接続されている場合は、取付アダプター２０１を含む）の本体２５１を通って延びている。複合材料は、テーパー状ノズル通路２５２の輪郭形成ノズル通路面２５５（取付アダプター２０１とノズル２５０とが着脱可能に互いに接続されている場合、輪郭形成アダプター通路面２１０を含む）の上を流れる（図９、ブロック９００）。一実施形態において、輪郭形成ノズル通路面２５５は、角部を含むことなく滑らかに移行しており（図９、ブロック９０５）、押出機バレル１２０Ｂからノズル出口開口２５４までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分２５５Ａ〜２５５Ｆが、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル面部分２５５Ａ〜２５５Ｆへと滑らかに移行している。ノズル出口開口２５４は、少なくとも、鋭角θで交差する第１エッジ２５４Ａ及び第２エッジ２５４Ｂによって規定されている。一実施形態において、テーパー状ノズル通路２５２から送給された複合材料１１０は、ノズル出口開口２５４から押し出される（図９、ブロック９１０）。

一実施形態において、複合材料１１０をノズル出口開口２５４から押し出すことは、鋭角θの反対側にある複合材料１１０の面７２０Ｓ（図７）が鋭角θに対して凸状となるように、複合材料１１０を押し出すことを含む（図９、ブロック９１５）。上述したように、この面７２０Ｓは、頭部７２０の一部を形成するものであり、この面の存在によって、例えば圧縮ローラーを用いるなどの任意の適当な方法で、キャビティ８１０内に押出複合材料１１０を圧縮することができる。一実施形態において、複合材料１１０を押し出すことは、複合材料１１０が堆積される対象であるキャビティ８１０に対応する形状及び配向を有するように、複合材料１１０を押し出すことを含む（図９、ブロック９２０）。キャビティに対応する形状及び配向で複合材料１１０を押し出すこと（例えば、一実施形態において、押出複合材料の中心線ＣＬが、キャビティの中心線ＣＬＣと実質的に揃うようにする）によって、押出複合材料１１０とキャビティ８１０の面との間に空隙が実質的に存在しないように、押出複合材料１１０をキャビティ８１０内に挿入することができる。一実施形態において、複合材料１１０を押し出すことは、鋭角θによって形成される複合材料１１０の一部が、鋭角θに対応する角度αを有するキャビティ８１０の対応部分内に堆積されるように、ノズル出口開口２５４を配向することを含む（図９、ブロック９２５）。一実施形態において、角度θは、角度αより小さく、これによって、押出材料を、例えばストリンガー８００のキャビティ８１０などの受容部に収容することができる（図８参照）。対応する角度θとαとが互いに実質的に揃うようにノズル出口開口２５４を配向することによっても、押出複合材料１１０とキャビティ８１０の面との間に空隙が実質的に存在しないように、キャビティ８１０内に押出複合材料１１０を挿入することができる。

一実施形態において、加熱要素４５０を用いるなどによってノズル２５０を加熱することができ（図９、ブロック９３５）、これによって、例えば、輪郭形成ノズル通路面２５５上を流れる複合材料１１０の所定の粘度を維持することができる（図９、ブロック９４０）。他の実施形態において、輪郭形成ノズル通路面２５５上を流れる複合材料１１０の粘度は、任意の適当な方法で維持することができ、複合材料１１０の粘度は、硬化材料ヌードル７０５の品質に少なくとも部分的に寄与する。一実施形態において、輪郭形成ノズル通路面２５５上を流れる複合材料１１０の所定温度が維持されるように、ノズル２５０の温度を監視して、ノズル２５０に接続された加熱要素４５０を制御することができる（図９、ブロック９４５）。上述したように、温度センサー４６０をノズル２５０に接続してもよく、この場合、温度センサーが制御装置１９０に温度フィードバックを与え、制御装置１９０は、温度フィードバックを利用して、加熱要素４５０を制御することができる。一実施形態において、ノズル２５０内を流れる複合材料１１０の圧力を監視して、複合材料１１０の流動の所定の圧力が維持されるように、ノズルに接続された押出機１２０などの複合材料供給装置を制御することもできる（図９、ブロック９５０）。一実施形態において、オーガー１２７を駆動する駆動装置１３０の電流又はトルクを監視することによって、ノズル２５０を通る複合材料１１０の圧力を監視してもよい。当該電流又はトルクは、ノズル２５０内を流れる複合材料１１０の圧力と、所定の関係を有する。他の実施形態において、ノズル２５０内を流れる複合材料１１０の圧力を、ノズルアセンブリ２００の面に設けた、あるいは押出機バレル１２０Ｂの内部に設けた、任意の適当な圧力センサー１８０（図１）によって監視してもよい。一実施形態において、ノズル２５０の温度、及び、ノズル２５０内を流れる複合材料１１０の圧力を監視することは、硬化材料ヌードル７０５の品質に少なくとも部分的に寄与する。一実施形態において、輪郭形成ノズル通路面２５５上を流れる際に、複合材料１１０の層流が維持される（図９、ブロック９３０）。層流は、硬化材料ヌードル７０５の品質に少なくとも部分的に寄与する。一実施形態において、層流は、輪郭形成アダプター通路面２１０及び輪郭形成ノズル通路面２５５の滑らかな輪郭形状、及び、輪郭形成アダプター通路面２１０、輪郭形成ノズル通路面２５５、及び／又は、押出機バレル１２０Ｂの材料流路１２２間の滑らかな移行によって実現される。一実施形態において、層流は、滑らかな輪郭形状及び移行に加えて、ノズル２５０における１つ又は複数の部分を加熱することによっても、実現することができる。

本開示の実施例は、図１０に示す航空機の製造及び保守方法１０００に関連させて説明することができる。他の実施形態において、本開示の実施例は、例えば、自動車産業、海事産業、航空宇宙産業、電子機器製造産業、建設業などの任意の適当な産業において、接合された構造体によって、あるいはそれらの間に形成されたキャビティ内に複合材料又は他の材料を押し出すために適用可能である。航空機の製造に関しては、生産開始前において、例示的な方法１０００は、航空機８９９の仕様決定及び設計（ブロック１００４）及び材料調達（ブロック１００６）を含む。生産中には、航空機８９９の部品及び小組立品の製造（ブロック１００８）及びシステムインテグレーション（ブロック１０１０）が行われる。その後、航空機８９９は、認可及び納品（ブロック１０１２）の工程を経て、使用（ブロック１０１４）に入る。使用期間中は、航空機８９９は、定例の整備及び保守のスケジュールに組み込まれる（ブロック１０１６）。定例の整備および保守は、航空機８９９のシステムのうちの１つまたは複数の変更、再構成、改装なども含んでもよく、これには、本明細書に記載した押出複合材料１１０の堆積が含まれうる。

例示的な方法１０００の各工程は、システムインテグレーター、第三者、及び／又は、オペレータ（例えば、顧客）によって実行又は実施することができる。説明のために言及すると、システムインテグレーターは、航空機メーカー及び主要システム下請業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。第三者は、売主、下請業者、供給業者をいくつ含んでいてもよいが、これに限定されない。オペレーターは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス組織等であってもよい。

本明細書において図示又は説明した装置及び方法は、製造及び保守方法１０００における任意の１つ又は複数の段階において用いることができる。例えば、部品及び小組立製造工程（ブロック１００８）に対応する部品又は小組立品は、航空機８９９の使用中（ブロック１０１４）に製造される部品又は小組立品と同様の方法で製造してもよい。また、１つ又は複数の装置の実施実施形態、方法の実施実施形態、又は、それらの組み合わせを、例えば生産工程１００８及び１０１０で用いることにより、実質的に航空機８９９の組み立て速度を速めたりコストを削減したりすることもできる。同様に、装置又は方法の１つ又は複数の実施実施形態、又はそれらの組み合わせを、航空機８９９の使用中（ブロック１１１４）及び／又は整備および保守中（ブロック１０１６）に用いてもよいが、これに限定されない。

本開示の実施形態に従って、以下が提供される。

Ａ． 押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルであって、前記ノズルは、本体と、前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路とを含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルに接続するように構成されたノズル入口開口と、ノズル出口開口とを含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記ノズル出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている、ノズル。

Ａ１． 前記ノズル出口開口は、対称形である、付記Ａに記載のノズル。

Ａ２． 前記ノズル出口開口は、非対称形である、付記Ａに記載のノズル。

Ａ３． 前記第１エッジ及び前記第２エッジは、前記ノズル出口開口の面内で湾曲しており、前記第１エッジ及び前記第２エッジが前記ノズル出口開口の中心線に向かうように、前記テーパー状ノズル通路に対して凹状となっている、付記Ａ〜Ａ２に記載のノズル。

Ａ４． 前記第１エッジの曲率は、前記第２エッジの曲率より大きい、付記Ａ３に記載のノズル。

Ａ５． 前記第１エッジの曲率は、前記第２エッジの曲率に実質的に等しい、付記Ａ３に記載のノズル。

Ａ６． 前記ノズル出口開口は、前記第１エッジと前記第２エッジの間で延びてこれらを繋ぐ第３エッジを含み、前記第３エッジは、前記第１エッジと前記第２エッジの交点の反対側に位置している、付記Ａ〜Ａ５に記載のノズル。

Ａ７． 前記第３エッジは、前記ノズル出口開口の面内で湾曲しており、前記テーパー状ノズル通路に対して凸状である、付記Ａ６に記載のノズル。

Ａ８． 前記ノズル出口開口は、前記ノズル出口開口から押し出されて硬化された材料ヌードルの形状よりも、前記ノズル出口開口の中心線に対してみた、前記ノズル出口開口の縦方向長さが長く、前記ノズル出口開口の横幅が狭くなるように、サイズ及び形状が設定されている、付記Ａ〜Ａ７に記載のノズル。

Ａ９． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つの加熱要素をさらに含む、付記Ａ〜Ａ８に記載のノズル。

Ａ１０． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つの温度センサーをさらに含む、付記Ａ〜Ａ９に記載のノズル。

Ａ１１． 前記ノズル入口開口と前記ノズル出口開口とを繋ぐ前記輪郭形成ノズル通路面は、前記ノズル出口開口において、前記本体の外面へと円弧状に移行している、付記Ａ〜Ａ１０に記載のノズル。

Ａ１２． 前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの前記テーパー状ノズル通路の長さは、前記ノズル入口開口の直径の約１倍〜約１．５倍である、付記Ａ〜Ａ１１に記載のノズル。

Ａ１３． 前記テーパー状ノズル通路は、表面摩擦及びひずみによる押出材料表面の破断を防止するため、前記テーパー状ノズル通路の断面にわたって、前記滑らかな移行部内に正の圧力勾配を維持するように収束している、付記Ａ〜Ａ１２に記載のノズル。

Ａ１４． 複合材料を押し出すための押出システムであって、
押出機バレル出口及び前記押出機バレル出口を通る材料流路を有する押出機バレルと、
付記Ａ〜Ａ１３のいずれか１つに記載のノズルとを含み、前記ノズルは、前記押出機バレル出口に接続されるように構成されている、押出システム。

Ｂ. 複合材料を押し出すための押出システムであって、前記押出システムは、押出機バレル出口及び前記押出機バレル出口を通る材料流路を有する押出機バレルと、前記押出機バレル出口に接続されるように構成されたノズルと、を含み、前記ノズルは、本体及び前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路を含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルの前記材料流路から前記複合材料を受け取るように構成されたノズル入口開口と、ノズル出口開口とを含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記ノズル出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている、押出システム。

Ｂ１． 前記ノズル出口開口は、対称形である、付記Ｂに記載の押出システム。

Ｂ２． 前記ノズル出口開口は、非対称形である、付記Ｂに記載の押出システム。

Ｂ３． 前記第１エッジ及び前記第２エッジは、前記ノズル出口開口の面内で湾曲しており、前記第１エッジ及び前記第２エッジが前記ノズル出口開口の中心線に向かうように、前記テーパー状ノズル通路に対して凹状となっている、付記Ｂ〜Ｂ２に記載の押出システム。

Ｂ４． 前記第１エッジの曲率は、前記第２エッジの曲率より大きい、付記Ｂ３に記載の押出システム。

Ｂ５． 前記第１エッジの曲率は、前記第２エッジの曲率に実質的に等しい、付記Ｂ３に記載の押出システム。

Ｂ６． 前記ノズル出口開口は、前記第１エッジと前記第２エッジの間で延びてこれらを繋ぐ第３エッジを含み、前記第３エッジは、前記第１エッジと前記第２エッジの交点の反対側に位置している、付記Ｂ〜Ｂ５に記載の押出システム。

Ｂ７． 前記第３エッジは、前記ノズル出口開口の面内で湾曲しており、前記テーパー状ノズル通路に対して凸状である、付記Ｂ６に記載の押出システム。

Ｂ８． 取付アダプターをさらに含み、前記取付アダプターは、取付アダプター入口開口及び取付アダプター出口開口を含み、前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルと接続するように構成されており、前記取付アダプター出口開口は、前記ノズル入口開口と接続するように構成されており、前記取付アダプターは、前記押出機バレルと前記ノズル入口開口との間で延びる輪郭形成アダプター通路面を含む、付記Ｂ〜Ｂ７に記載の押出システム。

Ｂ９． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つのクイックリリースカップリングをさらに含み、前記少なくとも１つのクイックリリースカップリングは、前記ノズルを前記取付アダプターに接続するように構成されている、付記Ｂ８に記載の押出システム。

Ｂ１０． 前記ノズルと前記取付アダプターとは、ワンピースに一体形成されている、付記Ｂ８又はＢ９に記載の押出システム。

Ｂ１１． 前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルの材料流路の形状に対応している、付記Ｂ８〜Ｂ１０に記載の押出システム。

Ｂ１２． 前記ノズル入口開口の形状は、前記取付アダプター出口開口の形状に対応している、付記Ｂ８〜Ｂ１１に記載の押出システム。

Ｂ１３． 前記取付アダプターに取り付けられた少なくとも１つのクイックリリースカップリングをさらに含み、前記少なくとも１つのクイックリリースカップリングは、前記取付アダプターを前記押出機バレルに接続するように構成されている、付記Ｂ８〜Ｂ１２に記載の押出システム。

Ｂ１４． 前記ノズル出口開口は、前記ノズル出口開口から押し出されて硬化された材料ヌードルの形状よりも、前記ノズル出口開口の中心線に対してみた、前記ノズル出口開口の縦方向長さが長く、前記ノズル出口開口の横幅が狭くなるように、サイズ及び形状が設定されている、付記Ｂ〜Ｂ１３に記載の押出システム。

Ｂ１５． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つの加熱要素をさらに含む、付記Ｂ〜Ｂ１４に記載の押出システム。

Ｂ１６． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つの温度センサーをさらに含む、付記Ｂ〜Ｂ１５に記載の押出システム。

Ｂ１７． 前記ノズル入口開口と前記ノズル出口開口とを繋ぐ前記輪郭形成ノズル通路面は、前記ノズル出口開口において、前記本体の外面へと円弧状に移行している、付記Ｂ〜Ｂ１６に記載の押出システム。

Ｂ１８． 前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの前記テーパー状ノズル通路の長さは、前記押出機バレルの前記材料流路の直径の約１倍〜約１．５倍である、付記Ｂ〜Ｂ１７に記載の押出システム。

Ｂ１９． 前記テーパー状ノズル通路は、表面摩擦及びひずみによる押出材料表面の破断を防止するため、前記テーパー状ノズル通路の断面にわたって、前記滑らかな移行部内に正の圧力勾配を維持するように収束している、付記Ｂ〜Ｂ１８に記載の押出システム。

Ｃ． 複合材料を押し出す方法であって、押出機バレルとノズルのノズル出口開口との間で前記ノズルの本体を通って延びるテーパー状ノズル通路に、複合材料を送給し、前記複合材料は、前記テーパー状ノズル通路の輪郭形成ノズル通路面上を流れ、前記輪郭形成ノズル通路面は、角部を含むことなく滑らかに移行しており、前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されており、前記ノズル出口開口から前記複合材料を押し出す、方法。

Ｃ１． 前記複合材料を押し出すことは、前記鋭角の反対側にある前記複合材料の面が前記鋭角に対して凸状となるように、前記複合材料を押し出すことを含む、付記Ｃに記載の方法。

Ｃ２． 前記複合材料を押し出すことは、前記複合材料が堆積される対象であるキャビティに対応する形状及び配向を有するように、前記複合材料を押し出すことを含む、付記Ｃ又はＣ１に記載の方法。

Ｃ３． 前記複合材料を押し出すことは、前記鋭角によって形成される前記複合材料の一部が、前記鋭角に対応する角度を有するキャビティの対応部分内に堆積されるように、前記ノズル出口開口を配向することを含む、付記Ｃ〜Ｃ２に記載の方法。

Ｃ４． 前記ノズルを加熱することをさらに含む、付記Ｃ〜Ｃ３に記載の方法。

Ｃ５． 前記輪郭形成ノズル通路面上を流れる前記複合材料の所定の粘度を維持することをさらに含む、付記Ｃ〜Ｃ４に記載の方法。

Ｃ６． 輪郭形成ノズル通路面上を流れる前記複合材料の所定温度が維持されるように、前記ノズルの温度を監視して、前記ノズルに接続された加熱要素を制御することをさらに含む、付記Ｃ〜Ｃ５に記載の方法。

Ｃ７． 前記複合材料流の所定の圧力が維持されるように、前記ノズル内を流れる複合材料の圧力を監視して、前記ノズルに接続された複合材料供給装置を制御することをさらに含む、付記Ｃ〜Ｃ６に記載の方法。

Ｃ８． 輪郭形成ノズル通路面上を流れる前記複合材料の層流を維持することをさらに含む、付記Ｃ〜Ｃ７に記載の方法。

Ｄ． 押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルアセンブリであって、前記ノズルアセンブリは、ノズル及び取付アダプターを含み、前記ノズルは、本体と、前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路とを含み、前記テーパー状ノズル通路は、ノズル入口開口及びノズル出口開口を含み、前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されており、前記取付アダプターは、取付アダプター入口開口及び取付アダプター出口開口を含み、前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルに接続するように構成されており、前記取付アダプター出口開口は、前記ノズル入口開口に接続するように構成されており、前記取付アダプターは、前記押出機バレルと前記ノズル入口開口との間で延びる輪郭形成アダプター通路面を含む、ノズルアセンブリ。

Ｄ１． 前記輪郭形成アダプター通路面と前記輪郭形成ノズル通路面とが、前記取付アダプター入口開口と前記ノズル出口開口との間で延びる滑らかな内面を規定している、付記Ｄに記載のノズルアセンブリ。

Ｄ２． 前記ノズルは、前記取付アダプターに着脱可能に接続されるように構成されている、付記Ｄ又はＤ１に記載のノズルアセンブリ。

Ｄ３． 前記本体に取り付けられた少なくとも１つのクイックリリースカップリングをさらに含み、前記少なくとも１つのクイックリリースカップリングは、前記ノズルを前記取付アダプターに接続するように構成されている、付記Ｄ２に記載のノズルアセンブリ。

Ｄ４． 前記ノズルと前記取付アダプターとは、ワンピースに一体形成されている、付記Ｄ又はＤ１に記載のノズルアセンブリ。

Ｄ５． 前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルの材料流路の形状に対応している、付記Ｄ〜Ｄ４に記載のノズルアセンブリ。

Ｄ６．前記ノズル入口開口の形状は、前記取付アダプター出口開口の形状に対応している、付記Ｄ〜Ｄ５に記載のノズルアセンブリ。

Ｄ７．前記取付アダプターに取り付けられた少なくとも１つのクイックリリースカップリングをさらに含み、前記少なくとも１つのクイックリリースカップリングは、前記取付アダプターを前記押出機バレルに接続するように構成されている、付記Ｄ〜Ｄ６に記載のノズルアセンブリ。

上述の図面において、様々な要素及び／又は部品を繋ぐ実線は、例えば、機械的接続、電気的接続、流体的接続、光学的接続、電磁気的接続、無線接続、その他の接続、及び／又は、それらの組み合わせを表す。本明細書において、「接続されている」とは、直接的に関連付けられていることも、間接的に関連付けられていることも、意味する。例えば、部材Ａは、部材Ｂと直接に関連付けられていてもよいし、例えば、別の部材Ｃを介して、間接的に関連付けられてもよい。なお、開示した様々な要素間の関係が必ずしもすべて示してあるとは限らない。従って、図面に示した以外の接続も存在しうる。様々な要素及び／又はコンポーネントを表すブロックを繋ぐ破線がある場合、これらは、機能及び目的の面で、実線で表したものに類似する接続を表す場合がある。ただし、破線で表した接続は、選択的に設けられるもの、あるいは、本開示の代替的な実施例に関するものである場合がある。同様に、破線で表した要素及び／又は部品がある場合、これらは、本開示における代替的な実施例を表す場合がある。本開示の範囲から逸脱することなく、実線及び／又は破線で示した１つ又は複数の要素を、特定の実施例から省くことも可能である。外部要素がある場合は、点線で表している。仮想の（想像上の）要素も、明確にするために図示している場合がある。当業者であればわかるように、図面に示した構成要素のいくつかは、当該図面、その他の図面、及び／又は、付随する開示に記載された他の構成要素を含むことなく様々な方法で組み合わせることが可能であり、この際に、そのような組み合わせが本開示に明示されている必要ない。同様に、提示された実施例に限定されない追加の特徴を、本明細書に図示及び記載された特徴のいくつか又はすべてと組み合わせることができる。

上記の図９及び図１０において、ブロックは、工程及び／又はその一部を示す場合があり、様々なブロックを繋ぐ線は、それらの工程又はその一部の何らかの特定の順序又は従属関係を暗示するものではない。破線で示したブロックは、代替の工程及び／又はその一部を示す。ブロックを繋ぐ破線がある場合、これらは、工程又はその一部の代替的な従属関係を示す。なお、開示した様々な要素間の従属関係が必ずしもすべて示してあるとは限らない。図９及び図１０ならびに本明細書に記載の方法の工程を説明する付随の開示は、これらの工程が行われる順序を必ず決定するものと解釈されるべきではない。むしろ、１つの例示的な順序を示してはいるが、工程の順序は適宜変更可能であると理解すべきである。したがって、いくつかの工程は、異なる順序で行うことも、同時に行うことも可能である。また、当業者であればわかるように、記載した工程を必ずしもすべて行う必要はない。

以下の説明においては、開示した概念が十分に理解されるように、多くの具体的な詳細事項を提示しているが、本開示は、これらの詳細事項のいくつか又はすべてが無くても実施可能である。他の実施形態において、周知の装置及び／又はプロセスについては、開示を不必要に不明瞭にするのを避けるために、詳細を省略している。いくつかの概念については特定の例に関連させて説明しているが、これらの例は本開示を限定することを意図するものではない。

別段の示唆が無い限り、本明細書で用いる「第１」、「第２」等の用語は、単に標識として用いられており、これらの用語で言及している要素に対し、順序、位置、又は階層的な要件を課すものではない。また、例えば「第２」の要素について言及することによって、例えば「第１の」もしくはより小さい序数の要素、及び／又は、例えば「第３の」もしくはより大きい序数の要素の存在を要件としたり、排除したりするものではない。

本明細書において、「一実施例」という際は、当該実施例に関連させて述べる１つ又は複数の特色要素、構造、又は特徴が、少なくとも１つの実施形態に含まれるということを意味する。本明細書の様々な箇所で用いられる「一実施例」という用語は、同一の実施例を指す場合もあるし、そうでない場合もある。

本明細書において、特定の機能を実行するように「構成された（configured to）」システム、装置、構造、物品、要素、部品、又はハードウェアは、一切の変更を要することなくその特定の機能を実行できるものを指し、何らかの変更を施せばその特定の機能を実行する可能性のあるものを指すのではない。換言すれば、特定の機能を実行するように「構成された」システム、装置、構造、物品、要素、部材、又はハードウェアは、その特定の機能を実行することを目的として、具体的に、選択、作製、実施、利用、プログラム、及び／又は設計されたものを指す。本明細書において、「構成されている」ということは、システム、装置、構造、物品、要素、部品、又はハードウェアが既に備えている特性に言及するものであり、この特性により、当該システム、装置、構造、物品、要素、部品、又はハードウェアは、一切の変更を要することなくその特定の機能を実行することができる。本開示において、特定の機能を実行するように「構成されている」と説明されたシステム、装置、構造、物品、要素、部品、又はハードウェアは、これに加え、あるいは、これに代えて、当該機能を行うように「適合化されている（adapted to）」、及び／又は「動作可能である（operative to）」と説明することもできる。

本明細書に開示の装置および方法の様々な実施例は、様々な部品、特徴、および機能を含む。なお、本明細書に開示の装置および方法の様々な実施例は、本明細書に開示の装置および方法の他の任意の実施例の部品、特徴、及び機能のいずれをも、任意の組み合わせで含むことができ、このような可能性はすべて、本開示の範囲内に含まれることを意図している。

本開示に関連する分野の当業者であれば、上記の説明および関連図面に示された教示を受けて、本開示に記載された実施例に対する様々な改変を思いつくであろう。

したがって、本開示は、例示した特定の実施例に限定されるものではなく、改変及び他の実施例も添付の特許請求の範囲に含まれることが意図されている。また、上述の記載及び関連図面は、要素及び／又は機能のある特定の例示的な組み合わせに関連させて本開示の実施例を説明しているが、代替の実施態様によって、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、要素及び／又は機能の別の組み合わせを提供することもできる。従って、添付の特許請求の範囲における括弧内の参照数字は、例示的な目的だけのために示されたものであり、特許請求される要旨の範囲を、本開示において提示した特定の実施例に限定することを意図したものではない。

Claims (11)

1. 押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルであって、前記ノズルは、
   本体と、
   前記本体を通って延びるテーパー状ノズル通路とを含み、
   前記テーパー状ノズル通路は、
   前記押出機バレルに接続するように構成されたノズル入口開口と、
   ノズル出口開口とを含み、
   前記テーパー状ノズル通路は、前記押出機バレルと前記ノズル出口開口との間で、角部の無い滑らかな移行部を有して延びる輪郭形成ノズル通路面を有しており、前記ノズル入口開口から前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、
   前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されている、ノズル。
2. 前記第１エッジ及び前記第２エッジは、前記ノズル出口開口の面内で湾曲しており、前記第１エッジ及び前記第２エッジが前記ノズル出口開口の中心線に向かうように、前記テーパー状ノズル通路に対して凹状となっている、請求項１に記載のノズル。
3. 前記ノズル出口開口は、前記第１エッジと前記第２エッジの間で延びてこれらを繋ぐ第３エッジを含み、前記第３エッジは、前記第１エッジと前記第２エッジの交点の反対側に位置している、請求項１又は２に記載のノズル。
4. 前記ノズル出口開口は、前記ノズル出口開口から押し出されて硬化された材料ヌードルの形状よりも、前記ノズル出口開口の中心線に対する、前記ノズル出口開口の縦方向長さが長く、前記ノズル出口開口の横幅が狭くなるように、サイズ及び形状が設定されている、請求項１〜３のいずれか１つに記載のノズル。
5. 前記ノズル入口開口と前記ノズル出口開口とを繋ぐ前記輪郭形成ノズル通路面は、前記ノズル出口開口において、前記本体の外面へと円弧状に移行している、請求項１〜４のいずれか１つに記載のノズル。
6. 前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの前記テーパー状ノズル通路の長さは、前記ノズル入口開口の直径の約１倍〜約１．５倍である、請求項１〜５のいずれか１つに記載のノズル。
7. 押出機バレルから複合材料を押し出すためのノズルアセンブリであって、
   請求項１〜６のいずれか１つに記載のノズルと、
   取付アダプター入口開口及び取付アダプター出口開口を含む取付アダプターとを含み、前記取付アダプター入口開口は、前記押出機バレルに接続するように構成されており、前記取付アダプター出口開口は、前記ノズル入口開口に接続するように構成されており、前記取付アダプターは、前記押出機バレルと前記ノズル入口開口との間で延びる輪郭形成アダプター通路面を含む、ノズルアセンブリ。
8. 前記輪郭形成アダプター通路面と前記輪郭形成ノズル通路面とが、前記取付アダプター入口開口と前記ノズル出口開口との間で延びる滑らかな内面を規定している、請求項７に記載のノズルアセンブリ。
9. 複合材料を押し出す方法であって、
   押出機バレルとノズルのノズル出口開口との間で前記ノズルの本体を通って延びるテーパー状ノズル通路に、複合材料を送給し、前記複合材料は、前記テーパー状ノズル通路の輪郭形成ノズル通路面上を流れ、
   前記輪郭形成ノズル通路面は、角部を含むことなく滑らかに移行しており、前記押出機バレルから前記ノズル出口開口までの間で、其々の輪郭形状を有する各ノズル通路面部分が、これとは異なる輪郭形状を有する別のノズル通路面部分へと滑らかに移行しており、
   前記ノズル出口開口は、少なくとも、鋭角で交差する第１エッジ及び第２エッジによって規定されており、
   前記ノズル出口開口から前記複合材料を押し出す、方法。
10. 前記複合材料を押し出すことは、前記鋭角の反対側にある前記複合材料の面が前記鋭角に対して凸状となるように、前記複合材料を押し出すことを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記輪郭形成ノズル通路面上を流れる前記複合材料の所定の粘度を維持すること、及び、
    輪郭形成ノズル通路面上を流れる前記複合材料の層流を維持すること、のうちの少なくとも１つをさらに含む、請求項９又は１０に記載の方法。