Fabricación rápida de una pieza de material compuesto.
Un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto que incluye fibras de refuerzo incrustadas en una matriz,
comprendiendo el método:
fabricar una herramienta no maestra de mandril de tendido en un sitio (310) de fabricación que tiene una sección (330) limpia y una sección (320) sucia adyacente, incluyendo la herramienta una cara frontal de material compuesto que proporciona una superficie de la línea de molde, donde fabricar la herramienta incluye crear una estructura (112) celular, rellenar células de la estructura (112) celular con un material (122) similar a la espuma, y mecanizar el material (122) similar a la espuma para obtener una superficie mecanizada en la sección (320) sucia, y tender el material compuesto sobre la superficie mecanizada para formar la cara frontal en la sección (330) limpia; y
utilizar la herramienta no maestra en el sitio para formar un tendido de fibras de refuerzo en la sección (330) limpia.
Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2012/046311.
Solicitante: THE BOEING COMPANY.
Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.
Dirección: 100 NORTH RIVERSIDE PLAZA CHICAGO, IL 60606-2016 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.
Inventor/es: MILLER,JEFFREY L, LOUDERBACK,MICHAEL J, DOSTERT,STEPHEN J.
Fecha de Publicación: .
Clasificación Internacional de Patentes:
- B23P17/04 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B23 MAQUINAS-HERRAMIENTAS; TRABAJO DE METALES NO PREVISTO EN OTRO LUGAR. › B23P OTROS PROCEDIMIENTOS PARA EL TRABAJO DEL METAL NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR; OPERACIONES MIXTAS; MAQUINAS HERRAMIENTAS UNIVERSALES (dispositivos para el copiado o el control B23Q). › B23P 17/00 Operaciones de trabajo no cubiertas por alguna sola de las otras subclases o por otro grupo de esta subclase. › caracterizados por la naturaleza del material considerado, o por el género de productos cualquiera que sea la forma.
- B23P23/04 B23P […] › B23P 23/00 Máquinas o dispositivos de máquinas que realizan combinaciones determinadas de diferentes operaciones de trabajo, no incluido en una sola de las otras subclases (máquinas horizontales combinadas para escariar y fresar B23B 39/02; si los tipos particulares de operación no son esenciales B23Q 37/00 - B23Q 41/00; características relativas a las operaciones cubiertas por una sola subclase, ver la subclase en cuestión). › para efectuar el mecanizado y otras operaciones del metal.
- B65G47/74 B […] › B65 TRANSPORTE; EMBALAJE; ALMACENADO; MANIPULACION DE MATERIALES DELGADOS O FILIFORMES. › B65G DISPOSITIVOS DE TRANSPORTE O ALMACENAJE, p. ej. TRANSPORTADORES PARA CARGAR O BASCULAR, SISTEMAS TRANSPORTADORES PARA TALLERES O TRANSPORTADORES NEUMATICOS DE TUBOS (embalajes B65B; manipulación de material delgado o filiforme, p. ej. hojas de papel o fibras B65H; grúas B66C; aparatos de elevación o arrastre,p. ej. montacargas, B66D; dispositivos para elevar o bajar mercancías para carga y descarga, p. ej. carretillas elevadoras, B66F 9/00; vaciado de botellas, jarras, latas, barricas, barriles o contendores similares, no previstos en otro lugar, B67C 9/00; distribución o trasvase de líquidos B67D; llenado o descarga de contenedores para gases licuados, solidificados o comprimidos F17C; sistemas de conducción para fluídos F17D). › B65G 47/00 Dispositivos para manipular objetos o materiales asociados con los transportadores; Métodos de empleo de los dispositivos. › Dispositivos de alimentación, de transferencia o de descarga de clases o tipos especiales.
PDF original: ES-2545350_T3.pdf
Fragmento de la descripción:
Fabricación rápida de una pieza de material compuesto ANTECEDENTES
Los materiales compuestos que incluyen capas de fibras de refuerzo incrustadas en una matriz son muy deseables por su ligero peso y su alta resistencia. Un ejemplo de un material compuesto de este tipo es plástico reforzado con fibra de carbono (CFRP), donde los constituyentes incluyen fibras de carbono incrustadas en una matriz epoxi.
La fabricación de una pieza de material compuesto consiste en depositar fibras de refuerzo en una superficie de herramienta de una herramienta de mandril de tendido. Las fibras pueden estar preimpregnadas con resina tras la deposición ("preimpregnados"), o pueden estar secas y, posteriormente, ¡nfundidas con resina. Las fibras infundidas con resina o las fibras preimpregnadas son embolsadas y después curadas.
El documento WO 1/26869 A1 muestra un molde de tendido que comprende un armazón de metal de contorno que tiene un revestimiento conformado suprayacente de poliuretano. La superficie de moldeo de contorno está soportada por una pluralidad subyacente de los elementos de partición de nervaduras dentro de la estructura del armazón.
El documento WO 98/518 A1 muestra un procedimiento de fabricación de una herramienta híbrida que sirve tanto como una forma sobre la que son aplicados los materiales constituyentes para unir o curar en una parte en una configuración deseada, y para sostener los materiales unidos o curados en la posición originalmente aplicada durante el mecanizado posterior de un borde periférico de la pieza mediante un herramienta de mecanizado por CNC.
El documento EP 521 813 A1 muestra una herramienta de conformación de material compuesto fabricada asegurando bloques de relleno conformables entre cabezales de material compuesto y contorneando los bloques para hacer coincidir la forma de los cabezales, para formar una estructura de soporte con una superficie continua. Las capas de estratificados de material compuesto no curados se tienden sobre la estructura de soporte y se curan. Los bloques de relleno pueden ser retirados después del curado.
El documento US 4.863.663 A muestra el proceso de diseño de un componente de un vehículo de motor haciendo dibujos de las secciones transversales de la pieza a intervalos espaciados a lo largo de la superficie. Las plantillas de cartón se cortan a la forma de la sección transversal del interior de la pieza, y se montan sobre una base rígida a los mismos intervalos espaciados que los intervalos espaciados de las secciones transversales de los dibujos para definir un armazón esquelético. Un material laminar tal como cartón es unido de forma adhesiva al armazón esquelético, para definir un modelo aproximado de la pieza. Este modelo aproximado es estratificado después con fibra de vidrio y resina de unión y terminado con la dimensión superficial deseada del acabado exterior mostrado en el dibujo. Esto proporciona un modelo acabado de la pieza, o la construcción de las fibras de vidrio y la resina de unión puede ser retirada del cartón para ser una pieza prototipo. Además, el modelo puede ser usado para fabricar un molde del cual pueden hacerse un número de piezas prototipos.
El documento GB 2.116.594 A muestra un entorno de sala limpia para fabricar cuerpos de plásticos moldeados, especialmente envases para la industria farmacéutica, comprende al menos dos entornos cerrados independientes separados por una pared, manteniéndose una de ellas a elevada presión por aire filtrado. La pared tiene una abertura en ella y una máquina de moldeo para fabricar los envases sobresale a través de la abertura y está sellada en ella pero puede moverse dentro y fuera de la abertura, por ejemplo sobre raíles, estando conectados los servicios para la máquina a ello en el entorno mientras los cuerpos producidos emergen de esa parte de la máquina que, en uso, está en el entorno que está a una presión elevada.
El documento US 29/76638 A1 muestra un procedimiento y aparato para gestionar la producción de una pieza de material compuesto. Una definición de la pieza tridimensional digital es recibida para la pieza de material compuesto. Una pluralidad de capas de la pieza de material compuesto es generada usando la definición digital de la pieza con respecto a un conjunto de variables de comportamiento para un sistema automático de colocación del material. Se identifican un tiempo necesario para formar la pluralidad de capas de la pieza de material compuesto para formar un resultado y una proporción de coste del ritmo de producción. La producción de la pieza de material compuesto se gestiona utilizando el resultado.
La fabricación rápida de piezas de material compuesto es deseable para una amplia variedad de razones. Fabricación rápida se puede utilizar para crear prototipos de una pieza de una aeronave, de un automóvil o de otra estructura para proporcionar una evaluación competitiva, estudio comercial, o incluso un modelo de trabajo. La fabricación rápida se puede utilizar para reparar un producto tal como una aeronave, automóvil, aerogenerador o una estructura civil (por ejemplo, un componente de un puente) y devolver rápidamente ese producto al servicio útil.
SUMARIO
La presente invención proporciona un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto que tiene fibras de refuerzo incrustadas en una matriz. Comprende la fabricación de una herramienta no maestra de mandril
del tendido en un sitio de fabricación que tiene una sección limpia y una sección sucia adyacente. La herramienta incluye una cara frontal de material compuesto que proporciona una superficie de la línea del molde. La fabricación de la herramienta incluye la creación de una estructura celular, rellenando células de la estructura celular con un material similar a la espuma, y mecanizando el material similar a la espuma para obtener una superficie mecanizada en la sección sucia, y tendiendo un material compuesto sobre la superficie mecanizada para formar la cara frontal en la sección limpia. El procedimiento comprende además utilizar la herramienta no maestra en ese sitio para formar un tendido de fibras de refuerzo en la sección limpia.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La Figura 1 es un procedimiento de fabricación de una herramienta de mandril de tendido no maestra.
Las Figura 2A-2D son ilustraciones de una herramienta de mandril de tendido no maestra durante las diversas etapas de la fabricación.
La Figura 3 es una ilustración de una célula de la fabricación que tiene secciones limpia y sucia adyacentes.
La Figura 4 es una ilustración de un procedimiento de uso de la célula de fabricación para fabricar tanto la herramienta de mandril del tendido como la pieza de material compuesto.
La Figura 5 es una ilustración de un procedimiento de determinar si la anchura de la cinta puede ser aumentada para un tendido de una pieza de material compuesto.
La Figura 6 es una ilustración de un procedimiento para seleccionar una célula para fabricar una pieza de material compuesto.
La Figura 7 es una ilustración de una máquina de computación para realizar el procedimiento de la Figura 6. DESCRIPCIÓN DETALLADA
Se hace referencia a la Figura 1, que ¡lustra un procedimiento de creación de una herramienta de mandril de tendido no maestra para la fabricación de una pieza de material compuesto. Una herramienta no maestra se refiere a una herramienta que no está conformada mediante un molde permanente.
En el bloque 11, se fabrica una estructura celular según las dimensiones de un diseño de una pieza. La estructura celular proporciona un tocho que abarcará toda la herramienta e incluirá el contorno y el perfil aproximados de la pieza. Para ciertas piezas, tales como piezas de aeronaves, ésta puede ser una curvatura constante o un contorno complejo del compuesto. La estructura celular puede estar conformada a partir de tableros de cabecera. El sistema de materiales, y la densidad y el espesor de los tableros de cabecera pueden ser adaptados a una durabilidad deseada de la herramienta de mandril. Los sistemas de materiales pueden incluir, sin limitación, epoxi y Bismaleimida (BMI). Los tableros de cabecera se pueden cortar con un chorro de agua, fresadora u otra herramienta. Se pueden vincular juntos por adherencia, sujeción mecánica o ambos. Los ángulos se pueden fijar para un refuerzo adicional.
Se hace referencia adicional a la Figura 2A, que ilustra una estructura 112 celular de "caja de huevos". Esta estructura celular se forma a partir de tableros 114 de cabecera, que definen una matriz 116 de células abiertas. La estructura 112 de caja de huevos está abierta en la parte superior y en el fondo.
En el bloque 12, la estructura 112 celular se... [Seguir leyendo]
Reivindicaciones:
1. Un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto que incluye fibras de refuerzo incrustadas en una matriz, comprendiendo el método:
fabricar una herramienta no maestra de mandril de tendido en un sitio (31) de fabricación que tiene una sección (33) limpia y una sección (32) sucia adyacente, incluyendo la herramienta una cara frontal de material compuesto que proporciona una superficie de la línea de molde, donde fabricar la herramienta incluye crear una estructura (112) celular, rellenar células de la estructura (112) celular con un material (122) 1 similar a la espuma, y mecanizar el material (122) similar a la espuma para obtener una superficie
mecanizada en la sección (32) sucia, y tender el material compuesto sobre la superficie mecanizada para formar la cara frontal en la sección (33) limpia; y
utilizar la herramienta no maestra en el sitio para formar un tendido de fibras de refuerzo en la sección (33) limpia.
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