Un método para fabricar una parte laminada termoplástica reforzada con fibra,

que comprende las etapas de:

(A) conformación de una pila de múltiples capas de material termoplástico reforzado con fibras (224) que tieneun espesor no uniforme;

(B) corte de una pieza en bruto curva (226) a partir de la pila formada en la etapa (A);

(C) alimentación de la pieza en bruto curva (226) en un trayecto curvo (280) a través de una estructura depreformación (275) para producir una parte preformada;

(D) alimentación de la parte preformada en un trayecto curvo a través de una prensa (284); y

(E) prensado de la parte preformada para compactar las capas.

Método para fabricar partes compuestas termoplásticas curvadas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Campo de la Invención Esta invención se refiere de forma general a procesos de fabricación que utilizan materiales plásticos y, más específicamente, a un método novedoso para fabricar partes compuestas termoplásticas curvadas.

Descripción de la técnica relacionada Existen numerosos procesos para la fabricación de laminados compuestos termoplásticos (TPC) de espesor constante y longitud recta. Además de los procesos no continuos tales como el prensado, estampado y conformación en autoclave, hay procesos continuos tales como la extrusión, pultrusión, laminación y moldeo por compresión. A pesar de que estos últimos procesos son capaces de producir partes en longitudes continuas, éstos carecen de la capacidad de producir partes de espesor variable que son necesarias para estructuras aeroespaciales de peso ligero y otras estructuras en las cuales el peso es de particular importancia. Más aún, los procesos mencionados anteriormente no son capaces de producir partes que tienen una curvatura a lo largo de su longitud.

El documento US 4 151 031 describe un método para conformar y unir materiales en forma de láminas de plástico reforzado, en el cual el material es calentado, conformado, unido, consolidado y enfriado en un proceso continuo.

De este modo, existe una necesidad de proporcionar un nuevo método que sea capaz de fabricar laminados de TPC curvos con espesores determinados a medida en un proceso continuo. Preferentemente, un método como tal debería ser un método de bajo coste y beneficiarse de los equipos automáticos, cuando sea posible.

BREVE SUMARIO DE LA INVENCIÓN La invención proporciona un método innovador para fabricar laminados compuestos termoplásticos curvos con espesores determinados a medida y variables en un proceso continuo. Este proceso innovador utiliza equipos automáticos o colocación de capas manual para ordenar las partes o componentes en una pila multicapa. Cada pila contiene todas las capas, incluyendo áreas con acumulación de capas, fijadas en la colocación correcta para mantener su orientación y colocación. El herramental de consolidación contiene todas las características necesarias de las partes y está coordinado con las pilas de 2 capas múltiples hechas a medida para conformar un laminado compuesto integrado unitario que potencialmente tenga áreas de espesores diferentes de esas pilas de capas múltiples.

La parte compuesta conformada mediante el método citado anteriormente puede encontrar usos en una amplia variedad de aplicaciones incluyendo, por ejemplo, aplicaciones automotrices y aeroespaciales. Un ejemplo de una parte compuesta conformada de acuerdo con la invención es adecuada perfectamente para su uso como miembro estructural reforzado en una aeronave comercial.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para fabricar una parte laminada termoplástica curva que tiene espesores determinados a medida y variables. El método, según la reivindicación 1, comprende las etapas de: conformación de una pila de múltiples capas de material termoplástico reforzado con fibras que tiene un espesor no uniforme; corte de una pieza en bruto curva a partir de la pila; alimentación de la pieza en bruto curva en un trayecto curvo a través de una estructura de preformación para producir una parte preformada; alimentación de la parte preformada en un trayecto curvo a través de una prensa; y prensado de la parte preformada para compactar las capas. Las capas de la pila son fijadas entre sí mediante la fusión local de la resina termoplástica de forma tal que las capas son mantenidas en una relación fija unas a otras. Puede cortarse una pluralidad de piezas en bruto de cada pila de material. Cada una de las piezas en bruto es alimentada a través de una estructura de preformación en la cual se preforman ciertas características de la parte antes de que se compacten las capas del laminado. Las características del espesor determinado a medida y variable de la parte son conformadas utilizando herramientas curvas que se sitúan sobre la parte preformada y se alimentan junto con la parte en la prensa. El prensado de la herramienta curva contra la parte preformada dentro de la prensa imparte las características superficiales de la herramienta en la parte a medida que se compactan las capas.

Otro método para fabricar una parte laminada termoplástica curva que tiene un espesor hecho a medida y variable en un proceso continuo comprende las etapas de: alimentación de una pieza en bruto laminada termoplástica multicapa en un trayecto curvo a través de una estructura de preformación para producir una parte preformada curva; alimentación de la parte preformada curva en un trayecto curvo a través de una prensa; y prensado de la parte preformada para compactar las capas e impartir a la parte las características que definen el espesor hecho a medida y variable. El método puede comprender además las etapas de conformación de una pila multicapa de material termoplástico que tiene un espesor no uniforme, y el corte de la pieza en bruto a partir de la pila multicapa. Las capas de la pila son fijadas entre sí para mantener las capas en una relación fija unas a otras cuando la pieza en bruto es alimentada a través de la estructura de preformación. La pare preformada curva es calentada hasta el punto de fusión de la matriz de resina termoplástica y, entonces, es movida a través de la prensa en pasos incrementales de forma tal que la prensa compacta una sección de la parte después de cada paso incremental.

Otro método para fabricar una parte laminada termoplástica curva que tiene características de espesor hecho a medida y variable comprende las etapas de: conformación de una pieza en bruto laminada termoplástica multicapa curva; producción de una parte preformada curva mediante la deformación de porciones de la pieza en bruto; puesta en contacto de una herramienta curva con la parte preformada curva; alimentación de la parte preformada curva junto con la herramienta curva en un trayecto curvo a través de la prensa de compactación; y prensado de la herramienta curva y de la parte preformada curva juntas para compactar las capas de laminado y conformar el espesor hecho a medida y variable. El método puede comprender además las etapas de conformación de una pila multicapa de material termoplástico que tiene un espesor no uniforme; y corte de la pieza en bruto curva a partir de la pila de material. Puede utilizarse un soldador o un elemento similar para fijar las capas entre sí de forma tal que se mantengan las capas en una relación fija unas a otras mientras la pieza en bruto está siendo deformada en una parte preformada.

Otro método para fabricar una parte laminada termoplástica en un proceso continuo comprende las etapas de: (A) alimentación de una pieza en bruto laminada termoplástica multicapa en un trayecto curvo a través de una estructura de preformación para producir una parte preformada curva;

(B) alimentación de la parte preformada curva en un trayecto curvo a través de una prensa; y (C) prensado de la parte preformada para compactar las capas e impartir características a la parte.

El método puede comprender además las etapas de: (D) conformación de una pila multicapa de material termoplástico que tiene un espesor no uniforme; y (E) corte de la pieza en bruto curva a partir de la pila formada en la etapa (D) .

Además, la etapa (D) puede incluir la etapa de fijación entre sí de las capas en la pila para formar una pila de capas fijas en la cual se mantienen las capas en una relación fija unas a otras.

Asimismo, el método puede incluir la fijación llevada a cabo fundiendo porciones opuestas de capas en la pila.

La etapa (A) puede incluir la deformación de por lo menos algunas partes de la pieza en bruto mientras la pieza en bruto se está moviendo a través del trayecto curvo.

El método puede comprender las etapas de: (D) colocación del herramental contra la pieza en bruto; y (E) alimentación del herramental junto con la pieza en bruto curva en el trayecto curvo a través de la estructura de preformación.

El método puede comprender las etapas de: (F) alimentación del herramental junto con la parte preformada en el trayecto curvo a través de la prensa.

La pieza en bruto laminada termoplástica puede incluir un componente de matriz de resina que tiene una temperatura de fusión... [Seguir leyendo]

1. Un método para fabricar una parte laminada termoplástica reforzada con fibra, que comprende las etapas de:

(A) conformación de una pila de múltiples capas de material termoplástico reforzado con fibras (224) que tiene un espesor no uniforme;

(B) corte de una pieza en bruto curva (226) a partir de la pila formada en la etapa (A) ;

(C) alimentación de la pieza en bruto curva (226) en un trayecto curvo (280) a través de una estructura de preformación (275) para producir una parte preformada;

(D) alimentación de la parte preformada en un trayecto curvo a través de una prensa (284) ; y

(E) prensado de la parte preformada para compactar las capas.

2. El método de la reivindicación 1, en el cual la etapa (A) incluye la fijación entre sí de las capas en la pila para formar una pila de capas fijas en la cual las capas son mantenidas en una relación fija unas a otras.

3. El método de la reivindicación 2, en el cual la fijación es llevada a cabo fundiendo porciones opuestas de capas en la pila.

4. El método de la reivindicación 1, en el cual la etapa (C) incluye la deformación de por lo menos partes de la pieza en bruto curva (226) mientras la pieza en bruto se está moviendo a través del trayecto curvo (280) .

5. El método de la reivindicación 1, que además comprende las etapas de:

(F) colocación del herramental (232, 234) contra la pieza en bruto; y

(G) alimentación del herramental junto con la pieza en bruto curva en el trayecto curvo (280) a través de la estructura de preformación (275) .

6. El método de la reivindicación 5, que además comprende las etapas de:

(H) alimentación del herramental junto con la parte preformada en el trayecto curvo a través de la prensa (284) .

7. El método de la reivindicación 1, en el cual el material termoplástico reforzado con fibra incluye un componente de matriz de resina que tiene una temperatura de fusión libre, y el método comprende además la etapa de:

(F) calentamiento de la parte preformada hasta por lo menos la temperatura de fusión libre del componente de matriz de resina del material termoplástico antes de que se lleve a cabo la etapa (E) .

8. El método de la reivindicación 1, en el cual la etapa (E) incluye:

puesta en contacto de una herramienta curva con la parte preformada; y prensado de la herramienta curva contra la parte preformada para impartir características de la herramienta sobre la parte preformada.

9. El método de la reivindicación 1, en el cual las etapas (B) a (E) son llevadas a cabo en un proceso continuo.

10. El método de la reivindicación 1, en el cual:

la etapa (D) incluye el movimiento de la parte preformada en el trayecto curvo a través de la prensa en pasos incrementales, y la etapa (C) se lleva a cabo cada vez que la parte preformada es movida a través de uno de los pasos.