PROCEDIMIENTO DE FABRICACIÓN DE UNA ESTRUCTURA COMPLEJA EN MATERIAL COMPUESTO MEDIANTE EL MONTAJE DE ELEMENTOS RÍGIDOS.

Procedimiento de fabricación de una estructura compleja en material compuesto mediante el montaje de elementos rígidos La presente invención pertenece al ámbito de la fabricación de piezas realizadas por montaje de elementos realizados en material compuesto. Más concretamente, la presente invención se refiere a la realización de dichas piezas destinadas a estructuras fuertemente solicitadas y cuyas dimensiones de realización deben estar garantizadas con precisión. Los materiales compuestos son ampliamente utilizados hoy en día para la fabricación de piezas en numerosos ámbitos industriales, incluyendo piezas estructurales, es decir, que deban soportar esfuerzos importantes durante su utilización. Existen numerosos materiales compuestos, estando constituidos los más difundidos de fibras más o menos largas de materias minerales u orgánicas (vidrio, carbono, aramida, etc.) contenidas en una matriz formada por una resina orgánica dura. Cuando las estructuras complejas se deban realizar en materiales compuestos con formas que hagan que su realización sea difícil en una sola pieza, por ejemplo, en estructuras difíciles de desmoldear, o en estructuras de dimensiones demasiado grandes con respecto a los medios de fabricación disponibles (moldes, estufas, autoclaves, etc.), la solución utilizada más habitualmente consiste en realizar piezas de formas más sencillas y de dimensiones más reducidas y montar estas piezas para realizar la estructura deseada. Los procedimientos de montaje utilizados para estas estructuras en materiales compuestos son similares a los utilizados para el montaje de estructuras en materiales metálicos y consisten esencialmente en la colocación de fijaciones, por ejemplo de remaches, en los orificios de montaje realizados en las piezas que se montan con un recubrimiento parcial y/o con una o varias mordazas. En particular, con respecto a las aplicaciones del ámbito de las construcciones aeronáuticas, estos procedimientos de montaje presentan diversos inconvenientes. Por una parte, la presencia de orificios de montaje en unas estructuras fuertemente solicitadas exige realizar refuerzos locales que se traducen, en particular para los materiales compuestos que tienen malas características en presencia de un orificio, por unos incrementos necesarios de los grosores locales de las piezas que perjudican al conjunto del montaje. Por otra parte, en la mayor parte de casos, es necesario intercalar entre las piezas montadas masillas de hermeticidad que garanticen la estanqueidad entre las piezas y la estanqueidad a nivel de las fijaciones, y que garanticen el llenado, dentro de ciertos límites, de los espacios entre las piezas montadas teniendo en cuenta las tolerancias de fabricación de las piezas. Este procedimiento de realización de estructuras, en particular para las estructuras en material compuesto, tiene como resultado perjudicar el conjunto de las estructuras montadas de este modo, y resulta complejo y costoso desde el punto de vista del proceso industrial. Con el objeto de simplificar los métodos industriales de realización de estructuras complejas en material compuesto sin afectar al conjunto de dichas estructuras, la presente invención da a conocer un procedimiento de montaje que utiliza elementos de montaje en material compuesto para montar las piezas elementales de la estructura compleja. Según el procedimiento de la presente invención, para la realización de una estructura compleja en material compuesto que comprende, por lo menos, dos piezas estructurales elementales montadas, al menos, por un borde de una de las piezas elementales, el procedimiento comprende las etapas de: - a) realización de las piezas elementales; - b) realización, por lo menos, de un elemento de montaje destinado a garantizar una unión estructural entre las piezas elementales, estando al menos dicho elemento de montaje: - b1) realizado en material compuesto que está compuesto de fibras impregnadas de una resina adecuada para endurecerse por polimerización durante una cocción térmica; - b2) comprendiendo unas alas solidarias de un alma y, por lo menos, un par de alas que determinan, al menos una garganta, destinada a alojar el borde de una pieza elemental cuya longitud de fondo de la garganta a nivel del alma se corresponde, prácticamente en cualquier punto, con el grosor de la pieza elemental a lo largo del borde, que debe ser introducida en dicha garganta; 2   - b3) estando sometido a una cocción térmica parcial que tiene como consecuencia, por una parte, la polimerización parcial de la resina del elemento de montaje hasta una fase en la que el elemento ha adquirido una estabilidad dimensional suficiente para asegurar su manipulación y garantizar su integridad durante las operaciones posteriores de montaje y, por otra parte, limitada a un estado en el que la resina tiene propiedades termoplásticas que permiten una conformación plástica del elemento de montaje al elevar su temperatura; - c) el posicionado relativo de las piezas elementales y de los elementos de montaje de acuerdo con sus posiciones relativas respectivas en la estructura a realizar; - d) elevación de la temperatura, por lo menos localmente, hasta una temperatura de conformación termoplástica de las alas y aplicación de una presión P sobre las alas para aplicar las alas sobre las caras de las piezas elementales; - e) realización de una cocción térmica completa para la polimerización de la resina, por lo menos, de un elemento de montaje. Con el fin de hacer más fácil la colocación de las piezas elementales en las gargantas de los elementos de montaje y para facilitar la introducción de los bordes de las piezas hasta el fondo de las gargantas, de forma ventajosa las alas de un par de alas que forman una garganta de un elemento de montaje, se separan una de la otra desde los pies próximos al alma hacia los extremos libre de dichas alas, de tal manera que la garganta está ensanchada hacia los extremos libres. Para mejorar la calidad del montaje a nivel de la unión entre las alas y las piezas elementales, se coloca preferentemente una película de adhesivo sobre las superficies de las caras sobre las que se apoyan las alas. Para simplificar la realización de los elementos de montaje y evitar moldes complejos para esta realización, de forma ventajosa, cuando un elemento de montaje debe seguir curvas o retorcimientos limitados que se pueden obtener utilizando las propiedades elásticas del elemento de montaje durante su colocación, el elemento de montaje considerado está realizado durante la etapa b) sin que se reproduzcan en este elemento de montaje el conjunto de las curvas y/o las torsiones en cuestión que el elemento de montaje tendrá en la posición de premontaje, o montado con las piezas elementales. Con el fin de realizar diferentes estructuras que comprendan diversas configuraciones de montaje de piezas elementales, los elementos de montaje tienen formas adaptadas de manera ventajosa, por ejemplo, pares de alas prácticamente alineadas para asegurar el montaje de dos piezas elementales prácticamente alineadas, o pares de alas que forman un ángulo para montar dos piezas elementales que forman un ángulo con los bordes comunes, o tres o más pares de alas que tengan orientaciones diferentes para montar, al menos, tres piezas elementales. En una forma particular que responde a la necesidad de fijar una pieza elemental por un borde sobre una cara de otra pieza elemental, un elemento de montaje está realizado de tal forma que las alas del par de alas fijadas sobre la otra pieza complementaria forman una superficie de apoyo dispuesta para ser aplicada sobre la cara de esta otra pieza. El procedimiento según la presente invención está descrito haciendo referencia a las figuras que representan de forma esquemática: figura 1: un ejemplo de elemento de montaje antes de su colocación, después de una segunda etapa del procedimiento ; figura 1a:un detalle de una sección del elemento de montaje de la figura 1; figura 2: el posicionado de piezas elementales y de un elemento de montaje durante una tercera etapa del procedimiento; figura 3: las piezas elementales y el elemento de montaje de la figura 2 en una posición de premontaje después de la tercera etapa del procedimiento; figura 3a:un detalle de una sección de los elementos premontados de la figura 3; figura 4: las piezas elementales y el elemento de montaje de la figura 3 durante la fase de encolado después de la cuarta etapa del procedimiento y durante una quinta etapa del procedimiento; figura 4a:un detalle de una sección de los elementos durante la quinta etapa del procedimiento; figura 5a:detalle de una sección de un montaje a tope; figura 5b:detalle de una sección de un montaje en L; figura 5c: detalle de una sección de un montaje en Pi; figura 5d:detalle de una sección de un montaje en cruz; figura 5e:detalle de una sección de una... 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1. Procedimiento de realización de una estructura compleja en material compuesto, que comprende, por lo menos, dos piezas elementales estructurales (1a, 1b) montadas, por lo menos, por un borde (11a, 11b) de una de dichas dos piezas elementales, cuyo procedimiento comprende las etapas de: - a) fabricar las piezas elementales (1a, 1b); - b) fabricar, por lo menos, un elemento de montaje (2) adecuado para garantizar una unión estructural entre las piezas elementales (1a, 1b), por lo menos con dicho elemento de montaje: - b1) que está fabricado en material compuesto que comprende fibras impregnadas de una resina adecuada para endurecerse por polimerización durante una cocción térmica; - b2) comprende alas (22a, 22b) solidarias de un alma (21), por lo menos un par de alas que determinan, por lo menos, una garganta (23a, 23b) destinada a alojar el borde (11a, 11b) de una pieza elemental en la que la anchura del fondo de la garganta (da, db) a nivel del alma se corresponde prácticamente en cualquier punto con el grosor de la pieza elemental (1a, 1b) a lo largo del borde (11a, 11b) que debe ser introducido en dicha garganta; - b3) está sometido a una cocción térmica parcial, que tiene como efecto la polimerización parcial de la resina del elemento de montaje (2), por una parte hasta un estado en el que dicho elemento adquiera una estabilidad dimensional suficiente para asegurar su manipulación y garantizar su integridad durante las operaciones posteriores de montaje y, por otra parte, está limitado a un estado en el que la resina tiene propiedades termoplásticas que permiten una conformación plástica de dicho elemento de montaje al elevar su temperatura; - c) posicionado relativo, por lo menos, de dos piezas elementales (1a, 1b) y, por lo menos, de un elemento de montaje (2), de acuerdo con sus posiciones relativas respectivas en la estructura a fabricar; - d) elevación de la temperatura, por lo menos localmente, hasta una temperatura de conformación termoplástica de las alas (22a, 22b) y aplicación de una presión P sobre dichas alas para aplicar dichas alas a las caras (13a, 13b) de las piezas elementales (1a, 1b); - e) realización de una cocción térmica completa de polimerización de la resina, al menos de un elemento de montaje (2). 2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que las alas (22a) (22b) de un par de alas que forman, por lo menos, una garganta (23a) (23b) de por lo menos un elemento de montaje (2) se separan una de la otra desde los pies (221a) (221b) en las proximidades del alma (21), hacia los extremos libres (222a) (222b) de dichas alas, de tal manera que dicha garganta está ensanchada hacia dichos extremos libres. 3. Procedimiento según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que se deposita una película de adhesivo (14a, 14b) sobre las superficies de las caras (13a, 13b) sobre las que van a apoyarse las alas (22a, 22b). 4. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el elemento de montaje (2) está fabricado durante la etapa b) sin que se reproduzcan en dicho elemento de montaje el conjunto de las curvas y/o de las torsiones que dicho elemento de montaje tendrá en la posición de pre-montaje o de montaje con las piezas elementales (1a, 1b). 5. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un elemento de montaje (2) está fabricado con dos pares de alas opuestas para garantizar el montaje de dos piezas elementales (1a, 1b) prácticamente alineadas. 6. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un elemento de montaje (2) está fabricado con dos pares de alas con orientaciones medias diferentes para garantizar el montaje de dos piezas elementales (1a, 1b) que forman un ángulo en sus bordes comunes (11a, 11b). 7. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un elemento de montaje (2) está fabricado, por lo menos, con tres pares de alas con orientaciones medias diferentes para garantizar el montaje, por lo menos, de tres piezas elementales (1a, 1b). 8. Procedimiento según una de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos un elemento de montaje (2) está fabricado para garantizar el montaje de dos piezas elementales (1a, 1b), estando montada una pieza elemental con un borde de dicha pieza sobre una cara de la otra pieza elemental, estando fijadas las alas del par de alas sobre dicha otra pieza elemental, formando una superficie de apoyo conformada para ser aplicada sobre la cara de dicha otra pieza. 9     11   12   13