Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.

Un método para fabricar una estructura de material compuesto, comprendiendo:

formar una pluralidad de módulos de material compuesto

(208) teniendo cada uno un borde (210); y,

unir los módulos entre sí a lo largo de bordes respectivos de tres módulos dispuestos adyacentes mediante formación de una unión en bisel entre los bordes respectivos; en donde

cada uno de los módulos incluye una pluralidad de capas (212), y unir los módulos entre sí a lo largo de sus bordes incluye:

formar una pauta en dientes de sierra (240) a lo largo de los bordes de cada módulo a ser unido;

en donde las pautas en dientes de sierra están dispuestas en dos grupos (240a, 240b); y en donde la fase de los grupos (240a, 240b) está desplazada.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2009/055378.

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: JONES,DARRELL,D, Brennan,Joseph D, BERG,ARVID J, SHERWOOD,TRAVIS J.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/54 (Elementos constitutivos, detalles o accesorios; Operaciones auxiliares)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/38 (Apilado (lay-up) automático, es decir, utilizando robots, aplicando filamentos según modelos predeterminados)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón... > B64C1/00 (Fuselajes; Características estructurales comunes a fuselajes, alas, superficies estabilizadoras o similares (características aerodinámicas comunes a fuselajes, alas, superficies estabilizadoras o similares B64C 23/00; instalaciones de la cabina de vuelo B64D))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > AEROPLANOS; HELICOPTEROS (vehículos de colchón... > Fuselajes; Características estructurales comunes... > B64C1/12 (Estructura o fijación de paneles de revestimiento)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA > INSTALACIONES EN TIERRA O INSTALACIONES EN CUBIERTA... > B64F5/00 (Diseño, fabricación, ensamblado, limpieza, mantenimiento o reparación de aeronaves, no previstos en otro lugar)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > CONFORMACION O UNION DE LAS MATERIAS PLASTICAS; CONFORMACION... > Conformación de materiales compuestos, es decir,... > B29C70/30 (Conformación por apilado (lay-up), es decir, aplicando fibras, bandas o grandes hojas en un molde, una plantilla o un núcleo; Conformación por pulverización, es decir, pulverizando las fibras sobre un molde, una plantilla o un núcleo)
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS... > SISTEMA DE INDEXACION ASOCIADO A LA SUBCLASE B29C,... > Otros objetos particulares > B29L31/30 (Vehículos, p. ej. barcos o aviones o partes constitutivas de los mismos)

PDF original: ES-2547543_T3.pdf

 

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Ilustración 1 de Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.
Ilustración 2 de Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.
Ilustración 3 de Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.
Ilustración 4 de Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.
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Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo.

Fragmento de la descripción:

Método para fabricar estructuras utilizando módulos de material compuesto y estructuras fabricadas de este modo Campo Técnico Esta descripción se refiere en general a técnicas para fabricar estructuras de material compuesto, y trata más particularmente de un método para fabricar estructuras de material compuesto a gran escala uniendo módulos de material compuesto.

Antecedentes Estructuras de material compuesto a gran escala tales como chapa de revestimiento del fuselaje para aeronaves, pueden ser fabricadas usando máquinas avanzadas para disponer fibra (AFP) capaces de disponer materiales compuestos a velocidades relativamente elevadas. Una manera de conseguir velocidades de producción de las unidades más elevadas puede ser obtenido utilizando una mayor cantidad de máquinas AFP, sin embargo, el uso de máquinas AFP adicionales puede dar lugar a la necesidad de inversiones de capital significativas en términos de costo de máquinas, herramientas y espacio de suelo de la factoría.

Por consiguiente, se necesita un método de fabricación que consiga velocidades de producción relativamente altas con una inversión y unos costos operativos relativamente bajos. Existe también una necesidad de un método de fabricación que sea relativamente flexible y se base en equipos que sean menos complicados que las máquinas AFP.

La patente de los EE.UU. US 3.967.996 describe un método para fabricar piezas huecas que comprende los pasos de formar una pieza de partida de láminas únicas en las que cada una tiene una película de sustancia para pegar aplicada a ella; colocar la pieza de partida en un mandril apropiado y someterla a una compresión preliminar para impartirle una rigidez a la pieza de partida y conformarla en un perfil no cerrado según se requiera en los pasos siguientes. A continuación, los extremos de la pieza de partida son unidos entre sí para definir una cavidad que comprende una bolsa elástica. La pieza de partida resultante es dispuesta en un molde, y se suministra presión a la bolsa elástica para realizar una compresión final.

Compendio Según las realizaciones descritas, se proporciona un método para fabricar estructuras de material compuesto, particularmente estructuras de material compuesto a gran escala, que proporciona velocidades de producción más altas usando equipos de menor costo. El tiempo de producción puede ser reducido fabricando una estructura a gran escala de módulos que son fabricados individualmente y unidos a continuación entre sí y vulcanizados conjuntamente. Los módulos individuales de la estructura pueden ser fabricados en paralelo usando equipos del tamaño adecuado que, tomados colectivamente, pueden ser capaces de una mayor velocidad de disposición de material en comparación con las máquinas AFP convencionales. El método descrito permite también el uso de equipo capaz de manejar múltiples formas de materiales que pueden ser necesarias para satisfacer los requisitos de carga en regiones particulares de la estructura.

Según un aspecto, se proporciona un método para fabricar una estructura de material compuesto según la reivindicación 1.

Según otro aspecto, se proporciona una estructura de material compuesto para aeronaves según la reivindicación 4.

Según un ejemplo que se ha descrito, se proporciona un método para fabricar una estructura de material compuesto que comprende: formar una pluralidad de módulos de material compuesto en los que cada uno tiene un borde; y, unir los módulos a lo largo de sus bordes. Los módulos pueden ser unidos mediante una unión en bisel entre los bordes de los módulos que puede incluir una o más rampas o cuñas superpuestas. Los módulos adyacentes pueden ser unidos mediante múltiples uniones en bisel que forman una pauta en dientes de sierra en donde los módulos incluyen fibras de refuerzo unidireccionales que tienen otras orientaciones distintas de 0 o 90 grados.

Según otro método ejemplar descrito, fabricar una estructura de material compuesto comprende: formar una pluralidad de módulos de material compuesto de múltiples capas; ensamblar los módulos de material compuesto uno a otro, incluyendo formar uniones en bisel al menos entre ciertos módulos; y, vulcanizar conjuntamente los módulos después de que las uniones en bisel han sido formadas. Las uniones en bisel pueden ser formadas poniendo a tope capas similares de módulos adyacentes o superponiendo las capas similares.

Según otro ejemplo que se describe, una estructura de material compuesto para aeronave comprende: una pluralidad de módulos laminados de material compuesto en los que cada uno tiene bordes; y, uniones en bisel para unir los módulos a lo largo de sus bordes. Cada uno de los módulos incluye múltiples capas. Las capas similares de los módulos adyacentes pueden estar o a tope o superpuestas en las uniones en bisel. En una variación, la unión en bisel pude ser una unión de cuñas entrelazadas y las uniones entre ciertos módulos adyacentes puede formar una pauta en dientes de sierra.

Las realizaciones de la descripción satisfacen la necesidad de un método para fabricar estructuras de material compuesto a gran escala usando un equipo de tamaño adecuado que represente una inversión con un capital relativamente bajo. Las realizaciones descritas satisfacen también la necesidad de un método de fabricación que es altamente flexible y permite que se formen en paralelo múltiples módulos de la estructura. Según los ejemplos se proporciona:

1. Un método para fabricar una estructura de material compuesto que comprende: formar una pluralidad de módulos de material compuesto en los que cada uno tiene un borde; y, unir los módulos entre sí a lo largo de sus bordes.

2. El método de la cláusula 1, en donde unir los módulos incluye formar una unión en bisel entre los bordes respectivos de los módulos.

3. El método de la cláusula 1, en donde los módulos incluyen fibras preimpregnadas que forman un ángulo de aproximadamente 45 grados con respecto a un eje de orientación, y en donde:

unir los módulos entre sí incluye formar una unión que define una pauta en dientes de sierra a lo largo de los bordes de los módulos.

4. El método de la cláusula 3, en donde unir los módulos entre sí incluye formar una unión en bisel a lo largo de los bordes de los módulos.

5. El método de la cláusula 1, en donde cada uno de los módulos incluye al menos dos bordes, y unir los módulos entre sí incluye:

formar al menos dos uniones en bisel entre los módulos respectivamente a lo largo de al menos dos bordes.

6. El método de la cláusula 1, en donde cada uno de los módulos incluye una pluralidad de capas, y unir los módulos entre sí a lo largo de sus bordes incluye:

superponer al menos ciertas capas a lo largo de los bordes.

7. El método de la cláusula 1, en donde cada uno de los módulos incluye una pluralidad de capas, y unir los módulos entre sí a lo largo de sus bordes incluye:

poner las capas sustancialmente a tope a lo largo de los bordes.

8. El método de la cláusula 1, en donde unir los módulos entre sí incluye formar al menos una unión en bisel a lo largo de los bordes de los módulos.

9. Una estructura de aeronave a gran escala fabricada por el método de la cláusula 1.

10. Un método para fabricar una estructura de material compuesto, que comprende: formar una pluralidad de módulos de material compuesto, de capas múltiples; ensamblar entre sí los módulos de material compuesto, incluyendo formar uniones en bisel entre al menos ciertos

módulos de material compuesto; y, vulcanizar conjuntamente los módulos de material compuesto después de que las uniones en bisel han sido formadas.

11. El método de la cláusula 10, en donde formar uniones en bisel incluye... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para fabricar una estructura de material compuesto, comprendiendo: formar una pluralidad de módulos de material compuesto (208) teniendo cada uno un borde (210) ; y, unir los módulos entre sí a lo largo de bordes respectivos de tres módulos dispuestos adyacentes mediante formación de una unión en bisel entre los bordes respectivos; en donde cada uno de los módulos incluye una pluralidad de capas (212) , y unir los módulos entre sí a lo largo de sus bordes incluye: formar una pauta en dientes de sierra (240) a lo largo de los bordes de cada módulo a ser unido; en donde las pautas en dientes de sierra están dispuestas en dos grupos (240a, 240b) ; y en donde la fase de los grupos (240a, 240b) está desplazada.

2. El método de la reivindicación 1, en donde los módulos incluyen fibras preimpregnadas formando un ángulo de aproximadamente 45 grados con respecto al borde.

3. El método de la reivindicación 1, en donde cada uno de los módulos (208) incluye al menos dos bordes (210) , y unir los módulos entre sí incluye:

formar al menos dos uniones en bisel entre los módulos respectivamente a lo largo de al menos dos bordes.

4. Una estructura de material compuesto para aeronave, comprendiendo: una pluralidad de módulos laminados de material compuesto (208) teniendo cada uno un borde (210) ; y una unión en bisel uniendo dos módulos dispuestos adyacentes a lo largo de los bordes respectivos; en donde: cada uno de los módulos incluye múltiples capas (212) ;

unir los módulos entre sí incluye formar una unión que define una pauta en dientes de sierra (240) a lo largo de los bordes de los módulos; en donde las pautas en dientes de sierra están dispuestas en dos grupos (240a, 240b) ; y en donde la fase de los grupos (240a, 240b) está desplazada.

5. La estructura de material compuesto de la reivindicación 4, en donde:

al menos ciertos módulos (208) tienen bordes (210) unidos entre sí por una unión en bisel incluyendo cada uno al menos una capa incluyendo fibras de refuerzo que tienen una orientación común.

6. La estructura de material compuesto de la reivindicación 4, comprendiendo además: al menos una capa de material compuesto superpuesta y unida a la unión en bisel 12