Proceso y aparato para la producción de una base de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular, y estructura de múltiples capas, preforma y material compuesto de resina reforzado con fibra, comprendiendo cada uno o producidos utilizando la base.

Un proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circularcaracterizado por que una superficie de un substrato de fibra de refuerzo unidireccional en forma de tiraconformado mediante la disposición de una pluralidad de hebras de fibra de refuerzo en una dirección paralelasentre sí,

se pone en contacto con un miembro flexible, dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional que está encontacto se deforma en una forma de arco circular mediante la deformación de al menos una parte de dichomiembro flexible en una forma de arco circular en una dirección que se extiende a lo largo de su superficie decontacto con dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional, y a partir de entonces, dicho miembro flexible esseparado de dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional que ha sido deformado, dondeun miembro, conformado por una pluralidad de pequeñas piezas alargadas capaces de variarse con posicionesmutuas que están dispuestas adyacentes entre sí, es utilizado como dicho miembro flexible, y en una condicióndonde una dirección longitudinal de dichas pequeñas piezas y una dirección de extensión de dichas hebras de fibrade refuerzo coinciden entre sí, dicha una superficie de dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional se pone encontacto con dicho miembro flexible.

Proceso y aparato para la producción de una base de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular, y estructura de múltiples capas, preforma y material compuesto de resina reforzado con fibra, comprendiendo cada 5 uno o producidos utilizando la base

Campo técnico de la invención La presente invención se refiere a un proceso y a un aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular curva a lo largo de una dirección longitudinal del substrato, una estructura a capas conformada utilizando el substrato de tira de fibra de refuerzo, una preforma conformada utilizando la estructura a capas, y un material compuesto de resina reforzado con fibras moldeado utilizando la preforma.

Antecedentes de la técnica de la invención Un material compuesto de resina reforzado con fibra se conoce ampliamente como un material ligero en peso y de alta resistencia y rigidez. En el caso en que se moldea un material compuesto de resina reforzado con fibras relativamente largo, con el fin de garantizar una alta resistencia y rigidez en las direcciones diana, se emplea con frecuencia una configuración de una estructura a capas donde se apilan una pluralidad de substratos de tira de fibra de refuerzo, en la que las direcciones de orientación de las fibras de refuerzo se establecen en direcciones predeterminadas respectivas. Aunque existe el caso donde se emplea una estructura a capas que tiene una configuración de un material preimpregnado impregnado con una resina no curada en fibras de refuerzo, en consideración de la facilidad para la producción de una forma diana, se emplea por lo general un proceso donde se hace una estructura a capas de fibra de refuerzo secas, en la que una resina no ha sido impregnado, la estructura a capas de fibra de refuerzo se conforma en una preforma que tiene una forma predeterminada, una resina de matriz se impregna en la preforma conformada, y la resina se cura para la producción de un material compuesto de resina reforzado con fibras que tiene una forma diana.

Recientemente, por ejemplo, para un miembro estructural de un cuerpo de un avión, etc., se ha requerido un material compuesto de resina reforzado con fibras relativamente largo ligero en peso y de alta resistencia y rigidez. Es concreto, se ha requerido para hacer un material de refuerzo o miembro estructural largo para un avión a partir de un material compuesto de resina reforzado con fibras con el objetivo de alcanzar un peso más ligero. Un miembro para un avión de este tipo tiene con frecuencia una forma de sección transversal, por ejemplo, tal como en forma de 35 L, T, I, C, o Z, y es un caso raro que el miembro sea recto en la dirección longitudinal, y en la mayoría casos, el miembro tiene una parte en arco circular curva a lo largo de la dirección longitudinal al menos en una parte en la dirección longitudinal. Como una tecnología para la fabricación de un largo miembro de material compuesto de resina reforzado con fibras que tiene una parte en arco circular de este tipo, por ejemplo, el documento de Patente 1 desvela un proceso donde un precursor de preforma plana conformado a partir de fibras de refuerzo y que tiene una forma de arco circular se prepara, y este se flexiona en la dirección de sección transversal a lo largo de la línea curva de la forma de arco circular. En este proceso divulgado, se describe que la tensión causada en el material se reduce en comparación con el caso de un material preparado al flexionar un conjunto de materiales de fibra de refuerzo similares a tiras rectas en la dirección transversal y al doblarlo en la dirección longitudinal para formar una forma de arco circular, y se puede conseguir un material compuesto de alta calidad con menos defectos tales como 45 arrugas y ondas. En este documento de patente, sin embargo, no se muestra cómo se hace que el substrato de tira de fibra de refuerzo curvo se convierta en una forma de arco circular predeterminada, y, además, cómo se hace que la estructura a capas de fibra de refuerzo se apile con los substratos.

Por otra parte, como una estructura a capas de fibra de refuerzo en arco circular, se requiere una donde una pluralidad de capas, cada una dispuesta con hilos de fibra de refuerzo en una forma plana en un ángulo predeterminado con relación a una línea axial que se extiende en una dirección circunferencial del arco circular, se apilan de manera que los ángulos de las respectivas capas se cambian entre sí. Como un proceso para la fabricación de los substratos de fibra de refuerzo curvos respectivos en una estructura a capas de fibra de refuerzo, aunque se conoce un proceso para disponer cintas de fibra de refuerzo, cada una teniendo una pequeña anchura en 55 una condición adyacente entre sí mientras que las mismas se mantienen a un ángulo predeterminado, con el fin de disponer las cintas de fibra de refuerzo de pequeña anchura, mientras que las mismas se mantienen a un ángulo predeterminado con relación a la línea axial curva en una forma de una forma de arco circular, es necesario disponer las respectivas cintas de fibra de refuerzo de pequeña anchura mientras cambian gradualmente las direcciones de disposición de los hilos de fibra de refuerzo de las cintas de fibra de refuerzo de pequeña anchura, y debido a que se requiere un control de posicionamiento de alta precisión, el coste para el aparato se eleva y, además, la productividad es baja.

Por otro lado, como un proceso para la fabricación de un substrato de fibra de refuerzo curvo en el que las direcciones de disposición de los hilos de fibra de refuerzo se establecen en las direcciones predeterminadas, se 65 conoce un procedimiento divulgado en el documento de patente 2. En este proceso, los hilos de fibra de refuerzo se fijan por medio de patillas, y las direcciones de disposición de los hilos de fibra de refuerzo se curvan por el cambio de las posiciones mutuas de las patillas. En este proceso, sin embargo, debido a las líneas tangentes que conectan las superficies de las patillas se convierten en las direcciones de los hilos de fibra de refuerzo, los hilos de fibra de refuerzo se disponen en una forma de zigzag, los hilos de fibra de refuerzo adyacentes se vuelven estrictamente paralelos entre sí, y, además, las fibras se extienden en una forma longitudinal con respecto a un pasador en una posición cerca de una porción de extremo de inflexión. A fin de reducir esto, se requiere un manojo de fibras finas y un pequeño paso entre las patillas, pero si es así, la productividad se reduce drásticamente. Además, este proceso básicamente es una tecnología para flexionar una estructura a capas de fibra de refuerzo en suma global que se conforma por el apilamiento de una pluralidad de capas de fibra de refuerzo, diferentes entre sí en direcciones de fibras de refuerzo de las respectivas capas, en una forma de múltiples capas. En la tecnología para flexionar en suma global, dado que la estructura a capas se deforma de manera uniforme en su conjunto, aunque esencialmente la deformación adecuada respectiva forma las capas respectivas, cuyas direcciones de fibras de refuerzo son diferentes entre sí, son necesarias, las arrugas o hundimientos de fibras se producen parcialmente.

Documentos de la técnica anterior

Documentos de patente El documento de patente 1: WO 2004/016844

El documento de patente 2: JP-A-2004-218133

El documento EP 1 932 652 A1 se refiere a un procedimiento y a un aparato para la fabricación de un elemento estructural alargado curvo de material compuesto, comprendiendo el elemento estructural alargado curvo una primera porción alargada y una segunda porción alargada en una relación en ángulo. El procedimiento comprende las etapas de: proporcionar una pieza en bruto sustancialmente plana de material compuesto que comprende un primer y un segundo borde alargado; plegar la pieza en bruto sobre una superficie de conformación de la primera porción y una superficie de conformación de la segunda porción de un cuerpo herramental flexible de una herramienta de conformación para formar la primera porción alargada y la segunda porción alargada; y flexionar el cuerpo herramental de la herramienta de conformación de tal manera que su centro de momento de curvatura (Mc) prevalezca esencialmente adyacente a la superficie de conformación de la primera porción.

El documento WO 2007/018935 A1 enseña, un dispositivo para fabricar un artículo de material compuesto, colocando el dispositivo una capa de material compuesto en una forma curva a aproximadamente 0º con respecto a un eje longitudinal de la forma. La forma incluye una superficie de banda y una superficie de tapa. El dispositivo incluye un rodillo de compactación de banda y un conjunto de guías. El rodillo de compactación de... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular caracterizado por que una superficie de un substrato de fibra de refuerzo unidireccional en forma de tira conformado mediante la disposición de una pluralidad de hebras de fibra de refuerzo en una dirección paralelas entre sí, se pone en contacto con un miembro flexible, dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional que está en contacto se deforma en una forma de arco circular mediante la deformación de al menos una parte de dicho miembro flexible en una forma de arco circular en una dirección que se extiende a lo largo de su superficie de contacto con dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional, y a partir de entonces, dicho miembro flexible es separado de dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional que ha sido deformado, donde un miembro, conformado por una pluralidad de pequeñas piezas alargadas capaces de variarse con posiciones mutuas que están dispuestas adyacentes entre sí, es utilizado como dicho miembro flexible, y en una condición donde una dirección longitudinal de dichas pequeñas piezas y una dirección de extensión de dichas hebras de fibra de refuerzo coinciden entre sí, dicha una superficie de dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional se pone en contacto con dicho miembro flexible.

2. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 1, donde dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional es calentado a una condición donde dicho substrato se deforma en dicha forma de arco circular, y a partir de entonces, mediante el enfriamiento de dicho substrato, dicha forma de arco circular de dicho substrato es fijada.

3. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde, utilizando un substrato de fibra de refuerzo unidireccional dispuesto con dichas hebras de fibra de refuerzo a un ángulo de 30 grados o más y de 90 grados o menos con respecto a una

dirección longitudinal de dicho substrato, cuando dicho miembro flexible es deformado en dicha forma de arco circular, un intervalo entre dichas hebras de fibra de refuerzo adyacentes entre sí cambia al menos en una posición en una dirección longitudinal de dichas hebras de fibra de refuerzo mediante la contracción de un lado de radio interno de dicha forma de arco circular en una dirección circunferencial y/o mediante la expansión de un lado de radio externo de dicha forma de arco circular en una dirección circunferencial.

4. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 3, donde, utilizando un substrato de fibra de refuerzo unidireccional conformado mediante la conexión de dicho hebras de fibra de refuerzo entre sí con hilos auxiliares que se extienden en una dirección a través de dichas hebras de fibra de refuerzo donde un espacio entre dichas hebras de fibra de refuerzo satisface la siguiente ecuación, cuando dicho miembro flexible es deformado en dicha forma de arco circular, dicho intervalo entre dichas hebras de fibra de refuerzo se contrae mediante la contratación de un lado de radio interno de dicha forma de arco circular en una dirección circunferencial.

W1: Anchura de la hebra de fibra de refuerzo d: Separación entre las hebras de fibra de refuerzo r1: Radio interno de la forma de arco circular W2: Anchura del substrato de fibra de refuerzo unidireccional

5. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, donde, utilizando un substrato de fibra de refuerzo unidireccional dispuesto con las hebras de fibra de refuerzo en una dirección longitudinal de dicho substrato paralelas entre sí, cuando dicho miembro flexible es deformado en dicha forma de arco circular, dicho miembro flexible está deformado de manera que dichas hebras de fibra de refuerzo están mutuamente desplazadas en sus direcciones longitudinales en una condición de desplazamiento paralelo.

6. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde, cuando dicho miembro flexible es deformado en dicha

forma de arco circular, una placa de soporte que tiene una superficie plana está dispuesta en un lado de dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional, opuesto a un lado dotado con dicho miembro flexible, y dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional es pellizcado por dicho miembro flexible y dicha placa de soporte.

7. El proceso para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 6, donde una placa de atracción electrostática capaz de atraer un material objeto con electricidad estática es utilizada como dicha placa de soporte.

8. Un aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular

caracterizado por que dicho aparato es para deformar al menos una parte de un substrato de fibra de refuerzo 65 unidireccional en forma de tira conformado mediante la disposición de una pluralidad de hebras de fibra de refuerzo en una dirección paralelas entre sí, en una forma de arco circular, y dicho aparato comprende un miembro flexible que tiene una superficie de contacto plana con dicho substrato de fibra de refuerzo unidireccional, donde dicha superficie de contacto puede flexionarse desde un estado recto en una dirección longitudinal en una forma de arco circular en una dirección a lo largo de dicha superficie de contacto, un medio de estiramiento para estirar dicho

miembro flexible en dicha dirección longitudinal, y un medio que consigue la forma de arco circular para la realización de dicho miembro flexible en un estado de dicha forma de arco circular donde dicho miembro flexible comprende una pluralidad de pequeñas piezas alargadas capaces de variarse con posiciones mutuas que están dispuestas adyacentes entre sí.

9. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha superficie de contacto de dicho miembro flexible es conformada disponiendo una pluralidad de pequeñas piezas alargadas que se extienden en una dirección a través de una dirección longitudinal de dicha superficie de contacto paralelas entre sí a lo largo de dicha dirección longitudinal de dicha superficie de contacto, las direcciones longitudinales de las pequeñas piezas respectivas se establecen en ángulos de 30 grados o más y de 90 grados o menos con relación a dicha dirección longitudinal de dicha superficie de contacto, y las pequeñas piezas respectivas son proporcionadas de modo que sean capaces de girar una respecto a la otra o de manera que sean capaces de girar una respecto a la otra y moverse en relación la una a la otra en dichas direcciones longitudinales de las pequeñas piezas.

10. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 9, donde dicho miembro flexible comprende un miembro deformable capaz de ser recuperado en una forma recta desde una forma flexionada en una forma de arco circular, y dichas pequeñas piezas conectadas al mismo.

11. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 10, donde dichas pequeñas piezas están conectadas a dicho miembro deformable en una condición con una relación de posición constante.

12. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 10, donde dichas pequeñas piezas están conectadas a dicho miembro deformable en una condición libre de giro.

13. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, donde se proporciona un medio de regulación del paso de las pequeñas piezas para regular un paso entre las pequeñas piezas adyacentes en un valor predeterminado en una posición apropiada de una dirección longitudinal de la pequeña pieza en un estado donde dicho miembro flexible es flexionado en una forma de arco circular.

14. El aparato para la producción de un substrato de tira de fibra de refuerzo que tiene una parte en arco circular de acuerdo con la reivindicación 8, donde dicha superficie de contacto de dicho miembro flexible es conformada disponiendo una pluralidad de pequeñas piezas alargadas que se extienden en una dirección a lo largo de una dirección longitudinal de dicha superficie de contacto paralelas entre sí a lo largo de una dirección a través de dicha dirección longitudinal de dicha superficie de contacto, y las pequeñas piezas respectivas están constituidas de manera que sean capaces de deformarse en una forma de arco circular en una dirección a lo largo de dicha 45 superficie de contacto y son proporcionadas de manera que las pequeñas piezas adyacentes entre sí pueden moverse mutuamente en sus direcciones longitudinales en una condición de desplazamiento paralelo cuando son deformadas en dicha forma de arco circular.