Miembro estructural con reborde que tiene un borde de corte limpio, y proceso para la fabricación del mismo.

Un miembro estructural (10) compuesto por chapas de material fibroso ensambladas embebidas en una matrizresinosa,

y que comprende al menos una pieza estratificada (17) formada por una pluralidad de dichas chapasdispuestas en una relación apilada, en el que dicha pieza estratificada del miembro estructural (10) está plegada detal modo que forma un reborde (13) que define un ángulo interno (a) con respecto a una porción de base (19) de lapieza estratificada (17); caracterizado porque el borde (13a) de dicho reborde forma una superficie inclinada en ellado cóncavo de la pieza estratificada (13), en cuya superficie inclinada las chapas del reborde (13) más próximas allado cóncavo de la pieza estratificada (17) están plegadas hacia la chapa del reborde (13) dispuesta en el ladoconvexo de la pieza estratificada (17).

Miembro estructural con reborde que tiene un borde de corte limpio, y proceso para la fabricación del mismo La presente invención se refiere a un miembro estructural compuesto de chapas de material fibroso ensambladas embebidas en una matriz resinosa y que comprende al menos una pieza estratificada formada por una pluralidad de dichas chapas dispuestas en una relación apilada, en el que dicha pieza estratificada del miembro estructural está plegada de tal modo que forme un reborde que define un ángulo interno con respecto a una porción de base de la pieza estratificada.

Los miembros del tipo mencionado anteriormente se utilizan, en concreto, en la industria aeronáutica como miembros de rigidización, conocidos como largueros, para paneles estructurales de material compuesto.

Convencionalmente, la fabricación de estos miembros requiere un proceso de conformado en caliente para crear los rebordes que necesitan tener estos miembros y un proceso de curado para consolidar el miembro fabricado con material compuesto.

El proceso de formación provoca que las chapas del estratificado deslicen relativamente entre sí, creando de este modo un borde escalonado indeseable del reborde del miembro estructural. Este borde escalonado se elimina habitualmente mediante una operación de recortado realizada tras el curado de la pieza, para crear un borde que está cortado perpendicularmente a las caras del reborde. Como alternativa, las chapas se disponen de tal modo que compensan el efecto de deslizamiento, de modo que proporcionan un borde sustancialmente perpendicular al final de la fase de conformado, sin necesidad de recortar la pieza.

Un borde del reborde de este tipo requiere un procesamiento complicado para su producción y asimismo da lugar a problemas si el miembro estructural se ensambla junto con un componente de material compuesto, típicamente un panel que va a ser rigidizado, mediante un proceso conocido como “coafianzamiento”. En este proceso, miembros estructurales anteriormente consolidados (habitualmente largueros) se unen a otro miembro estratificado, aunque sin curar, mediante la interposición de una capa de adhesivo estructural, y el conjunto se somete a un ciclo de curado en una autoclave a temperatura y presión altas.

Durante este proceso, el reborde del miembro estructural tiende desventajosamente a hundirse en el material sin consolidar del panel, provocando distorsiones de las fibras y de las chapas individuales, concretamente en el borde del reborde, que son inaceptables estructuralmente.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un miembro estructural que puede superar, al menos parcialmente, los inconvenientes mencionados anteriormente y que puede fabricarse de un modo menos costoso y complejo tecnológicamente que las soluciones conocidas.

Este objeto se consigue de acuerdo con la invención con un miembro estructural del tipo definido inicialmente, en el que el borde de dicho reborde forma una superficie inclinada en el lado cóncavo de la pieza estratificada, en cuya superficie inclinada las chapas del reborde más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada se pliegan hacia la chapa del reborde situada en el lado convexo de la pieza estratificada.

De acuerdo con esta solución propuesta, el borde del reborde no requiere una operación de recortado, ya que está dotado de una superficie inclinada suave sin ningún escalón. De este modo se reducen los costes y el consumo de materiales en el proceso de fabricación del miembro estructural y también se reduce el tiempo necesario para fabricar el producto acabado.

Además, los inventores han descubierto que el borde inclinado del reborde reduce los efectos que surgen del proceso de coafianzamiento, ya que permite una mejor adaptación de los materiales que forman la bolsa de curado y, por lo tanto, una mejor compactación de los paneles estratificados en la interfaz con el borde del reborde del miembro estructural.

Modos de realización preferidos de la invención se definen en las reivindicaciones dependientes, que deben considerarse 55 como una parte integral de la presente descripción.

La invención propone asimismo un método para fabricar un miembro estructural compuesto de chapas de material fibroso ensambladas embebidas en una matriz resinosa y que comprende al menos una pieza estratificada formada mediante una pluralidad de dichas chapas dispuestas en una relación apilada, en el que el método comprende las siguientes etapas:

situar dicha pieza estratificada en una configuración plana;

recortar dicha pieza estratificada a lo largo de su perímetro con la cuchilla de una cortadora situada en una dirección 65 perpendicular a dicha pieza estratificada, de tal modo que provoque que su anchura sea igual a la del desarrollo superficial de la pieza plegada que se va a fabricar; y

someter dicha pieza estratificada a un conformado en un mandril, de modo que dicha pieza estratificada del miembro estructural se pliegue de tal modo que forme un reborde que define un ángulo interno con respecto a una porción de base de la pieza estratificada;

en el que dicho mandril tiene una superficie de conformado inclinada para formar una superficie inclinada complementaria en el borde del reborde sobre el lado cóncavo de la pieza estratificada, de tal modo que, por medio de la superficie de conformado inclinada, las chapas del reborde más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada se pliegan hacia la chapa del reborde en el lado convexo de la pieza estratificada.

Características y ventajas adicionales del miembro estructural de acuerdo con la invención quedarán más claras a partir de la siguiente descripción detallada de un modo de realización de la invención, ofrecida con referencia a los dibujos adjuntos que se proporcionan meramente como ilustraciones no limitativas, en los cuales:

-la figura 1 es una vista en sección transversal esquemática de un miembro estructural de acuerdo con la invención;

-la figura 2 es una ilustración esquemática de una etapa en la producción del miembro de la figura 1; y

-la figura 3 es una fotografía ampliada de un borde del reborde de un miembro estructural de acuerdo con la invención.

Con referencia a las figuras 1 y 2, el número 10 indica un miembro estructural de acuerdo con la invención.

La figura 1 muestra una sección transversal de este miembro, que está compuesto, en concreto, por un miembro lineal que tiene un eje de extensión recto o curvo perpendicular al plano del dibujo. El miembro estructural 10 está compuesto por una serie de chapas ensambladas de material fibroso embebidas en una matriz resinosa.

En el ejemplo ilustrado, el miembro es un larguero de rigidización de sección en T para un panel. Este larguero está compuesto completamente por una banda 11 y una pareja de rebordes 13, que se proyectan perpendicularmente desde lados opuestos de la banda 11 en un extremo de esta última. Los rebordes 13 están diseñados para fijar el larguero a un panel (no mostrado) , concretamente mediante un método de coafianzamiento. La fijación del larguero al componente externo tiene lugar en las caras externas 15 respectivas de los rebordes 13.

El miembro estructural 10 comprende al menos una pieza estratificada 17, formada por una pluralidad de chapas de material fibroso embebidas en una matriz resinosa, estando dispuestas estas chapas en una relación apilada.

Las chapas de material compuesto son, concretamente, chapas de material preimpregnado. A los efectos de la invención, el término “material preimpregnado” denota de un modo convencional un producto semiacabado que comprende fibras de refuerzo (habitualmente de carbono o vidrio) y una matriz resinosa en la cual están embebidas estas fibras. Las fibras pueden estar dispuestas en diferentes configuraciones, por ejemplo en una capa unidireccional con las fibras alineadas y paralelas entre sí a lo largo de una única dirección, o en la forma de un “textil”, en el cual las fibras están entretejidas en dos direcciones perpendiculares, denominadas urdimbre y textura. Los materiales preimpregnados se preparan generalmente en forma de cinta y se enrollan en carretes.

Por lo tanto, el material preimpregnado se corta previamente con la forma y tamaño requeridos para la producción de la 45 pieza estratificada 17.

La pieza estratificada 17 del miembro estructural 10 se pliega de tal modo que forme un reborde 13, que define un ángulo interno α con respecto a una porción de base 19 de la pieza estratificada 17. En concreto, la pieza estratificada 17 se pliega alrededor de un eje de curvado paralelo a la dirección de extensión del miembro... [Seguir leyendo]

1. Un miembro estructural (10) compuesto por chapas de material fibroso ensambladas embebidas en una matriz resinosa, y que comprende al menos una pieza estratificada (17) formada por una pluralidad de dichas chapas 5 dispuestas en una relación apilada, en el que dicha pieza estratificada del miembro estructural (10) está plegada de tal modo que forma un reborde (13) que define un ángulo interno (α) con respecto a una porción de base (19) de la pieza estratificada (17) ; caracterizado porque el borde (13a) de dicho reborde forma una superficie inclinada en el lado cóncavo de la pieza estratificada (13) , en cuya superficie inclinada las chapas del reborde (13) más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada (17) están plegadas hacia la chapa del reborde (13) dispuesta en el lado convexo de la pieza estratificada (17) .

2. Un miembro estructural de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las chapas del reborde (13) más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada (17) están plegadas de tal modo que provocan que sus extremos estén sustancialmente nivelados con la cara (15) del reborde (13) en el lado convexo de la pieza estratificada (17) .

3. Un miembro estructural de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en el que la chapa del reborde (13) lo más próxima al lado cóncavo de la pieza estratificada (17) está plegada de tal modo que recubre completamente los bordes de todas las otras chapas, visto en una dirección paralela al reborde (13) .

4. Un miembro estructural de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicho ángulo interno es sustancialmente un ángulo recto, y dicha superficie inclinada define un ángulo β con respecto a la cara (15) del reborde (13) en el lado convexo de la pieza estratificada (17) , tal que 30° < β < 40°.

5. Un miembro estructural de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho miembro estructural es un miembro lineal y dicha pieza estratificada está plegada alrededor de un eje de plegado paralelo a la dirección de extensión de dicho miembro lineal.

6. Un método de fabricación de un miembro estructural (10) compuesto por chapas de material fibroso ensambladas embebidas en una matriz resinosa y que comprende al menos una pieza estratificada (17) formada por una pluralidad de dichas chapas dispuestas en una relación apilada, en el que el método comprende las siguientes etapas:

proporcionar dicha pieza estratificada en una configuración plana,

recortar dicha pieza estratificada a lo largo de su perímetro con la cuchilla de una cortadora situada en una dirección perpendicular a dicha pieza estratificada, de tal modo que provoque que su anchura sea igual a la del desarrollo superficial de la pieza plegada que se va a fabricar, y

someter dicha pieza estratificada a un conformado en un mandril (FM) de modo que dicha pieza estratificada del

miembro estructural (10) se pliegue de tal modo que forme un reborde (13) que define un ángulo interno (α) con respecto a una porción de base (19) de la pieza estratificada (17) ;

caracterizado porque 45 dicho mandril tiene una superficie de conformado inclinada (FS) para formar una superficie inclinada correspondiente en el borde (13a) del reborde (13) sobre el lado cóncavo de la pieza estratificada (17) , de tal modo que, por medio de la superficie de conformado inclinada, las chapas del reborde (13) más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada (17) se pliegan hacia la chapa del reborde (13) dispuesta en el lado convexo de la pieza estratificada (17) .

7. Un método de acuerdo con la reivindicación 6, en el que las chapas del reborde (13) más próximas al lado cóncavo de la pieza estratificada (17) se pliegan de tal modo que provocan que sus extremos estén sustancialmente nivelados con la cara (15) del reborde (13) en el lado convexo de la pieza estratificada (17) .

8. Un método de acuerdo con la reivindicación 6 o 7, en el que la chapa del reborde (13) lo más próxima al lado 55 cóncavo de la pieza estratificada (17) se pliega de tal modo que recubre completamente los bordes de todas las otras chapas, visto en una dirección paralela al reborde (13) .

9. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que dicho ángulo interno es sustancialmente un ángulo recto y dicha superficie inclinada define un ángulo β con respecto a la cara (15) del 60 reborde (13) en el lado convexo de la pieza estratificada (17) tal que 30° < β < 40°.

10. Un método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 6 a 9, en el que dicho miembro estructural es un miembro lineal y dicha pieza estratificada se pliega alrededor de un eje de plegado paralelo a la dirección de extensión de dicho miembro lineal.