Herramienta y procedimiento para fabricar una herramienta, en particular para fabricar componentes reforzados con fibra.

Herramienta (1) para fabricar componentes (2) reforzados con fibra,

que comprende una carcasa de herramienta (3) con una cara superior (4) para conformar el componente (2) reforzado con fibra y con una cara inferior (5), caracterizada porque la carcasa de herramienta (3) que está fabricada en un procedimiento de fundición, y que consiste en por lo menos dos segmentos (11) está configurada de forma dimensionalmente estable, para lo cual la carcasa de herramienta (3) presenta una estructura de nervaduras conformada en la cara inferior.

Herramienta y procedimiento para fabricar una herramienta, en particular para fabricar componentes reforzados con fibra.

La invención se refiere a una herramienta que es adecuada para la fabricación de componentes reforzados con fibra, así como a un procedimiento para fabricar una herramienta de este tipo. En particular, se utiliza una herramienta según la invención en la fabricación de componentes reforzados con fibra de carbono (CFK) o similares, en los que se disponen en la herramienta capas o esterillas que consisten en fibras de refuerzo, después de lo cual las esterillas o las capas provistas de fibras de refuerzo se impregnan con una resina, que se endurece bajo la acción del calor.

Por el documento DE 100 13 409 C1 se ha dado a conocer un procedimiento para fabricar componentes de plástico reforzados con fibra, en el que un semiproducto compuesto de fibras se dispone sobre una superficie de una herramienta y en el que la herramienta se sella con una lámina. Desde el espacio entre la lámina y la superficie de la herramienta se evacúa el aire y se inyecta un material de matriz (resina) en el espacio intermedio. Por medio del vacío formado, el material de matriz (resina) se distribuye en el espacio intermedio entre la superficie de la herramienta y la lámina. A continuación, la herramienta se coloca en un horno a la temperatura de reacción deseada, se endurece la resina y se configura la forma predeterminada por la herramienta en el componente reforzado con fibra. Después del endurecimiento realizado, puede extraerse el componente. El procedimiento conocido es adecuado también para la fabricación de componentes reforzados con fibra de gran superficie.

No obstante, una dificultad es la fabricación de una herramienta de ajuste exacto que garantice las desviaciones de forma deseadas de un componente tridimensional terminado.

Para fabricar componentes reforzados con fibra según un procedimiento de este tipo, se utilizan frecuentemente en el estado de la técnica herramientas en las que la carcasa de herramienta para la conformación consiste en un plástico reforzado con fibra que se fabrica por medio de un molde primitivo. La estabilidad de forma se obtiene por medio de una infraestructura compuesta de una pluralidad de perfiles de acero tubulares. Una herramienta de este tipo para la fabricación de componentes reforzados con fibra es eficaz en la fabricación de pequeños números de unidades. No obstante, es desventajoso que la estabilidad de forma de la carcasa del molde esté limitada solamente por diferentes dilataciones de la carcasa del molde, que es de plástico reforzado con fibra, y de la infraestructura de acero. Resulta de ello que sólo puede fabricarse con un molde un número reducido de componentes reforzados con fibra antes de que dicho molde Deba sustituirse.

Además, se ha dado a conocer en el estado de la técnica una herramienta en la que se sueldan placas individuales sobre un armazón de base de acero hasta que se origina el molde deseado mediante una pluralidad de placas soldadas. Por ejemplo, una herramienta de este tipo puede constar de acero de FeNi 36 (Invar) , un acero especial que presenta una pequeña dilatación térmica, pero que también es difícil de mecanizar con arranque de virutas, de lo que resultan costes elevados de semiproducto y herramienta. Con una herramienta de este tipo es posible una elevada producción con una herramienta, pero la pequeña conductividad térmica y la elevada capacidad térmica dificultan el proceso de conformación y reducen la producción.

Por tanto, ante el estado de la técnica descrito, el problema de la presente invención es proporcionar una herramienta destinada en particular a la fabricación de componentes reforzados con fibra y un procedimiento para fabricar una herramienta de este tipo, con los que sea posible una elevada tasa de fabricación mientras que, simultáneamente, sea posible una elevada exactitud y, en particular también, una producción económica incluso con elevados números de unidades.

Se ha dado a conocer, entre otros, por el documento JP 2005 329 555 un denominado molde de fundición clásico en el que el componente se forma por medio de la cavidad rodeada por dos elementos de molde de fundición en la que se inyecta plástico. Los moldes de fundición de este tipo no son adecuados para conformar componentes reforzados con fibra, ya que estos no pueden posicionarse entre dos elementos de molde de fundición.

Además, se ha dado a conocer por el documento EP 807 504 una herramienta de moldeo para componentes reforzados con fibra cuya superficie determinante de la forma del componente está configurada de una pieza. Las estructuras de este tipo tienen la desventaja de que no se garantiza una evacuación de calor uniforme y continua.

Este problema se resuelve por una herramienta con las características de la reivindicación 1 y por un procedimiento para fabricar una herramienta con las características de la reivindicación 12. Perfeccionamientos preferidos de la invención son objeto de las respectivas reivindicaciones subordinadas. Otras ventajas y características de la invención resultan de la descripción del ejemplo de realización.

La herramienta según la invención sirve para fabricar componentes reforzados con fibra y comprende por lo menos una carcasa de herramienta con una cara superior para conformar el componente reforzado con fibras y una cara inferior. La carcasa de carcasa de herramienta está configurada sustancialmente de forma dimensionalmente estable, para lo que la carcasa de herramienta presenta una estructura de nervaduras conformada en la cara inferior.

La herramienta según la invención tiene varias ventajas. Una ventaja considerable de la herramienta según la invención es que existe una elevada estabilidad de forma, con lo que pueden fabricarse componentes reforzados con fibra reproducibles y de alta calidad. Gracias a la estabilidad de forma de la carcasa de herramienta es condicionalmente posible producir con una herramienta una pluralidad de componentes reforzados con fibra sin que disminuya la calidad de los componentes.

Con la carcasa de herramienta según la invención se puede mejorar considerablemente la exactitud de fabricación. En particular, gracias a la formación de la estructura de nervaduras conformada puede lograrse una influencia selectiva del comportamiento de dilatación de la herramienta durante la acción del calor. Dado que el endurecimiento del componente reforzado con fibra se realiza regularmente a temperaturas elevadas, que pueden ascender, por ejemplo, a 180º, la dilatación térmica de la herramienta provoca en el estado de la técnica una calidad de fabricación inexacta del componente reforzado con fibra. En contraposición a ello, se logra según la invención una homogeneidad elevada de la dilatación térmica debido a la estructura de nervaduras conformada. Además, se calcula y se determina previamente la dilatación térmica local de modo que se realice una corrección de la dilatación térmica para compensar así de antemano la dilatación térmica.

Dado que puede utilizarse la herramienta para la fabricación de una pluralidad de componentes reforzados con fibra, los costes de herramienta por componente fabricado son pequeños.

En un perfeccionamiento preferido de la invención, la estructura de nervaduras comprende una pluralidad de nervaduras de refuerzo que presentan el mismo coeficiente de dilatación térmica que la carcasa de la herramienta y que, en particular, constan de sustancialmente el mismo material. En particular, la herramienta consta de un acero y, en particular, de un acero hermético al gas o bien esencialmente hermético al gas.

Una herramienta con una pluralidad de nervaduras de refuerzo en la cara inferior, siendo las nervaduras de refuerzo y la carcasa de herramienta del mismo material, es muy ventajosa, ya que, debido a la dilatación a temperaturas relativamente altas, resultan condiciones definidas que pueden ser influenciadas sustancialmente por la estructura tridimensional de las nervaduras de refuerzo. Gracias a una elección adecuada de los recorridos y las secciones transversales de las nervaduras de refuerzo, puede influirse en la dilatación de manera selectiva.

En particular, la estructura de nervaduras está configurada de una pieza con la carcasa de herramienta de modo que exista una carcasa de herramienta homogénea cuyo comportamiento de dilatación térmica es predecible y calculable.

Preferentemente, la carcasa de herramienta consiste en un material fundido que se mecaniza posteriormente por ambas caras. En particular, la carcasa de herramienta consiste preferentemente en acero fundido. Un acero fundido hermético al aire y, en particular, esencialmente... [Seguir leyendo]

1. Herramienta (1) para fabricar componentes (2) reforzados con fibra, que comprende una carcasa de herramienta (3) con una cara superior (4) para conformar el componente (2) reforzado con fibra y con una cara inferior (5) , caracterizada porque la carcasa de herramienta (3) que está fabricada en un procedimiento de fundición, y que consiste en por lo menos dos segmentos (11) está configurada de forma dimensionalmente estable, para lo cual la carcasa de herramienta (3) presenta una estructura de nervaduras conformada en la cara inferior.

2. Herramienta (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque la estructura de nervaduras (6) comprende una pluralidad de nervaduras de refuerzo (7) , que presentan el mismo coeficiente de dilatación térmica que la carcasa de herramienta (3) y que en particular son esencialmente del mismo material.

3. Herramienta (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada porque la estructura de nervaduras (6) está configurada de una sola pieza con la carcasa de herramienta (3) .

4. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa de herramienta (3) es de fundición y es posteriormente mecanizada por ambas caras y, en particular, consiste en acero fundido.

5. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque un espesor de pared (8) de la carcasa de herramienta (3) y de las nervaduras de refuerzo (7) es constante esencialmente en toda la carcasa de herramienta (3) .

6. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el espesor de pared (8) de la carcasa de herramienta (3) es inferior a 30 mm y, en particular, está comprendido entre aproximadamente 5 mm y 20 mm, presentando preferentemente una altura (9) de las nervaduras de refuerzo (7) comprendida entre 5 mm y 100 mm.

7. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque una estructura (10) de las nervaduras de refuerzo (7) está configurada en forma rectangular, redondeada, triangular, poligonal o alveolar.

8. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la carcasa de herramienta (3) consiste por lo menos en uno o varios segmentos separados (11) , que en particular están unidos entre sí de forma hermética al aire y preferentemente de forma hermética al vacío.

9. Herramienta (1) según la reivindicación 8, caracterizada porque los segmentos (11) están soldados en la cara superior (4) .

10. Herramienta (1) según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque los segmentos (11) están unidos entre sí en la cara inferior (5) en arrastre de forma.

11. Herramienta (1) según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en una zona de borde (15) sobre la cara superior (4) , está prevista una acanaladura de alojamiento (16) , que sirve para alojar un canal de resina o un canal de vacío (17) .

12. Procedimiento para fabricar una herramienta (1) , en particular para fabricar componentes reforzados con fibra (2) , en el que una carcasa de herramienta (3) es fabricada mediante un procedimiento de fundición, y en el que tanto la cara superior (4) prevista para conformar el componente reforzado con fibra (2) , como la cara inferior opuesta (5) son mecanizadas tras el procedimiento de fundición, para formar una estructura de nervaduras (6) con una pluralidad de nervaduras de refuerzo en la cara inferior (5) , con el fin de formar una carcasa de herramienta (3) dimensionalmente estable.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la carcasa de herramienta (3) está formada por al menos dos segmentos separados (11) , los cuales están soldados en la cara superior (4) y están unidos entre sí en la cara inferior (5) en arrastre de forma.