Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" que reduce el efecto de sombrero mexicano y herramienta de curado usada en el mismo.

Método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión, en el que los larguerillos tienen un alma y un pie, comprendiendo el método: una primera etapa de conformar en caliente un laminado de fibra de carbono para conseguir geometría de semi-larguerillos de sección transversal con forma de "L", una segunda etapa de colocar juntos los dos semi-larguerillos con forma de "L" conformados en caliente para formar un larguerillo con forma de "T", una tercera etapa de coencolar el larguerillo con forma de "T" resultante en una superficie curada con una línea adhesiva entre los mismos y una cuarta etapa de curar el larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado. El método se caracteriza porque los angulares de aleación de invar utilizados se han fabricado sin ninguna ranura en la parte superior para el perfil retenedor.

MÉTODO DE FABRICACIÓN DE LARGUERILLOS CON FORMA DE "T" QUE REDUCE EL EFECTO DE SOMBRERO MEXICANO Y HERRAMIENTA DE CURADO USADA EN EL MISMO

OBJETO DE LA INVENCIÓN

Un objeto de la presente invención es proporcionar un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para estructuras de construcción de aeronaves que reducen el tiempo, el trabajo y las dificultades de ensamblado, especialmente cuando los larguerillos se ensamblan con otra pieza.

El objeto principal de la presente invención es minimizar un efecto conocido como el "efecto de sombrero Mexicano", experimentado por los larguerillos con forma de "T". Esto significa minimizar el hecho de que el espesor del larguerillo se hace menor que el espesor nominal en el extremo del alma del larguerillo y mayor que el espesor nominal en extremo del pie del larguerillo.

Por tanto, un objeto adicional de la invención es evitar el uso de suplementos sólidos cuando se tiene que ensamblar otra pieza sobre el pie del larguerillo.

Otro objeto de la presente invención es ahorrar dinero y tiempo cuando se fabrican los larguerillos con forma de "T".

Un objeto adicional de la presente invención es describir una herramienta de curado usado para solucionar el efecto mencionado anteriormente.

Otro objeto de la invención es reducir el uso de retenedores usados en la herramienta de curado cuando se fabrican los larguerillos con forma de "T".

Otro objeto de la presente invención es describir una herramienta de curado más ligera que aquellas proporcionadas por las invenciones del estado de la técnica.

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención está dentro del campo de la industria aeronáutica y se refiere a larguerillos para aviones. Más particularmente, se refiere a larguerillos compuestos con forma de "T" y a los métodos de fabricación de los mismos.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En la construcción de aviones, un larguerillo o larguero de fuselaje o rigidizador es una tira fina elaborada de fibra de carbono. Diversas tiras se co-encolan sobre una superficie curada a fin de construir una parte del avión (por ejemplo, alas, HTP, etc.) .

Un tipo muy común de larguerillos es aquel de sección transversal con forma de "T" definiendo un alma del larguerillo y un pie de larguerillo.

Normalmente un método de fabricación de un larguerillo con forma de "T" para un avión comprende una primera etapa de conformar en caliente los laminados a fin de conseguir geometría de semi-larguerillos de sección transversal con forma de "L" y una segunda etapa de colocar juntos los dos semi-larguerillos conformados en caliente para conseguir un larguerillo con forma de "T". Después, el larguerillo con forma de "T" se coencola sobre una superficie curada con una línea adhesiva entre ellos.

También es bastante conocido en la industria aeronáutica que tal método comprende una tercera etapa, siendo un ciclo de curado, en el que las herramientas de curado, preferiblemente angulares de aleación de invar de aproximadamente 90º , se colocan siguiendo el contorno del larguerillo con forma de "T" conformado en caliente dentro de una bolsa de vacío durante el ciclo de curado. Debe observarse que los angulares invar tienen una abertura de 90º cuando la superficie sobre la que los larguerillos se coencolan es una superficie plana. Pero, cuando la superficie es curva, entonces el ángulo entre el pie y el alma de un larguerillo varía ligeramente, haciendo de esta manera que la abertura del angular del invar sea distinta de 90º .

Estos larguerillos con forma de "T", que se forman según los métodos de fabricación tradicionales en los que los larguerillos no curados se unen conjuntamente sobre superficies curadas con la herramienta de curado del larguerillo dentro de la bolsa de vacío, sufren el inconveniente de "efecto de sombrero Mexicano" que es el hecho de que el espesor de los larguerillos se hace:

- menor que el espesor nominal en el extremo del alma del larguerillo, y

- mayor que el espesor nominal en los extremos de los pies del larguerillo.

Una solución con la que se minimiza el inconveniente del "efecto de sombrero Mexicano" explicado anteriormente es cortar los angulares de aleación de invar en un área del radio eliminando la parte de los angulares de aleación de invar que cubren los pies del larguerillo.

Una desventaja de esta solución es que cuando se coloca directamente la bolsa de vacío haciendo contacto con el larguerillo no curado para el ciclo de curado, se obtiene una superficie de mala calidad en el pie del larguerillo.

Otra desventaja es que incluso si se evita el "efecto de sombrero Mexicano" en el pie del larguerillo, este "efecto de sombrero Mexicano" se seguirá produciendo en el alma del larguerillo.

Los angulares de aleación invar conocidos a partir del estado de la técnica, usados durante el ciclo de curado tienen en sus partes superiores una ranura en la que se coloca un perfil hecho normalmente de silicona. Este perfil retenedor sirve para detener el flujo de resina durante el ciclo de curado.

Una desventaja de los retenedores empleados tradicionalmente es que tienen que colocarse para cada ciclo de curado y no pueden reutilizarse.

Otra desventaja de estos retenedores conocidos a partir del estado de la técnica es que es más complicado fabricar los angulares de aleación de invar con la ranura en su parte superior para colocar el perfil de silicona y es más costoso debido a que se necesita más material.

Por lo tanto, era deseable encontrar un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" con el que se minimizara el inconveniente del "efecto de sombrero Mexicano" explicado anteriormente no sólo en el pie del larguerillo sino también en el alma del larguerillo y con el que se obtiene una buena calidad superficial en el larguerillo.

También era deseable encontrar un método de fabricación de larguerillos con el que fuera posible usar angulares de aleación de invar durante el ciclo de curado sin usar los perfiles retenedores necesarios para detener el flujo de la resina no curada a través de la parte superior de los angulares de aleación de invar.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se diseña para solucionar los inconvenientes mencionados anteriormente de larguerillos con forma de "T".

A lo largo de toda la presente invención la expresión "invar", también conocida generalmente como FeNi36 (64FeNi en los Estados Unidos) , es una aleación de níquel (36%) y acero (64%) , destacada por su bajo coeficiente de expansión térmica (CTE) , único. El nombre "invar" se deriva de la palabra invariable, que hace referencia a su falta de expansión o contracción a raíz de los cambios térmicos.

Por tanto, la aleación de invar presenta una extremadamente baja expansión alrededor de temperaturas ambientales, haciéndola particularmente útil en aplicaciones en las que se requiere mínima expansión térmica y alta estabilidad dimensional, tales como, en instrumentos de precisión similares a dispositivos optoelectrónicos, ópticos, bancos de láser, electrónicos y otros tipos de instrumentos científicos. También es de gran aplicabilidad en la fabricación de herramientas para curar materiales compuestos. La expresión "materiales compuestos" incluye diversos materiales basados en polímeros y no poliméricos, no homogéneos, referidos comúnmente como "materiales compuestos reforzados", "materiales compuestos de fibra de carbono" u otros términos adicionales conocidos del estado de la técnica.

Por tanto, la presente invención describe un método de fabricación de larguerillos con forma de "T" para un avión que tienen un alma del larguerillo y un pie del larguerillo y comprendiendo el método: -una primera etapa de conformado en caliente un laminado de fibra de carbono a fin de conseguir una geometría de semi-larguerillos de sección transversal con forma de "L", -una segunda etapa de colocar juntos los dos semilarguerillos con forma de "L" conformados en caliente a fin de formar un larguerillo con forma de "T", -una tercera etapa de coencolar el larguerillo con forma de "T" resultante sobre una superficie curada con una línea adhesiva entre el larguerillo y la superficie curada, y -una cuarta etapa de coencolado del larguerillo con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar como herramientas de curado.

Los...

1. MÉTODO DE FABRICACIÓN DE LARGUERILLOS CON FORMA DE "T" para un avión, en el que los larguerillos (1) con forma de "T" tienen un alma del larguerillo (2) y un pie del larguerillo (3) , comprendiendo el método: -una primera etapa de conformado en caliente de un laminado de fibra de carbono a fin de conseguir semilarguerillos de sección transversal con forma de "L", -una segunda etapa para colocar juntos los dos semilarguerillos con forma de "L" conformados en caliente a fin de formar un larguerillo (1) con forma de "T", -una tercera etapa de coencolar el larguerillo (1) con forma de "T" resultante sobre una superficie curada (4) con una línea adhesiva (5) entre el larguerillo y la superficie curada, y -una cuarta etapa de curar el larguerillo (1) con forma de "T" obtenido dentro de una bolsa de vacío usando angulares de aleación de invar (6) como herramientas de curado, caracterizado porque para llevar a cabo la cuarta etapa, los angulares de aleación de invar (6) se han fabricado sin ninguna ranura (8) en la parte superior para el perfil retenedor (7) .

2. EL MÉTODO de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la distancia desde el extremo del alma del larguerillo (2) hasta el extremo superior de los angulares de aleación de invar está entre 2 mm y 4 mm.

3. EL MÉTODO de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque después de colocar los angulares de aleación de invar sobre el larguerillo (1) en "T" no curado, para llevar a cabo la cuarta etapa, -se coloca una primera capa siguiendo el contorno del

ángulo de aleación de invar, siendo la primera capa una película separadora (9) , -se coloca una segunda capa siguiendo el contorno de la película de separación, siendo la segunda capa un tejido aireador (10) , y -se coloca una tercera capa siguiendo el contorno del tejido aireador, siendo la tercera capa una película de bolsa de vacío (11) .

10 4. HERRAMIENTA DE CURADO usada en el método de las reivindicaciones 1 a 3, siendo una pieza de aleación de invar caracterizada por que es un angular de aleación de invar (6) en el que la parte superior del angular de invar

(6) se ha fabricado sin ninguna ranura (8) en la parte 15 superior para el perfil retenedor (7) .

5. HERRAMIENTA DE CURADO de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque al extremo superior de la herramienta de curado está a una distancia de entre 2 mm y 4mm del extremo superior del alma (2) del larguerillo.

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

Nº solicitud: 201031340

ESPAÑA

Fecha de presentación de la solicitud: 08.09.2010

Fecha de prioridad:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional DOCUMENTOS RELEVANTES

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

Nº de solicitud: 201031340

CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

B29C70/44 (2006.01) B64C3/18 (2006.01) B64C1/06 (2006.01) B29C70/34 (2006.01)

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

B29C, B64C

Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031340

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 23.01.2012

Declaración

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986) .

Base de la Opinión.

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

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OPINIÓN ESCRITA

Nº de solicitud: 201031340

1. Documentos considerados.

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración El documento D01 describe un procedimiento de fabricación de piezas de estructura de aeronaves o similares por el sistema de coencolar una parte curada (la pieza base) con largueros precurados (frescos) . Comprende las etapas de, curar la pieza base, conformar en caliente el laminado destinado a formar la segunda pieza, colocar la segunda pieza sobre la pieza base juntamente con unas herramientas de forma angular, cubrir el conjunto con una bolsa de vacío y someterlo al proceso de curado. Los largueros de rigidización (fig. 2) tienen forma de T y se obtienen mediante la unión de dos en forma de L (figs. 4 y 5) . Entre la pieza base curada y los largueros se aplica adhesivo (columna 4, línea 35) , se utilizan dos piezas angulares de material "invar" y se cura el conjunto bajo una bolsa de vacío. Por tanto, este documento divulga íntegramente el preámbulo de la reivindicación independiente 1ª. El documento D01, en el párrafo 21 de la columna 4 dice que uno de los puntos clave en la fabricación de estas estructuras por coencolado es el flujo y escape de resina. Para afrontar este problema se coloca una junta de material elastómero en una ranura en una de las piezas angulares (pieza 5´ de la figura 2) . La parte caracterizadora de la reivindicación 1ª reivindica la ausencia precisamente de ésta ranura en la parte superior del perfil angular; y en su lugar, se retiene el flujo de resina con una capa separadora que forma parte del embolsamiento para el vacío. El documento D02 divulga un procedimiento de fabricación de piezas precuradas en material compuesto con largueros de sección en J aplicados en estado fresco, en el que se unen estructuralmente al menos dos piezas fabricadas en materiales compuestos, de las que una primera pieza, denominada pieza base (3) , está en estado curado y unas segundas piezas, denominadas largueros (2) , se encuentran en estado fresco. La unión de ambas piezas se efectúa mediante una capa de adhesivo estructural de tal manera que la segunda pieza quede compactada contra la primera. Consta de las etapas de curar la pieza base, elaborar los largueros en J, montarlos sobre las herramientas de curado y curar bajo una bolsa de vacío. La estructura de la bolsa está constituida por un separador, un aireador y una película exterior de plástico, por ejemplo nylon (columna 9, líneas 17 a 22) . Entre el tope del larguero y la herramienta de curado se deja una holgura de 1mm para permitir el rebose de la resina durante el ciclo de curado. El experto en la materia que conociera los dos documentos D01 y D02 vería que la herramienta de D02, al contrario que la de D01 no tiene ranura alguna para colocar en ella un elemento retenedor elastómero, y que, sin embargo dispone que haya una holgura entre el larguero y la herramienta para que rebose por ahí la resina hasta encontrarse con la capa separadora de la bolsa de vacío, lo cual lo que ocurre en lo reivindicado en la solicitud (en la reivindicación 1ª) En la reivindicación 2ª esta holgura es de 2 a 4 mm, que es una dimensión del mismo orden de magnitud y se podría considerar una elección obvia para el experto en la materia. Las tres capas de la bolsa de vacío de la reivindicación 3ª están divulgadas, como ya se ha visto, por D02. Igualmente están divulgadas las características técnicas de las reivindicaciones 4ª y 5ª referidas a la ausencia de ranura y a la distancia de 2 mm a 4 mm entre la herramienta y el larguerillo, como ya se ha visto. En conclusión, aunque el documento D01 por sí solo no comprende la integridad de lo reivindicado en la solicitud, las características que le faltan ya han sido empleadas para el mismo fin, de modo similar, en el documento D02. Resultaría obvio para el experto en la materia aplicar estas características con su correspondiente efecto a un método y aparato como el de D01, combinando así ambos documentos D01 y D02. Por lo tanto, el objeto de las reivindicaciones 1 a 5 no implica actividad inventiva (Art. 4º y 8º de la Ley de Patentes 11/1986) .

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