Formación de diafragma.

Aparato para producir un componente compuesto tridimensional utilizando la formación de un diafragma doble que comprende una herramienta formadora (10,

100) y dos o más bolsas de vacío (23, 25), en el que la herramienta formadora comprende un lado de formación con dos o más zonas de perfil variable (Am) y uno o más orificios pasantes (21) asociados con cada zona, saliendo los orificios pasantes en el lado de formación y pudiendo conectarse a unas respectivas bolsas de vacío para conectar de este modo cada bolsa de vacío a una de las dos o más zonas correspondientes de perfil variable para que el vacío suministrado desde una o más fuentes de vacío sea aplicado selectiva y discretamente a cada zona, caracterizado porque los orificios pasantes se extienden desde un lado de la herramienta opuesto al lado de formación y el lado opuesto incluye dos o más canales (100A, 100B), en el que cada canal está asociado con una zona correspondiente de perfil variable en el lado de formación y se recibe una respectiva bolsa de vacío en cada canal.

Formación de diafragma.

Campo La presente invención se refiere a la formación de una preforma de material compuesto en un componente tridimensional, y más particularmente a una herramienta formadora y a un procedimiento para realizar el componente tridimensional utilizando la formación de un diafragma doble.

Antecedentes La formación de diafragmas individuales o dobles es una técnica conocida para realizar tres componentes dimensionales a partir de una pila plana de material compuesto. Durante el proceso de formación del diafragma, la pieza en bruto, o pila de compuesto, se conforma progresivamente para que adopte la forma de una herramienta formadora que está dispuesta debajo, mientras se aplica calor y presión a dicha pila de compuesto. Bajo la condición de formación de calor y presión aplicadas el enlucido interlaminar de las capas que forman parte de la pila de compuesto, permite que dicha pila de compuesto adopte la forma de la herramienta dispuesta debajo con un mínimo de pandeo o rotura de fibras. En la formación de un diafragma doble se coloca una pieza en bruto o pila de compuesto entre dos diafragmas estirables de aluminio superplástico o de película de poliimida.

Es conocido el hecho de utilizar la formación de un diafragma doble con una herramienta sólida macho para producir unas piezas compuestas que presentan un máximo de dos radios de curvatura. Un ejemplo de este tipo se ilustra en las Figuras 1A y 1B, en las que la herramienta sólida macho 1 presenta una sección transversal substancialmente rectangular y el compuesto formado (véase la Figura 1B) consiste en un canal 5 en forma de C.

La Figura 1A ilustra un ejemplo de una herramienta sólida 1 con una pila plana de laminado compuesto 3 colgado encima de ella. En el ejemplo ilustrado, el material compuesto se cuelga entre dos diafragmas flexibles 3A, 3B para formar un paquete de diafragma. Se evacua el aire del paquete de diafragma y se calienta antes de hacer descender dicho paquete de diafragma sobre la herramienta formadora 1, de tal modo que entra en contacto con la periferia de la herramienta. Se aplica un vacío en el interior del aparato de formación de diafragma doble hacia la cara inferior del diafragma inferior 3A, y la fuerza de la presión atmosférica que aprieta hacia abajo sobre el diafragma superior hace que el paquete de diafragma se agarre a la periferia de la herramienta 1, de modo que la pila de compuesto 3 se deforme según la forma de la herramienta 1 con el fin de producir un canal 5 en forma de C, tal y como se ilustra en la Figura 1B.

En el ejemplo ilustrado la herramienta formadora presenta dos radios de curvatura, disponiéndose cada uno entre la cara horizontal y las caras verticales de la herramienta formadora.

La patente US nº 5.648.109 describe un ejemplo del uso de la formación de diafragma para producir formas de doble curvatura mientras que se impide que uno de los diafragmas quede atrapado entre el artículo formado y la herramienta formadora. El diafragma que podría quedarse atrapado, se retira mientras que se lleva la preforma para que entre en contacto con la herramienta formadora. Se puede conseguir controlar la deformación de la preforma según la forma de la herramienta formadora mediante el uso de un elemento hinchable, y haciendo que el hinchado y el deshinchado de los elementos permitan que la preforma se desplace para entrar en contacto con, y adoptar la forma de la herramienta formadora de manera controlada. El documento WO 2007/088495 da a conocer las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario El objetivo de la presente invención es un aparato para producir un componente compuesto tridimensional mediante la formación de un doble diafragma que comprende una herramienta formadora y dos o varias bolsas de vacío. La herramienta formadora comprende un lado de formación que dispone de dos zonas de perfil variable y uno o más orificios pasantes asociados con cada zona. Los orificios pasantes salen en el lado de formación y pueden asociarse con unos respectivos orificios previstos en las bolsas de vacío, con el fin de conectar de este modo cada bolsa de vacío a una de las dos o varias zonas correspondientes de perfil variable para el vacío suministrado por una o más fuentes de vacío que deben seleccionarse y aplicarse discretamente a cada zona.

Mediante una selección y aplicación discreta de un vacío a cada una de las zonas con secciones de perfil variable, la pila compuesta puede ser arrastrada de manera controlable hacia la herramienta formadora para producir una estructura compuesta con la forma de la herramienta formadora. Gracias a la deformación controlada de las zonas del material compuesto se reduce o se elimina cualquier estiramiento, reducción de grosor o desgarre del laminado que resultaría de la aplicación uniforme y simultánea del vacío. La aplicación controlada del vacío en zonas seleccionadas y discretas significa que el material compuesto, únicamente en aquellas zonas, es arrastrado hacia la herramienta. En un ejemplo, la secuencia según la cual se puede aplicar el vacío consiste en primer lugar en arrastrar el material para que entre en contacto con las zonas superior y central de la herramienta formadora, sobre todo en aquellas zonas en las que existen partes rebajadas o cóncavas en el lado de formación de la herramienta formadora, de tal modo que el material es arrastrado para que entre en contacto con la herramienta formadora en aquellas zonas antes de que sea arrastrado para entrar en contacto con zonas que pueden estar más elevadas o incluso, zonas que están más abajo pero que están dispuestas más hacia la periferia de la herramienta. Por lo tanto, en este ejemplo la etapa final de la formación consiste en arrastrar el material contra la periferia de la herramienta formadora. Un enfoque podría consistir en aplicar el vacío de forma secuencial desde la parte central de la herramienta hacia la periferia. Si el vacío se aplica en primer lugar a la periferia, el material podría verse apretado contra la herramienta y cualquier deformación posterior para adoptar la forma de las zonas bajas o las zonas centrales de la herramienta formadora podría derivar en la necesidad de estirarlo para que adopte la forma de la herramienta formadora. Cualquier estiramiento del material resultaría probablemente en una reducción local del grosor y/o el desgarre del material compuesto. Por lo tanto, el principio consiste en que el material formador debería ser arrastrado hacia las zonas cóncavas en el lado de formación de la herramienta según una secuencia que hace posible realizar el proceso de formación en general a la vez que se minimiza el estiramiento, la reducción de grosor y el desgarre del laminado.

Donde los orificios pasantes se extienden a través de la herramienta desde el lado de formación hasta el lado opuesto de la herramienta, pueden proporcionarse unos canales en el lado opuesto (cara inferior) de la herramienta. La cantidad de canales puede corresponder a la cantidad de zonas de perfil variable en el lado de formación. Cada canal puede configurarse para que corresponda a una zona específica del perfil variable en el lado de formación de la herramienta formadora. Al disponer los puertos de vacío en los canales, se puede conseguir una aplicación uniforme y simultánea del vacío de manera controlada y a través de una zona seleccionada de la herramienta formadora. Pueden incorporarse una cantidad de canales en la herramienta formadora en función de la complejidad de la forma deseada. Puede aplicarse el vacío mediante cada uno de los canales de forma secuencial para minimizar el estiramiento, la reducción del grosor y el desgarre del material compuesto.

Breve descripción de los dibujos A continuación se proporciona una descripción de unas formas de realización de la presente invención, únicamente a título de ejemplo haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la Figura 1A ilustra una representación esquemática de una herramienta formadora conocida que se utiliza para producir un canal en forma de C a partir de material compuesto;

la Figura 1B ilustra una vista en perspectiva del canal en forma de C formado en la herramienta ilustrado en la Figura 1A;

la Figura 2A ilustra una vista en perspectiva de una herramienta formadora en relación con una forma de realización de la invención donde el lado de formación comprende una sección individual elevada;

la Figura 2B ilustra una vista frontal de la herramienta de la Figura 2A con material compuesto colgado sobre el lado de formación de la herramienta;... [Seguir leyendo]

1. Aparato para producir un componente compuesto tridimensional utilizando la formación de un diafragma doble que comprende una herramienta formadora (10, 100) y dos o más bolsas de vacío (23, 25) , en el que la herramienta 5 formadora comprende un lado de formación con dos o más zonas de perfil variable (Am) y uno o más orificios pasantes (21) asociados con cada zona, saliendo los orificios pasantes en el lado de formación y pudiendo conectarse a unas respectivas bolsas de vacío para conectar de este modo cada bolsa de vacío a una de las dos o más zonas correspondientes de perfil variable para que el vacío suministrado desde una o más fuentes de vacío sea aplicado selectiva y discretamente a cada zona, caracterizado porque los orificios pasantes se extienden desde un lado de la herramienta opuesto al lado de formación y el lado opuesto incluye dos o más canales (100A, 100B) , en el que cada canal está asociado con una zona correspondiente de perfil variable en el lado de formación y se recibe una respectiva bolsa de vacío en cada canal.

2. Aparato según la reivindicación 1, en el que dicha una o más fuentes de vacío pueden fijarse a las bolsas de vacío, de tal modo que se puede aplicar un vacío selectiva y discretamente a cada una de dichas dos o más zonas de perfil variable.

3. Aparato según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que una respectiva bolsa de vacío para cada zona de perfil variable está conectada a un dispositivo de vacío individual correspondiente. 20

4. Aparato según las reivindicaciones 1 ó 2, en el que unas respectivas bolsas de vacío para unas respectivas zonas de perfil variable están conectadas en grupo a un dispositivo de vacío individual.

5. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que por lo menos una bomba de vacío (12) 25 proporciona dicha una o más fuentes de vacío.

6. Aparato según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que dicha una o más fuentes de vacío comprenden por lo menos una bomba (12) conectada a dichas dos o más bolsas de vacío.

7. Procedimiento para producir un componente compuesto tridimensional utilizando la formación de un diafragma, en el que el procedimiento comprende las siguientes etapas:

- aplicar un paquete de diafragma (3) que contiene material compuesto al lado de formación de la herramienta

formadora (10, 100) de un aparato según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; 35

- conectar los orificios pasantes (21) mediante dichas dos o más bolsas de vacío (23, 25) a una o más fuentes de vacío;

- aplicar calor al paquete de diafragma; 40

- aplicar un vacío selectiva y discretamente a cada uno de dichos dos o más canales (100A, 100B) entre el paquete de diafragma y la herramienta formadora de tal manera que la zona del paquete de diafragma a la cual se aplica el vacío es llevada a contacto con el lado de formación de la herramienta formadora en una secuencia predeterminada con el fin de formar un componente tridimensional.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que se aplica el vacío a las zonas de perfil variable en secuencia desde el centro de la herramienta formadora hacia la periferia de la herramienta formadora.