Procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente de un compuesto de plástico y fibra así como un componente de un compuesto de plástico y fibra.

Procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente (10) de un compuesto de plástico y fibras,

con unas escotaduras (11) que transcurren preferentemente en dirección transversal a la superficie del componente, preferentemente en forma de un contorno circular para recibir elementos de fijación, ejes, árboles y similares, para lo cual se colocan e incorporan de modo adecuado a la solicitación en una matriz de plástico unas fibras de refuerzo (13), por ejemplo en forma de fibras de carbono, tendiéndose las fibras de refuerzo (13) en forma de bucle en la escotadura (11) en dirección tangencial y alrededor de la escotadura (11), caracterizado porque los distintos bucles (15) de las fibras de refuerzo (13) transcurren aproximadamente en dirección radial respecto a la escotadura (11) y se van solapando entre sí de modo continuo.

Procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente de un compuesto de plástico y fibra así como un componente de un compuesto de plástico y fibra La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente de un compuesto de plástico y fibra, así como a un componente de un compuesto de plástico y fibra según el preámbulo de la reivindicación 1 o el de la reivindicación 11 respectivamente.

Por la bibliografía técnica correspondiente y las publicaciones de patentes citadas más adelante es sabido que las fibras de refuerzo que sean por ejemplo de vidrio, carbono o aramida, presentan una resistencia a la tracción considerablemente más alta en comparación con el aluminio o el acero. Ahora bien, dentro de una matriz de plástico esto únicamente es aplicable en la medida en que las fibras de refuerzo empotradas en la resina de la matriz estén tendidas en la dirección de la carga de tracción o de compresión. En el caso de que haya desviaciones entre la dirección de las fibras de refuerzo y la dirección de la carga de tracción o de compresión, la resistencia relativa a la tracción o a la compresión de tales fibras de refuerzo disminuye rápidamente. Por ese motivo es importante que las fibras de refuerzo se coloquen e introduzcan en la matriz de plástico teniendo en cuenta la solicitación.

Por el documento DE 196 28 388 A1 se conoce el hecho de orientar las fibras de refuerzo de acuerdo con la extensión longitudinal del componente y tenderlas alrededor de los orificios en forma de semicírculo en un componente en forma de una preforma de fibra alargada que está dotada por ambos lados de un orificio. Para efectuar el refuerzo en la dirección del eje del orificio se introducen en esta dirección otras fibras de refuerzo, y un número tanto mayor cuanto menor sea la distancia al orificio. No está previsto un refuerzo especial en dirección radial alrededor del orificio. Lo mismo es aplicable también para el documento EP 0 567 845 A1 y el US 5 518 564 A.

En el documento EP 1 308 265 B1 se describe un componente de un compuesto de plástico y fibra de una construcción alargada, acodada, a base de placas individuales estratificadas, donde este componente está dotado de un orificio en uno de sus extremos. Para adaptar la disposición de las fibras de refuerzo al flujo de fuerzas que se producen durante el empleo del componente se colocan por una parte fibras de refuerzo alrededor del orificio en una disposición paralela de forma semicircular, y por otra parte se enlaza con fibras de refuerzo individuales de trazado radial. Si bien esto da lugar a una orientación de las fibras de refuerzo adecuada para el flujo de fuerza, también en dirección radial, sin embargo esta disposición radial de trozos de fibras de refuerzo individuales parece relativamente aparatosa en la preparación o la fabricación.

Por el documento EP 1 511 949 B1 se conoce un componente tribológico fabricado de acuerdo con la tecnología TFP, por ejemplo en forma de un disco de freno o un disco de embrague, donde unos trozos individuales de fibras de refuerzo están previstas en una dirección radial o disposición radial, tangencial y a modo de evolvente con el fin de conseguir una orientación de las fibras de refuerzo adecuada a la carga. También esta disposición parece relativamente aparatosa.

El objetivo de la presente invención es por lo tanto crear un procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente de un compuesto de plástico y fibra, así como un componente de un compuesto de plástico y fibra de la clase citada inicialmente en el que se pueda realizar la colocación de las fibras de refuerzo con las fibras orientadas de modo adecuado a la solicitación o a la carga, de forma más apropiada, así como más sencilla y más rápida.

Para resolver este objetivo se han previsto en un procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente de un compuesto de plástico y fibra así como para la fabricación de un componente de un compuesto de plástico y fibra de la clase citada, las características descritas en la reivindicación 1 y en la reivindicación 11 respectivamente.

Gracias a las medidas conformes a la invención se consigue una colocación apropiada así como simplificada de las fibras de refuerzo sobre o dentro de la matriz de plástico. Al mismo tiempo se obtiene en cada punto deseado alrededor de la escotadura o del orificio una orientación de las fibras de refuerzo adecuada para la carga, y debido a la colocación continua y a la disposición en forma de bucles de las fibras de refuerzo se logra una simplificación en la técnica de fabricación.

De acuerdo con las características de la reivindicación 2 ó 3 y/o 4 ó 12 ó 13 y/o 14 se consigue un tendido de las fibras de refuerzo adecuada a la solicitación, correspondiente a la extensión o las zonas de solicitación existentes alrededor de la escotadura o del orificio. Por ejemplo, el refuerzo de la escotadura o del orificio de modo adecuado a la solicitación puede tener lugar dentro de un campo de 45º o de 180º o de un ángulo periférico de 360º.

Unas realizaciones ventajosas en la disposición y tendido de las fibras de refuerzo se deducen de las características de una o varias de las reivindicaciones 5 a 7 o 15 a 17.

Con las características según las reivindicaciones 8 o 18 se consigue que el tendido de las fibras de refuerzo sea adecuado a la solicitación, y lo sea también en la dirección del eje del orificio.

Otra realización ventajosa en la zona exterior de los bucles de las fibras de refuerzo se obtiene por las características según la reivindicación 9 o 19.

Según las características de la reivindicación 10 ó 20, las fibras de refuerzo se colocan sobre un material de soporte y a continuación se depositan e incorporan sobre o en la matriz.

De acuerdo con las características de la reivindicación 21, las fibras de refuerzo están dispuestas por ejemplo como haces de varias fibras individuales, estando previstas estas por ejemplo en disposición paralela o torsionada.

Para la fabricación de determinados espesores de pieza están previstas las características según la reivindicación 12.

Otros detalles de la invención se pueden deducir de la siguiente descripción en la que se describe con mayor detalle la invención sirviéndose de los ejemplos de realización representados en el dibujo. Allí muestran:

la figura 1 una vista esquemática en planta, fraccionada y abierta de un componente de un compuesto de plástico y fibra en la zona de un orificio rodeado de fibras de refuerzo, según un primer ejemplo de realización de la presente invención, la figura 2 en una vista en planta la disposición de las fibras de refuerzo fijadas sobre un material de soporte alrededor del orificio de la pieza, de acuerdo con el ejemplo de realización de la figura 1, la figura 3 una representación correspondiente a la figura 1 pero según un segundo ejemplo de realización de la presente invención, y la figura 4 una representación correspondiente a la figura 1 pero según un tercer ejemplo de realización de la presente invención.

Un componente 10, 10’ o 10’’ representado en el dibujo, de un compuesto de plástico y fibra, tiene un orificio 11 que de acuerdo con la carga a la que va a estar expuesto durante el trabajo está dotada de un refuerzo, designado aquí también como “refuerzo del orificio”, mediante una disposición 12 de preferentemente varias fibras de refuerzo, preferentemente fibras de carbono 13. El componente 10 es por ejemplo el ojo del rotor de un aspa de rotor de una planta de energía eólica, cuya escotadura 11 designada como orificio va colocada sobre un eje con un ajuste a prueba de torsión, de modo que el orificio 11 está expuesto a unas solicitaciones considerables, especialmente en dirección radial. Se sobrentiende que el componente también es aplicable a otras aplicaciones similares, tal como por ejemplo en vehículos sobre carril, aviones, buques y similares.

El refuerzo del agujero del orificio 11 tiene lugar de tal modo que la fibra o fibras de refuerzo 13 estén colocadas en una disposición 12 a modo de bucles sinfín, tanto en dirección radial como también parcialmente periférica con respecto a o en el orificio 11. La disposición 12 de las fibras de refuerzo 13 tendidas de modo sinfín consiste en una pluralidad de bucles 15 dispuestos según la figura 1 alrededor... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricación de un refuerzo de un orificio en un componente (10) de un compuesto de plástico y fibras, con unas escotaduras (11) que transcurren preferentemente en dirección transversal a la superficie del componente, preferentemente en forma de un contorno circular para recibir elementos de fijación, ejes, árboles y similares, para lo cual se colocan e incorporan de modo adecuado a la solicitación en una matriz de plástico unas fibras de refuerzo (13) , por ejemplo en forma de fibras de carbono, tendiéndose las fibras de refuerzo (13) en forma de bucle en la escotadura (11) en dirección tangencial y alrededor de la escotadura (11) , caracterizado porque los distintos bucles (15) de las fibras de refuerzo (13) transcurren aproximadamente en dirección radial respecto a la escotadura (11) y se van solapando entre sí de modo continuo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de refuerzo (13) se tienden en dirección tangencial alrededor de una parte del perímetro de la escotadura (11) .

3. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque las fibras de refuerzo (13) se tienden en dirección tangencial cubriendo todo el perímetro de la escotadura (11) .

4. Procedimiento según la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque las fibras de refuerzo (13’) se tienden uniformemente.

5. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las dos zonas extremas (17, 18) de un bucle (15) pasan por la misma zona periférica de la escotadura (11) .

6. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los distintos bucles

(15) se colocan directamente unos junto a otros en el transcurso de la disposición sinfín.

7. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los distintos bucles (15) se colocan en el transcurso de la disposición sinfín con una separación angular que se corresponde aproximadamente con la anchura de los bucles o con un múltiplo de esta.

8. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque las zonas de los bucles se colocan superpuestas unas sobre otras en dirección axial en la zona de la escotadura (11) .

9. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los distintos bucles

(15) se cruzan en la zona más ancha del bucle (16) o pasan al menos unas al lado de las otras recubriéndose al menos en parte.

10. Procedimiento según por lo menos una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las fibras de refuerzo (13) van colocadas sobre un material de soporte (24) , cosidas o bordadas.

11. Componente para refuerzo de un orificio de un componente (10) de un compuesto de plástico y fibras, con unas escotaduras (11) que transcurren preferentemente en dirección transversal a la superficie del componente , preferentemente en forma de un contorno circular destinado a recibir elementos de fijación, ejes, árboles y similares, donde en una matriz de plástico se colocan y empotran fibras de refuerzo (13) , por ejemplo en forma de fibras de carbono, en forma adecuada a la solicitación, estando prevista una disposición tangencial (12) de las fibras de refuerzo (13) en la escotadura (11) , y estando dispuesta la fibra de refuerzo (13) a modo de bucle alrededor de la escotadura (11) , caracterizado porque los distintos bucles (15) de las fibras de refuerzo (13) están dispuestos aproximadamente en forma radial respecto a la escotadura (11) y tienen una transición sinfín entre sí.

12. Componente según la reivindicación 11, caracterizado porque la disposición tangencial (12) de las fibras de refuerzo (13) está prevista a lo largo de un perímetro parcial de la escotadura (11) .

13. Componente según la reivindicación 11, caracterizado porque la disposición tangencial (12) de las fibras de refuerzo (13) está prevista en todo el perímetro de la escotadura (11) .

14. Componente según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque la disposición tangencial (12) está realizada de modo uniforme.

15. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque las dos zonas extremas (17, 18) de un bucle (15) de la disposición (12) en forma de bucles pasa por la misma zona periférica de la escotadura (11) .

16. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque los distintos bucles

(15) se colocan directamente unos al lado de los otros en el transcurso de la disposición sinfín.

17. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque los distintos bucles (15) se colocan en el curso de la disposición sinfín con una separación angular que corresponde aproximadamente a la anchura del bucle o a un múltiplo de esta.

18. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 17, caracterizado porque las zonas de los bucles que se cruzan en la zona de la escotadura (11) están colocados axialmente unos sobre otros.

19. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 18, caracterizado porque los distintos bucles

(15) se cruzan en la zona más ancha del bucle (16) o pasan unos junto a otros recubriéndoseal menos parcialmente.

20. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque las fibras de refuerzo (13) están colocadas sobre un material de soporte (24) , cosidas o bordadas.

21. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado porque la fibra de refuerzo (13) está formada por un haz de varias fibras individuales.

22. Componente según por lo menos una de las reivindicaciones 11 a 20, caracterizado por estar realizado a base 10 de varias capas de la matriz de plástico que presenta la disposición completa (12) de fibras de refuerzo (13) .