COMPONENTES ESTRUCTURALES DE MATERIAL COMPUESTO CON AÑADIDO SUPERFICIAL METALICO PARA AUMENTAR SU CONDUCTIVIDAD ELECTRICA.
Componente estructural en material compuesto no conductor, en particular para aeronave (panel (1),
cuaderna (3), larguerillo (2), etc.), el cual comprende un añadido metálico superficial (4), de tal forma que dicho componente estructural, conjuntamente con el resto de componentes estructurales metalizados, es capaz de dotar a la estructura del fuselaje de la aeronave de la suficiente masa metálica conductora. Según un segundo aspecto de la invención, se propone un método de metalización en la fabricación de un componente estructural no conductor, en particular de aeronave, realizado en material compuesto, que permite la configuración geométrica del añadido aplicándolo de forma extensiva o limitada a contornos predeterminados mediante el uso de plantillas. Esta característica permite asimismo la creación de circuitos eléctricos integrados en la estructura del avión, mediante la creación de pistas independientes de diferentes anchuras y espesores
Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200702108.
Solicitante: AIRBUS ESPAÑA S.L..
Nacionalidad solicitante: España.
Provincia: MADRID.
Inventor/es: GARCIA SANCHEZ,PEDRO RAMON, CIFUENTES MARTIN,JOSE LUIS, SANCHEZ GOMEZ,JOSE, SANCHEZ-BRUNETE ALVAREZ,DESIDERIO.
Fecha de Solicitud: 27 de Julio de 2007.
Fecha de Publicación: .
Fecha de Concesión: 2 de Marzo de 2011.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B64D45/02 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B64 AERONAVES; AVIACION; ASTRONAUTICA. › B64D EQUIPAMIENTO INTERIOR O ACOPLABLE A AERONAVES; TRAJES DE VUELO; PARACAIDAS; DISPOSICIONES O MONTAJE DE GRUPOS MOTORES O DE TRANSMISIONES DE PROPULSION EN AERONAVES. › B64D 45/00 Indicadores o dispositivos de protección de aeronaves no previstos en otro lugar (camuflaje F41H 3/00). › protecciones contra rayos (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T; disposiciones de circuitos a este efecto H02H ); Descargadores de electricidad estática (en general H05F 3/00).
- C23C4/02 QUIMICA; METALURGIA. › C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL. › C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; esmaltado o vidriado de metales C23D; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04). › C23C 4/00 Revestimiento por pulverización del material de revestimiento en estado fundido, p. ej. por pulverización a la llama, con plasma o por descarga eléctrica (soldadura de recarga B23K, p. ej. B23K 5/18, B23K 9/04). › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. por revestimiento de partes determinadas de la superficie.
- C23C4/06 C23C 4/00 […] › Materiales metálicos.
Clasificación PCT:
- B64D45/02 B64D 45/00 […] › protecciones contra rayos (pararrayos H01C 7/12, H01C 8/04, H01G 9/18, H01T; disposiciones de circuitos a este efecto H02H ); Descargadores de electricidad estática (en general H05F 3/00).
- C23C4/02 C23C 4/00 […] › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. por revestimiento de partes determinadas de la superficie.
- C23C4/06 C23C 4/00 […] › Materiales metálicos.
Fragmento de la descripción:
Componentes estructurales de material compuesto con añadido superficial metálico para aumentar su conductividad eléctrica.
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un componente estructural, en particular para aeronave, realizado en material compuesto con un añadido metálico que le confiere propiedades de conductividad eléctrica, así como a un procedimiento de fabricación del mismo.
Antecedentes de la invención
En la actualidad, es cada vez mayor el uso de materiales compuestos en los componentes estructurales de una aeronave (paneles, cuadernas, larguerillos, revestimientos, carenas, etc.), principalmente fibra de carbono. Es por esta razón por la que se ha ido produciendo la desaparición de la masa metálica conductora en las aeronaves de última generación. Esta masa metálica es necesaria en una aeronave para realizar las funciones de conductor de retorno de corriente eléctrica de señal o de potencia, puesta a tierra de la aeronave, para que exista un camino de retorno de las corrientes de fuga, como plano de tierra de antena, para protección contra rayos, etc.
El problema que se plantea entonces es el de dotar a la estructura de una aeronave realizada en material compuesto de la masa metálica conductora necesaria.
Parte de dichas funciones son cubiertas actualmente mediante cocurados y coencolados de mallas y filmes metálicos continuos y expandidos, chapas metálicas encoladas o remachadas, o incluso con fibras metálicas mezcladas con los tejidos de refuerzo del material compuesto. Asimismo, se requiere el apantallamiento dedicado de los equipos y sistemas de avión (cajas metálicas, mallas metálicas, etc.).
Las soluciones actuales resuelven el problema parcialmente, y requiere la combinación de varias de ellas para cumplir con todos los requerimientos. La solución planteada en la presente invención cumple con todas las funcionalidades requeridas, todo ello a un coste y peso adecuados. Asimismo, permite su combinación con cualquiera de ellas, para establecer la solución de diseño óptima.
Sumario de la invención
La presente invención propone así, según un primer aspecto, un componente estructural en material compuesto no conductor, en particular para aeronave (panel, cuaderna, larguerillo, revestimiento, larguero, costilla, etc.), el cual comprende un añadido metálico superficial, de tal forma que dicho componente estructural, conjuntamente con el resto de componentes estructurales metalizados, es capaz de dotar a la estructura de la aeronave (fuselaje, ala, carenas...) de la suficiente masa metálica conductora.
Así, el sistema de metalización de componentes estructurales de la aeronave según la invención podría simplificar o incluso sustituir a los sistemas empleados actualmente, mediante el uso exclusivo del sistema de metalización propuesto o su combinación con cualquiera de los otros sistemas existentes.
Según un segundo aspecto de la invención, se propone un método de metalización en la fabricación de un componente estructural no conductor, en particular de aeronave, realizado en material compuesto, que permite la configuración geométrica del añadido aplicándolo de forma extensiva o limitada a contornos predeterminados mediante el uso de plantillas. Esta característica constructiva permite la creación de circuitos eléctricos integrados en la estructura del avión, mediante la creación de pistas independientes de diferentes anchuras y espesores.
Otras características y ventajas de la presente invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de una realización ilustrativa, a modo de ejemplo no exhaustivo, de su objeto en relación con las figuras que le acom- pañan.
Descripción de las figuras
La Figura 1 muestra un esquema del componente estructural de material compuesto con añadido superficial metálico según la presente invención.
La Figura 2 muestra un esquema de la sección según A-A del componente estructural de material compuesto con añadido superficial metálico según la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La presente invención propone así un componente estructural no conductor, en particular para aeronave (panel 1, cuaderna 3, larguerillo 2, etc.), fabricado en material compuesto y en cuya superficie se fija una capa 4 de tipo metálico, de tal forma que el citado componente, conjuntamente con el resto de componentes metalizados, es capaz de dotar a la aeronave de la masa metálica conductora para alguna o varias de las funciones siguientes:
Esta solución se realiza mediante un procedimiento de metalización de superficies denominado "Metal Spraying" cuya tecnología e instalaciones se emplean para la protección superficial de diversos tipos de superficies. Este procedimiento consiste en fundir preferiblemente por arco eléctrico una varilla de aluminio, cobre u otro metal, en el seno de un intenso flujo de gas inerte, lo cual genera un fino rociado de metal fundido expulsado por una boquilla que se adhiere firmemente a la superficie en cuestión. El procedimiento de Metal Spraying anterior es un procedimiento de revestimiento de superficies mediante el cual se pulverizan sobre un material sustrato preparado materiales de revestimiento en finas partículas metálicos o no metálicos, fundidos o semi fundidos.
El material del revestimiento puede proporcionarse en varilla, en polvo, en cordón o en cable con alma. El equipo térmico de pulverización genera el calor necesario junto con una combinación de gases y un arco eléctrico. Cuando se funden las partículas de material de revestimiento se proyectan a velocidad de forma que constituyan un flujo de pulverización sobre el material del sustrato que se va a tratar. Cuando las partículas alcanzan el material del sustrato forman una serie de capas planas que se combinan para formar una estructura laminar.
El flujo dé material fundido se solidifica sobre la superficie del componente para formar un revestimiento denso y fuertemente adherido al mismo.
Una de las principales ventajas de este proceso es que los revestimientos pueden utilizarse casi al instante sin tiempos de curado o de secado, no habiendo riesgo de dañar al componente. Además, los revestimientos poseen un alto nivel de fijación al material sustrato al tiempo que el uso solamente de aire comprimido y electricidad hace que los componentes estructurales sean más económicos.
Si en el camino de este rociado interponemos una plantilla, podríamos obtener cualquier superficie metalizada después de una o varias capas con distintas plantillas, firmemente adherida a la piel y con el dibujo, espesor y extensión más conveniente. El uso de esta plantilla es opcional.
Además, por el mismo procedimiento se podría integrar un sistema de circuitos eléctricos, pulverizando una capa uniforme o múltiples capas, enmascarando (o no) las zonas requeridas.
Es importante indicar que la aplicación de esta metalización puede realizarse sólo en determinadas zonas del componente estructural, o bien puede realizarse en todo el componente estructural no conductor. Asimismo, la forma geométrica de la superficie metalizada puede ser cualquiera, e incluso puede comprender variaciones de espesor según las necesidades. De igual modo, la metalización puede realizarse en todas las caras de las piezas o componentes estructurales a metalizar o sólo en alguna de ellas.
Según un segundo aspecto de la invención, se propone un método de metalización en la fabricación de un componente estructural, en particular para aeronave, realizado en material compuesto, que permite la configuración geométrica del añadido aplicándolo de forma extensiva o limitada a contornos predeterminados mediante el uso de plantillas. Esta característica constructiva permite la creación...
Reivindicaciones:
1. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto caracterizado porque la superficie de dicho componente comprende una capa (4) de tipo metálico fijada mediante el procedimiento de Metal Spraying, de tal forma que el componente estructural dota de la masa metálica conductora necesaria al conjunto en el que está dispuesto.
2. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto caracterizado porque en el procedimiento de Metal Spraying se interpone una plantilla en el rociado entre el componente estructural y el emisor del citado rociado.
3. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque la capa (4) de tipo metálico está dispuesta sólo en determinadas zonas del citado componente estructural.
4. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2 caracterizado porque la capa (4) de tipo metálico está dispuesta en todo el conjunto del citado componente estructural.
5. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque la capa (4) comprende variaciones de espesor.
6. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5 caracterizado porque el componente estructural es de una aeronave.
7. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es un panel (1) de aeronave.
8. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es una cuaderna (3) de aeronave.
9. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es un larguerillo (2) de aeronave.
10. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es un larguero.
11. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es una costilla.
12. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural es un revestimiento.
13. Componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 6 caracterizado porque el componente estructural constituye un componente integral.
14. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto, que comprende una capa (4) de tipo metálico fijada mediante el procedimiento de Metal Spraying, de tal forma que el componente estructural dota de la masa metálica conductora necesaria al conjunto en el que está dispuesto, comprendiendo las etapas siguientes:
15. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 14 caracterizado porque comprende además las etapas de:
16. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 14 ó 15 caracterizado porque permite la creación de circuitos eléctricos integrados, mediante la creación de pistas independientes de diferentes anchuras y espesores.
17. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque la capa (4) de tipo metálico se dispone sólo en determinadas zonas del citado componente estructural.
18. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque la capa (4) de tipo metálico se dispone en todo el conjunto del citado componente estructural.
19. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18 caracterizado porque la capa (4) comprende variaciones de espesor.
20. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 19 caracterizado porque el componente estructural es de una aeronave.
21. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es un panel (1) de aeronave.
22. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es una cuaderna (3) de aeronave.
23. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es un larguerillo (2) de aeronave.
24. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es un larguero.
25. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es una costilla.
26. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural es un revestimiento.
27. Método de fabricación de un componente estructural no conductor fabricado en material compuesto según la reivindicación 20 caracterizado porque el componente estructural constituye un componente integral.
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