DISPOSITIVO DE IMPREGNACIÓN CIRCUNFERENCIAL CONTROLADO.

Dispositivo de moldeo por impregnación de al menos una capa de refuerzo que constituye una pieza que va a moldearse o al menos una capa de refuerzo que cubre una pieza,

con una resina (10) en forma líquida, comprendiendo dicho dispositivo un molde que se extiende alrededor de la capa de refuerzo definiendo un espacio (5) de circulación de resina (10), una pieza (11) de extremo para suministrar resina (10) al interior del espacio (5) de circulación, una pieza (12) de extremo para evacuar resina (10) excedente así como medios para generar un flujo de resina en el espacio (5) de circulación, caracterizado porque el molde comprende un conducto (8a) flexible y medios para deformar mecánicamente dicho conducto flexible, para formar el espacio (5) de circulación según los parámetros de impregnación

Dispositivo de impregnación circunferencial controlado.

La presente invención se refiere al campo técnico general de realizar estructuras de materiales compuestos reforzados, particularmente materiales a base de fibras impregnadas de resina y/o materiales textiles impregnados de resina. Estas estructuras se constituyen a menudo a partir de un ensamblaje de capas de refuerzo laminares entre las que se encuentran, por ejemplo, "estratifil" (también conocido como mecha).

Las partes reforzadas se usan, por ejemplo, en aeronáutica en general y particularmente en la fabricación de elementos o partes de aeronaves, del rotor, propulsor o tipo de árbol de transmisión u otras partes huecas que presentan grandes dimensiones.

Las resinas de impregnación se conocen como tales y por tanto no se describirán en detalle.

Se entiende que fibra de refuerzo se refiere a todos los materiales que presentan fibras de carbono, fibras de vidrio, fibras de aramida o fibras de aramida, fibras híbridas de material termoplástico/carbono, vidrio, aramida u otras fibras.

Se entiende que tejido o material textil se refiere a todos los materiales que presentan materiales tejidos, materiales no tejidos, materiales no tejidos multiaxiales, artículos trenzados de los materiales mencionados anteriormente, tejidos tricotados, fibras orientadas aleatoriamente o hechas en forma de malla.

Se conocen diferentes métodos de moldeo mediante impregnación de resina líquida. En estos métodos, generalmente se impregna una preforma del tipo de material textil/producto semlacabado, y cubre un núcleo de molde. También se conoce usar materiales preimpregnados, conocidos como materiales "prepreg", pero esto último presenta la desventaja de costes de fabricación, manipulación y almacenamiento que a menudo son altos.

El término "matriz" que es muy conocido, se usa de manera general a continuación, pero el término "resina" que es más específico también puede usarse sin apartarse de la invención. Según la invención, la matriz es un material duroplástico líquido o un material termoplástico líquido.

También se conoce la fabricación de capas laminares manualmente. El operarlo gira las partes, por ejemplo partes cilíndricas huecas de tamaño grande, y manualmente aplica la resina sobre las fibras. En muchos casos estas operaciones son difíciles de automatizar y por consiguiente no son reproducibles o bien en cuanto a la precisión dimensional o bien en cuanto a las propiedades físicas. Además, a menudo es necesario realizar manualmente operaciones de unión entre diferentes partes de las partes.

En métodos de impregnación convencionales, a menudo se encuentra el fenómeno conocido como "pista de carreras", en el que se produce una circulación preferencial de resina, por ejemplo a lo largo de una unión de capas laminares o en una capa que presenta una densidad de fibra inferior. Entonces el flujo de resina no es homogéneo. Este fenómeno conlleva generalmente una mala impregnación de algunas partes, por ejemplo, las capas internas y/o capas más densas. Cuando se produce este fenómeno, el resultado es una pieza defectuosa que está destinada a destruirse.

De estos métodos de impregnación conocidos, puede citarse, por ejemplo, el método de impregnación de RTM (moldeo por transferencia de resina), en el que se usan partes de moldeo muy rígidas y pesadas para resistir las altas presiones necesarias para cerrar dicho molde y evitar la aparición de deformaciones. Cuando se usa una preforma, la resina debe atravesar la totalidad de dicha preforma antes de impregnar las últimas fibras de dicha preforma. El fenómeno de "pista de carreras" puede producirse, particularmente cuando la preforma es una construcción laminar que presenta diferentes permeabilidades. Con el uso de una presión alta, puede suceder, además, que las fibras se desplacen bajo el efecto de dicha presión.

También puede suceder que el uso de un molde no paralelo conlleve localmente una compactación no deseada del material que constituye la pieza para moldear.

Además, en los métodos de impregnación de RTM, a menudo se encuentra una evacuación insuficiente de aire contenido en el molde.

Los métodos de tejido y enrollado de fibra convencionales generalmente no están adaptados para fabricar piezas que deban absorber altas fuerzas de impacto.

En métodos de impregnación conocidos, se usa a menudo un medio o medios de impregnación que rodean la pieza que debe impregnarse para obtener una impregnación progresiva. Este medio, así como la resina que contiene, generalmente no es reutilizable y conlleva, en primer lugar, pérdidas de resina significativas y, en segundo lugar, problemas medioambientales relacionados con el reprocesamiento de dicho medio.

El documento US 5.672.227 da a conocer un dispositivo de moldeo por impregnación de al menos una capa de refuerzo que constituye una pieza que va a moldearse o al menos una capa de refuerzo que cubre una pieza, con una resina en forma líquida, comprendiendo dicho dispositivo un molde que se extiende alrededor de la capa de refuerzo definiendo un espacio de circulación de resina, una pieza de extremo para suministrar resina al interior del espacio de circulación, una pieza de extremo para evacuar resina excedente así como medios para generar un flujo de resina en el espacio de circulación, en el que el molde comprende un conducto flexible para formar el espacio de circulación según los parámetros de impregnación, pero a diferencia de la presente invención se usa manguito termorretráctil para promover la impregnación.

En el documento US 2003/0227107 se usan medios mecánicos para deformar la parte circundante flexible de un elemento no circular.

Más particularmente, la presente invención se refiere a un dispositivo de impregnación usado en la fabricación de estructuras o piezas de materiales compuestos, reforzadas por fibras o materiales textiles y, particularmente, piezas huecas tales como árboles de accionamiento huecos.

Por tanto, el objeto de la presente invención es proponer un dispositivo que permita liberarse de las limitaciones mencionadas anteriormente.

El objeto de la presente invención es proponer un dispositivo de impregnación que permita la automatización de operaciones de impregnación mediante la reducción del número de piezas defectuosas.

Otro objeto de la presente invención es proponer un dispositivo de impregnación que permita simplificar operaciones de impregnación y reducir el coste.

Los objetos asignados a la invención se alcanzan mediante el uso de un dispositivo para moldeo por impregnación de al menos una capa de refuerzo que constituye una pieza que va a moldearse o al menos una capa de refuerzo que cubre una pieza, con una resina en forma líquida, comprendiendo dicho dispositivo un molde que se extiende alrededor de la capa de refuerzo definiendo un espacio de circulación de resina, una pieza de extremo para suministrar resina al interior del espacio de circulación, una pieza de extremo de evacuación de resina excedente así como medios para generar un flujo de resina en el espacio de circulación, caracterizado porque el molde comprende un conducto flexible y medios para deformar mecánicamente dicho conducto flexible para formar el espacio de circulación según los parámetros de impregnación.

El dispositivo de moldeo según la invención promueve por tanto la impregnación de la capa de refuerzo.

Según un ejemplo de realización según la invención, los medios de deformación están al menos en parte integrados o incrustados en el material que constituye el conducto flexible.

Según un ejemplo de realización del dispositivo según la invención, el conducto flexible es un elastómero.

Según un ejemplo de realización según la invención, el conducto flexible define un espacio libre interno, sustancialmente cilíndrico antes de la deformación, para el acoplamiento de una pieza del tipo de núcleo de molde cubierta por una capa de refuerzo.

Según un ejemplo de realización según la invención, los medios de deformación comprenden al menos una varilla rígida desplazable, integrada en el material que constituye el conducto flexible, articulándose cada extremo de dicha varilla rígida en un brazo móvil cuya posición determina la posición de la varilla rígida y por consiguiente la conformación del conducto flexible.

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1. Dispositivo de moldeo por impregnación de al menos una capa de refuerzo que constituye una pieza que va a moldearse o al menos una capa de refuerzo que cubre una pieza, con una resina (10) en forma líquida, comprendiendo dicho dispositivo un molde que se extiende alrededor de la capa de refuerzo definiendo un espacio (5) de circulación de resina (10), una pieza (11) de extremo para suministrar resina (10) al interior del espacio (5) de circulación, una pieza (12) de extremo para evacuar resina (10) excedente así como medios para generar un flujo de resina en el espacio (5) de circulación,

caracterizado porque el molde comprende un conducto (8a) flexible y medios para deformar mecánicamente dicho conducto flexible, para formar el espacio (5) de circulación según los parámetros de impregnación.

2. Dispositivo según la reivindicación 1,

caracterizado porque los medios de deformación están al menos en parte integrados o incrustados en el material que constituye el conducto (8a) flexible.

3. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el conducto (8a) flexible es un elastómero.

4. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,

caracterizado porque el conducto (8a) flexible define un espacio interno libre, sustancialmente cilíndrico antes de la deformación de dicho conducto (8a) flexible, para el acoplamiento de un elemento (1) o una pieza del tipo de núcleo de molde cubierta por una capa de refuerzo.

5. Dispositivo según la reivindicación 2,

caracterizado porque los medios de deformación comprenden al menos una varilla (13) rígida desplazable, integrada en el material que constituye el conducto flexible, articulándose cada extremo de dicha varilla (13) rígida en un brazo (15, 16, 17, 18) móvil cuya posición determina la posición de la varilla (13) rígida y por consiguiente la conformación del conducto (8a) flexible.

6. Dispositivo según la reivindicación anterior,

caracterizado porque el desplazamiento de dicho brazo (15, 16, 17, 18) móvil se acciona mediante medios informáticos y/o electrónicos, que permiten almacenar la posición de moldeo estable de cada brazo (15, 16, 17, 18) móvil, haciendo que la conformación del conducto (8a) flexible y la operación de impregnación sean reproducibles para piezas idénticas.

7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6,

caracterizado porque la varilla (13) o varillas rígidas se extiende o se extienden en paralelo al eje longitudinal del conducto (8a) flexible.

8. Dispositivo según la reivindicación 7,

caracterizado porque el conducto flexible comprende al menos 4 varillas (13) rígidas y preferiblemente entre 8 y 12 varillas (13) rígidas.

9. Dispositivo según la reivindicación 8,

caracterizado porque las varillas (13) rígidas están distribuidas de una manera paralela y equidistante en una estructura cilíndrica con una sección anular del conducto (8a) flexible.

10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizado porque los medios para generar el flujo de resina (10) en el espacio (5) de circulación comprenden una unidad de presurización de resina (10) que se comunica con la pieza (11) de extremo de suministro para insertar la cantidad requerida de resina al interior del conducto (8a) flexible.

11. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizado porque los medios para generar el flujo de resina (10) en el espacio (5) de circulación comprenden una fuente de vacío que se comunica con la pieza (12) de extremo de evacuación para insertar la cantidad requerida de resina al interior del conducto (8a) flexible.