Estructura compuesta y método asociado para obtenerla.

Un método para hacer una estructura compuesta que comprende un cuerpo curvado (5) y un canto integral (3)que se extiende desde un extremo del cuerpo curvado,

el método comprende los pasos de:

- formar un paquete de diafragma que comprende una pila plana de capas compuestas (7) entre dos diafragmas, enel que cada capa de la pila plana está hecha de una pluralidad de baldosas compuestas (9), teniendo cada baldosaal menos una primera porción (9A) y una segunda porción (9B), estando configurados bordes laterales de la primeraporción para apoyarse contra bordes laterales de baldosas adyacentes y estando configurados bordes laterales de lasegunda porción para solaparse a los bordes laterales de baldosas adyacentes;

- colocar el paquete de diafragma en un aparato (15A, 15B) de conformación de doble diafragma que comprendeuna herramienta hueca (23) de formación, incluyendo evacuar aire desde dentro del paquete de diafragma, en el quela primera porción de las baldosas compuestas es soportada en una superficie superior de la herramienta;

- aplicar calor (25) al paquete de diafragma; y

- aplicar un vacío (Pv) entre el diafragma inferior y la herramienta hueca de formación de manera que:

una región no soportada que corresponde a la segunda porción de las baldosas compuestas se arrastra hastacontactar con una pared interna de la herramienta de formación,

los bordes de la segunda porción de baldosas adyacentes se mueven para apoyarse contra los bordes laterales debaldosas adyacentes,

la primera porción de cada baldosa forma parte del canto, y

la segunda porción de cada baldosa forma parte del cuerpo curvado.

Estructura compuesta y método asociado para obtenerla La invención se refiere a un método para hacer una estructura compuesta. En particular, la invención se refiere a un método para hacer una estructura compuesta que comprende un cuerpo curvado y un canto integral que se extiende desde un extremo del cuerpo.

Antecedentes En la industria aeroespacial, en tiempos recientes los compuestos reforzados de fibra de carbono (por ejemplo compuestos que contienen fibras de carbono y resina epoxy) se han convertido en una alternativa cada vez más atractiva al metal para muchos componentes de avión. El material compuesto reforzado de fibra de carbono ofrece propiedades mejoradas tales como menor peso, resistencia de fatiga/daño mejorada, resistencia de corrosión y

expansión térmica insignificante.

En aplicaciones aeroespaciales, los conductos (por ejemplo un conducto de motor de aviación o góndola) que incluyen una brida para facilitar conectar secciones del conducto unas a otras y para montar componentes de motor en el conducto están hechas comúnmente de metal. Un ejemplo de una brida convencional es un canto con forma de disco formado en el extremo de tuberías y árboles para acoplarlos entre sí. Convencionalmente, las bridas están incluidas, por ejemplo, en estructuras huecas metálicas tales como tuberías para unir tales dos estructuras entre sí o para unir una estructura hueca a elementos estructurales circundantes, por ejemplo una brida en un conducto de motor de aviación o góndola facilita unir secciones del conducto entre sí, y para montar componentes de motor en el alojamiento de motor.

Producir una brida que forma un canto con forma de disco en una estructura hueca de materiales compuestos implica procesos de fabricación complejos debido a la importancia de mantener uniformidad de alineación de fibra y la importancia de mantener al mínimo cualquier discontinuidad debido a arrugas, etc. o vacíos en la estructura compuesta, en particular, en una brida que ha de ser usada en una aplicación de apoyo de carga porque cualquiera de tales fallos produciría probablemente un producto que tiene propiedades inferiores a aquéllas para las que el componente fue diseñado.

Debido a las complejidades en fabricar un conducto con una brida integral de material compuesto, tales componentes para uso en aplicaciones aeroespaciales (por ejemplo un conducto de motor de aviación o góndola)

están hechos comúnmente de metal. Las figuras 10A y 10B ilustran un conducto de motor exterior y un conducto de motor interior que muestran respectivamente ejemplos de secciones del conducto que están unidas entre sí en bridas adyacentes indicadas por la referencia A1.

La solicitud de patente europea EP 0410599 divulga un método para formar un cuerpo de material compuesto termoformable que usa dos diafragmas de conformación contra la superficie de conformación de una herramienta.

La solicitud internacional de patente WO 2006/119002 divulga un método para fabricar elementos estructurales compuestos curvados que incluye fabricar una capa de banda en una curva plana sobre un substrato desmontable y tender la capa en una superficie de banda curvada de una herramienta de fabricación.

La solicitud de patente europea EP 0202041 divulga un método para formar artículos conformados de materiales compuestos termoplásticos reforzados de fibra.

Sumario La presente invención está dirigida a un método para hacer una estructura compuesta que comprende un cuerpo curvado y un canto integral que se extiende desde un extremo del cuerpo curvado, el método comprende:

formar un paquete de diafragma que comprende una pila plana de capas compuestas entre dos diafragmas, en el

que cada capa de la pila plana está hecha de una pluralidad de baldosas compuestas, teniendo cada baldosa al menos una primera porción y una segunda porción, con bordes laterales de la primera porción que están configurados para apoyarse contra los bordes laterales de baldosas adyacentes y bordes laterales de la segunda porción que están configurados para solaparse a bordes laterales de baldosas adyacentes;

colocar el paquete de diafragma en un aparato de conformación de doble diafragma que comprende una herramienta hueca de formación, incluyendo evacuar aire desde dentro del paquete de diafragma, en el que la primera porción de las baldosas compuestas es soportada en una superficie superior de la herramienta;

aplicar calor al paquete de diafragma; y

aplicar un vacío entre el diafragma inferior y la herramienta hueca de formación de tal manera que: una región no soportada que corresponde a la segunda porción de las baldosas compuestas se arrastra hasta contactar con una pared interna de la herramienta de formación,

los bordes de la segunda porción de baldosas adyacentes se mueven para apoyarse contra los bordes laterales de baldosas adyacentes,

la primera porción de cada baldosa forma parte del canto, y

la segunda porción de cada baldosa forma parte del cuerpo curvado.

Tal método puede posibilitar que se produzca un conducto hueco a partir de materiales compuestos con una brida integral en un extremo. Por consiguiente, la brida permite que la estructura compuesta se acople a estructuras similares. La estructura compuesta podría, por ejemplo, ser usada como parte de alojamiento de motor de aviación o góndola en el que la brida puede facilitar unir secciones del alojamiento o góndola entre sí y/o puede facilitar conectar componentes de motor al alojamiento.

Para formar un conducto hueco, las baldosas primero se tienden planas y subsiguientemente, para tender la segunda sección de las baldosas, se arrastran hasta contactar con la pared interna de una herramienta hueca de 20 formación para formar el cuerpo curvado con la primera porción de las baldosas que proporciona la brida integral. La primera porción de las baldosas sufre poca o ninguna deformación durante el proceso de formación. Por lo tanto, cuando se tienden en una pila plana, los bordes laterales de la primera porción se apoyan contra los bordes laterales de baldosas adyacentes. Para hacer una estructura compuesta con una brida circular, la primera porción de cada baldosa tiene bordes radiales que se apoyan contra bordes laterales de baldosas adyacentes. El conducto hueco 25 puede ser de cualquier forma, por ejemplo cilíndrica con paredes paralelas o ahusadas o acañonadas, donde las paredes sobresalen hacia fuera. La forma de sección transversal puede ser cualquier forma, por ejemplo circular o elíptica. Se apreciará que la forma de sección transversal del conducto hueco y la periferia de la brida o canto influirá en la forma global de cada baldosa. Por ejemplo, para un cilindro de sección transversal circular con lados paralelos, el borde lateral de la segunda porción de cada baldosa puede ser paralelo. Cuando se tienden en un patrón circular, 30 los bordes laterales de la segunda porción se solaparán y cuando se pongan en contacto con la pared interna de una herramienta hueca de formación los bordes laterales de la segunda porción de baldosas adyacentes se apoyarán para formar el cuerpo de conducto compuesto con una brida integral o canto. La forma de la primera porción de las baldosas para una brida circular podría ser un borde curvado que corresponde con una sección del círculo mayor formado uniendo un número de baldosas entre sí y bordes laterales que son ahusados a un ángulo que define un radio del círculo.

En la estructura final, los bordes de apoyo de baldosas adyacentes pueden reducir la aparición de vacíos entre capas o cualquier discontinuidad en la estructura compuesta.

Para evitar la aparición de bordes de apoyo coincidentes en capas adyacentes, que podría llevar a una debilidad en la estructura compuesta, cada capa que forma la pila se tiende con relación a la capa previa de manera que los bordes de apoyo entre baldosas están descentrados. Esto es particularmente importante en la región de la brida que en uso puede ser de apoyo de carga.

El material compuesto usado para hacer la estructura compuesta de acuerdo con una realización de la invención puede ser material compuesto preimpregnado unidireccional. Alternativamente, el material usado puede ser tela tejida preimpregnada. Alternativamente, el material usado puede ser tela tejida seca. El material compuesto puede ser tela tejida seca intercalada con película de resina. Ejemplos de materiales compuestos adecuados incluyen fibras de carbono, fibras de aramida o fibras de vidrio, o una combinación de fibras de carbono y fibras de aramida o 50 una combinación de fibras de aramida y de vidrio o una combinación de fibras de carbono y de vidrio o una combinación de fibras de... [Seguir leyendo]

1. Un método para hacer una estructura compuesta que comprende un cuerpo curvado (5) y un canto integral (3) que se extiende desde un extremo del cuerpo curvado, el método comprende los pasos de: 5

- formar un paquete de diafragma que comprende una pila plana de capas compuestas (7) entre dos diafragmas, en el que cada capa de la pila plana está hecha de una pluralidad de baldosas compuestas (9) , teniendo cada baldosa al menos una primera porción (9A) y una segunda porción (9B) , estando configurados bordes laterales de la primera porción para apoyarse contra bordes laterales de baldosas adyacentes y estando configurados bordes laterales de la

segunda porción para solaparse a los bordes laterales de baldosas adyacentes;

- colocar el paquete de diafragma en un aparato (15A, 15B) de conformación de doble diafragma que comprende una herramienta hueca (23) de formación, incluyendo evacuar aire desde dentro del paquete de diafragma, en el que la primera porción de las baldosas compuestas es soportada en una superficie superior de la herramienta;

- aplicar calor (25) al paquete de diafragma; y

- aplicar un vacío (Pv) entre el diafragma inferior y la herramienta hueca de formación de manera que:

una región no soportada que corresponde a la segunda porción de las baldosas compuestas se arrastra hasta contactar con una pared interna de la herramienta de formación,

los bordes de la segunda porción de baldosas adyacentes se mueven para apoyarse contra los bordes laterales de baldosas adyacentes, 25 la primera porción de cada baldosa forma parte del canto, y

la segunda porción de cada baldosa forma parte del cuerpo curvado.

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los bordes laterales de la primera porción de cada baldosa son substancialmente radiales.

3. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que los bordes laterales de la segunda porción de cada baldosa se configuran con bordes substancialmente paralelos. 3.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 2 ó 3, en el que las baldosas se tienden en un patrón circular.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 2, 3 ó 4, en el que los bordes de baldosas adyacentes en cada capa están descentrados de los bordes de baldosas adyacentes en capas adyacentes.

4.

6. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada una de las baldosas tendidas es substancialmente de la misma forma y tamaño.

7. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que cada baldosa comprende 45 una capa de material compuesto.

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las baldosas incluyen material compuesto preimpregnado unidireccional.

9. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las baldosas incluyen material preimpregnado tejido.

10. Un método de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las baldosas incluyen tela seca.

11. Un método de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la tela seca es tela tejida o una tela cosida 55 unidireccional no rizada que incluye aglomerante o agente de pegajosidad.

12. Un método de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en el que cada capa de tela seca cuando se tiende para formar una pila compuesta es intercalada con película de resina.

13. Un método de acuerdo con las reivindicaciones 7 a 12, en el que el material compuesto incluye fibras de carbono y/o fibras de aramida y/o fibras de vidrio.