Procedimiento y dispositivo para conformar un material compuesto.

Un procedimiento de conformación de un artículo de material compuesto,

tal como una viga para conjuntosaeronáuticos o similares que comprende las etapas de:

- disponer una preforma (3) de material compuesto sobre la superficie superior de una herramienta (2) deconformación, estando dispuesta una porción de la preforma (3) para sobresalir fuera de la superficiesuperior de la herramienta (2) y para soportar la porción saliente con varios medios (5a-n) de soportedispuestos sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta (2) y/o dispuestossucesivamente a lo largo de la herramienta (2), en el que los medios (5a-n) de soporte hacen contactocon el lado inferior de la porción saliente de la preforma (3);

- disponer una lámina estanca al aire (9) sobre la disposición;

- forzar la lámina estanca al aire (9) hacia la preforma (3);

- hacer descender los medios (5a-n) de soporte en un orden predeterminado hasta que se conforme lapreforma (3) sobre la herramienta (2);

- detener y/o retirar los medios (5a-n) de soporte.

Procedimiento y dispositivo para conformar un material compuesto Campo de la invención La presente invención versa acerca de un procedimiento y un dispositivo para la conformación de materiales 5 compuestos, por ejemplo por termoformación.

Antecedentes de la invención En la actualidad, la conformación de materiales compuestos, tales como hojas preimpregnadas (capas de material fibroso impregnadas previamente con resina) , formando detalles se lleva a cabo habitualmente mediante termoformación. En la termoformación, se coloca una preforma de material compuesto en una herramienta de 10 conformación, de forma que una parte del material compuesto sobresale sobre el borde de la herramienta. La herramienta y el material compuesto están cubiertos con una lámina de vacío, tal como una plancha de caucho que es sellada herméticamente en torno a la herramienta. La disposición es calentada y el aire bajo la lámina de vacío es aspirado al exterior. Debido a la mayor temperatura, el material compuesto se reblandece y es conformado sobre la herramienta de conformación mediante la fuerza ejercida por la lámina de vacío puesta sobre la superficie de la parte saliente de la preforma. Más adelante, se coloca el artículo conformado en su estado sin tratar en un horno de curado para que sea curado. Se presentan ejemplos de tecnología relacionada en los documentos EP1136236 A1, EP1609584 A1 y US 4548859 A1.

Cuando se utiliza el procedimiento mencionado anteriormente para conformar artículos complejos de material compuesto, tales como vigas alargadas con forma de C con rebordes longitudinales, un problema común es que el 20 material no sigue estrechamente el contorno de la herramienta de conformación según se conforma el material sobre la herramienta. Es decir, el radio del material que se dobla sobre el borde de la herramienta se vuelve mayor que el radio del borde de la herramienta de conformación, el denominado efecto Mickey-mouse. Este efecto se produce debido al hecho de que la presión de la lámina de vacío es demasiado reducida al principio del procedimiento de conformación. El problema es aún mayor para preformas pesadas que tienden a autoconformarse sobre la herramienta debido a su propio peso al principio del procedimiento de conformación.

Un problema adicional es que pueden surgir pliegues en los artículos, debido a la fricción entre capas fibrosas en la preforma dado que las capas se deslizan las unas sobre las otras durante la conformación de la preforma. En el caso de la conformación de materiales compuestos que comprenden termopartículas para una mayor resistencia a impactos, la tendencia a la formación de pliegues es aún mayor dado que los termopartículas aumenta, además, el

rozamiento entre las capas.

Los intentos anteriores por solucionar los problemas mencionados anteriormente han incluido un apilamiento y una conformación manuales sobre la herramienta. El uso de mano de obra para apilar y conformar el material sobre la herramienta lleva mucho tiempo y supone costes elevados. Otro procedimiento conocido para solucionar los problemas mencionados anteriormente es soportar la preforma de material compuesto con una lámina desprendible durante la conformación. La desventaja de esta solución es que no se puede llevar a cabo una conformación adicional del artículo, y que la propia lámina desprendible puede ser un inventivo para la creación de pliegues en el material compuesto.

En el documento JP2006312260 A se describe un procedimiento y una disposición conocidos adicionales para una conformación de materiales compuestos. Según el presente documento, se coloca una preforma de material 40 compuesto sobre una herramienta de conformación, de forma que una porción de la preforma sobresale en cada lado de la herramienta. Cada una de las porciones salientes de la preforma está soportada mediante medios de soporte que están dispuestos en ambos lados de la herramienta. La herramienta, la preforma y el medio de soporte están cubiertos por una bolsa de vacío. Durante la operación, se proporciona un vacío bajo la bolsa de vacío y se calienta la preforma de material compuesto. Más adelante, se permite que los medios de soporte desciendan, por lo 45 que la preforma está formada sobre la herramienta de conformación.

En el documento EP1393875 A se muestra otra disposición para conformar un material compuesto. La disposición comprende una herramienta de conformación sobre la que se coloca una preforma de material compuesto. En cada lado de la herramienta de conformación hay dispuesto un medio de soporte para soportar la porción en saliente de la preforma de material compuesto. Un molde de compresión, que puede estar dotado de una cámara de presión de 50 material estanco al aire, está dispuesto para empujar a la preforma de material compuesto contra la herramienta de conformación. Durante la conformación de la preforma se hace descender a los medios de soporte simultáneamente con el molde de compresión.

Un objeto de la presente invención es proporcionar una conformación mejorada de materiales compuestos en formas complejas. Esto se consigue por medio de un procedimiento que está definido en la introducción, el 55 procedimiento se caracteriza por las etapas reivindicadas en la reivindicación 1. Un objeto de la presente invención también es proporcionar un dispositivo para conformar un artículo de material compuesto. Esto se consigue por

medio de un dispositivo que está definido en la introducción, el dispositivo se caracteriza por las características reivindicadas en la reivindicación 9.

Sumario de la invención La invención versa acerca de un procedimiento de conformación de un artículo de material compuesto, tal como una viga para conjuntos aeronáuticos o similares. El procedimiento comprende las etapas de disponer una preforma de material compuesto en la superficie superior de una herramienta de conformación, estando dispuesta una porción de la preforma para sobresalir fuera de la superficie superior de la herramienta y soportar la porción saliente con varios medios de soporte dispuestos sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta (2) y/o dispuestos junto a la herramienta (2) , en el que los medios (5a-n) de soporte hacen contacto con el lado inferior de la porción saliente de la preforma; disponer una lámina estanca al aire sobre la disposición; forzar a la lámina estanca al aire hacia la preforma; hacer descender los medios de soporte en un orden predeterminado hasta que se conforma la preforma sobre la herramienta; detener y/o retirar los medios de soporte. De ese modo, se puede conformar con precisión una preforma de material compuesto sobre una herramienta de conformación en un artículo de forma predeterminada. La forma del artículo resultante se corresponde estrechamente a la forma y al perfil de la herramienta. El procedimiento es rápido, sencillo y rentable y requiere poca mano de obra.

La porción saliente de la preforma está soportada por varios medios de soporte dispuestos sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta. Por ello, se permite que el movimiento de la preforma con respecto a la herramienta en una dirección hacia fuera desde la herramienta sea realizado en pasos más pequeños y la conformación contra la herramienta sea más sencillo de controlar. De forma alternativa, o en combinación la porción saliente de la preforma está soportada por varios medios de soporte dispuestos de forma sucesiva a lo largo de la herramienta. La presencia de una pluralidad de los medios de soporte permite la conformación de formas complicadas, en particular cuando hay medios dispuestos de soporte tanto sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta como medios de soporte dispuestos a lo largo de la herramienta.

Los medios de soporte son bajados en un orden predeterminado. De ese modo se consigue que la conformación se lleve a cabo de una forma controlada y eficaz, consiguiéndose de esta manera una conformación optimizada de la preforma sobre la herramienta con respecto al contorno de la herramienta y la forma y las propiedades de la preforma de material compuesto.

Los medios de soporte pueden ser bajados en un orden predeterminado en una dirección hacia fuera desde la herramienta, de forma que la preforma sigue muy estrechamente el contorno de la herramienta de conformación durante la conformación y de forma que se minimice el radio de curvatura de la preforma de material compuesto sobre el borde de la herramienta de conformación.

Los medios de soporte también pueden ser bajados en un orden predeterminado a lo largo de la herramienta. De ese modo se consigue que se pueda iniciar la conformación de la preforma en un punto predeterminado a lo largo de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de conformación de un artículo de material compuesto, tal como una viga para conjuntos aeronáuticos o similares que comprende las etapas de:

-disponer una preforma (3) de material compuesto sobre la superficie superior de una herramienta (2) de

conformación, estando dispuesta una porción de la preforma (3) para sobresalir fuera de la superficie superior de la herramienta (2) y para soportar la porción saliente con varios medios (5a-n) de soporte dispuestos sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta (2) y/o dispuestos sucesivamente a lo largo de la herramienta (2) , en el que los medios (5a-n) de soporte hacen contacto con el lado inferior de la porción saliente de la preforma (3) ;

-disponer una lámina estanca al aire (9) sobre la disposición; -forzar la lámina estanca al aire (9) hacia la preforma (3) ; -hacer descender los medios (5a-n) de soporte en un orden predeterminado hasta que se conforme la preforma (3) sobre la herramienta (2) ; -detener y/o retirar los medios (5a-n) de soporte. 15

2. Un procedimiento según la reivindicación 1, en el que se hace descender a la porción saliente de la preforma (3) al bajar los medios (5a-n) de soporte en un orden predeterminado en una dirección hacia fuera desde la herramienta (2) .

3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que se hace descender a la porción saliente de la preforma (3) al bajar los medios (5a-n) en un orden predeterminado a lo largo de la herramienta (2) .

4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que se hace descender a un primer medio (5a-n) de soporte dispuesto junto a la herramienta cuando la fuerza de la lámina estanca al aire (9) que actúa sobre dicho medio (5a-n) de soporte es mayor que un valor predeterminado.

5. Un procedimiento según la reivindicación 4, en el que se hace descender a al menos un medio sucesivo (5b-n) de soporte, dispuesto adyacente a dicho primer medio (5a-n) de soporte, cuando la fuerza que actúa sobre dicho medio sucesivo (5b-n) de soporte es mayor que un valor predefinido y se reduce la fuerza que actúa sobre el medio precedente (5a-n) de soporte por debajo de un valor predefinido.

6. Un dispositivo para conformar un artículo de material compuesto, tal como una viga para conjuntos aeronáuticos o similares, el dispositivo (1) comprende: una herramienta (2) de conformación, que comprende una superficie superior y una superficie lateral para conformar al menos una preforma (3) de material compuesto en un artículo que tiene un perfil predeterminado; y una lámina estanca al aire (9) , caracterizado porque el dispositivo (1) comprende varios medios (5a-n) de soporte dispuestos sucesivamente en una dirección hacia fuera desde la herramienta (2) y/o dispuestos sucesivamente a lo largo de la herramienta (2) ,

en el que los elementos (5a-n) de soporte están dispuestos para hacer un contacto de apoyo con el lado inferior de una parte saliente de la preforma (3) , y en el que los medios (5a-n) de soporte están dispuestos para ser bajados en un orden predeterminado.

7. Un dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque cada medio (5a-n) de soporte comprende un medio (8a-n) de elevación/descenso.

8. Un dispositivo según la reivindicación 6 o 7, caracterizado porque cada medio (5a-n) de soporte está dispuesto en un brazo (6a-n) , formando de esta manera una disposición (14a-n) de soporte.