Infusión de resina de piezas compuestas usando una chapa metálica perforada.

Aparato para fabricar piezas compuestas infundidas con resina,

que comprende:

una chapa metálica (26) que tiene perforaciones (48) en su interior para controlar el flujo de resina a través de un componente (24) durante la infusión de resina, estando caracterizado el aparato por:

la chapa metálica que tiene áreas con diseño (75) que tiene perforaciones (48) y otras áreas (77) que tienen perforaciones (48), donde las áreas con diseño (75) de la chapa metálica tienen una densidad de perforación que es mayor que la de otras áreas (77) de la chapa metálica, de manera que esta variación de densidad da como resultado una variación de la permeabilidad de la chapa metálica (26).

Infusión de resina de piezas compuestas usando una chapa metálica perforada

Campo técnico

Esta divulgación se refiere, en general, a la fabricación de estructuras compuestas, especialmente usando técnicas de infusión de resina, y trata más particularmente de una chapa metálica perforada para optimizar el flujo de resina a través de un componente de fibra.

Antecedentes

Una técnica para fabricar piezas compuestas implica infundir un componente de fibra seca con resina usando un proceso denominado infusión de resina. En una variación de este proceso, denominado infusión de resina asistida por vacío, después de que el componente de fibra se embolse al vacío sobre una herramienta, se provoca un que tanto compacta el componente de fibra como dirige la resina a través del componente para producir una pieza infundida con resina, compactada.

El documento US 4.942.013 desvela un proceso y sistema para impregnación al vacío de un refuerzo de fibra, tal como una tela de carbono, con una resina para producir un material compuesto de resina-fibra. La resina líquida entra en una disposición o sistema que comprende una capa de refuerzo de fibra sobre una herramienta o molde y se dirige mediante un sistema de trayectorias de flujo para impregnar la capa de refuerzo de fibra uniformemente a través de la anchura de la misma y a lo largo de la longitud de la capa de refuerzo de fibra. De acuerdo con una realización, una capa de refuerzo de fibra, por ejemplo, de tela de carbono se coloca sobre una herramienta. Una película de división porosa se aplica sobre la capa de refuerzo de fibra y una capa de purga, por ejemplo, de fibra de vidrio, se aplica sobre la película de división. Una película no porosa se coloca sobre la capa de purga, una tela transpirable, por ejemplo de fibra de vidrio, se aplica después sobre la película no porosa y una bolsa de vacío se coloca sobre todo el conjunto y se sella a la superficie del molde. Se alimenta resina líquida al conjunto dentro de la bolsa de vacío. Un medio dispersor de resina, por ejemplo, una tira transversal de tela de fibra de vidrio, o un medio mecánico, tal como un tubo acanalado, recibe la resina líquida y la distribuye inicialmente a través del panel adyacente a un extremo de la capa de refuerzo después de que se ha aplicado vacío al conjunto. La resina líquida se dirige a través de la tela de purga y a través de la capa de fibra de refuerzo desde un extremo al opuesto de la misma para impregnar completamente la misma. El sistema de resina está diseñado de manera que comenzará a gelificar cuando la resina líquida ha impregnado completamente la capa de refuerzo de fibra.

El documento WO 2006/096647 divulga un método de fabricación de una mesa de marcación. Se interpone una estructura de espuma entre un conjunto base y un conjunto superior para formar una estructura compuesta. El conjunto base incluye una primera estructura de fibra de carbono segmentada en su interior y el conjunto superior incluye una segunda estructura de fibra de carbono segmentada en su interior. Después se coloca una placa metálica adyacente a la estructura compuesta. La placa metálica incluye una pluralidad de aberturas en la placa metálica. Posteriormente, se genera un vacío cerca de la estructura compuesta. Se dirige una resina a través de la pluralidad de aberturas de la placa metálica usando el vacío generado hasta que la estructura compuesta se infunde con la resina. La placa metálica se retira de la estructura compuesta adyacente y la estructura compuesta infundida con resina se cuece en el horno. Después se fabrica la mesa de marcación.

El documento US 2003/0025231 divulga un aparato para fabricar estructuras de plástico reforzado con fibra. El aparato incluye una superficie del molde sobre la cual puede estar soportado un conjunto de una o más capas de un material fibroso y sobre la cual puede colocarse una lámina externa impermeable a fluidos con un puerto de entrada y que tiene sus bordes marginalmente sellados sobre la superficie del molde para formar una cámara. Se conecta una salida de vacío a la cámara para crear un vacío desde la misma. Se coloca un sistema de distribución de resina entre el conjunto y la lámina impermeable a fluidos. El sistema de distribución de resina incluye una lámina de distribución para recibir la resina desde el puerto de entrada y al menos una línea de distribución de resina plana conectada al puerto de entrada.

Un artículo de FC Campbell en "Manufacturing Processes for Advanced Composites" publicado el 18 de diciembre de 2003 por Elsivier, páginas 128 y 129, divulga el uso de placas metálicas para proporcionar acabados de superficie mejorados. Este documento divulga que es importante que la placa metálica sea suficientemente flexible para que no ocurra unión de superficie local. También se divulga que las placas metálicas pueden estar perforadas para permitir la evacuación de aire y, en algunos casos, el purgado de resina.

El proceso de infusión de resina puede presentar diversos problemas en algunas aplicaciones. Uno de estos problemas implica la necesidad de usar una capa desprendible que puede tener tendencia a restringir el flujo de resina desde la fuente de resina hasta el componente que se está infundiendo. Otro problema se refiere a las dificultades para adaptar el flujo de resina a través del área del componente debido al hecho de que el medio de 65 distribución de resina tiende a distribuir la resina uniformemente a través del área del componente de fibra. Esta uniformidad del flujo de resina puede dar como resultado el "aislamiento" de ciertas áreas del componente, en ocasiones denominado "privación de resina" provocadas por áreas infundidas con resina que aíslan áreas secas adyacentes de trayectorias de vacío activas. Otro problema implica la necesidad de localizar componentes de suministro de resina tales como canales, tubos y canalizaciones del componente de fibra de manera que no dejen ninguna marca sobre la pieza infundida. La localización de estos componentes de suministro de resina fuera del componente de fibra puede limitar el suministro de resina, puede aumentar las distancias de infusión y puede aumentar el tiempo de infusión a la vez que restringe la optimización del suministro de resina para un componente particular.

Otro problema más con los procesos de infusión de resina existentes resulta de la necesidad de colocar una capa desprendible flexible y un medio de distribución de resina flexible en contacto con el componente de fibra. Este contacto directo puede dar como resultado un acabado superficial relativamente rugoso sobre la pieza, comúnmente conocido como acabado del lado de la bolsa, que puede ser inaceptable en aplicaciones donde se requiere un acabado superficial suave, tal como en aplicaciones en aeronaves, que requieren un acabado superficial aerodinámico.

Otro problema surge en relación con la infusión de componentes integrados que comprenden múltiples piezas. En el caso de componentes integrados, las técnicas de infusión previas que usaban herramientas sencillas requerían una disposición compleja de bolsas y/o consumibles, mientras que aquellas que se usaban una disposición sencilla de bolsas/consumibles requerían herramientas complejas.

Por consiguiente, hay una necesidad de un método y aparato para infusión de resina que pueda eliminar la necesidad de una capa desprendible a la vez que permite la optimización del suministro de resina a través del área del componente de fibra, controlando así la cantidad de resina suministrada a las regiones particulares en el componente. Hay también necesidad de un aparato de infusión de resina que aumente la flexibilidad de las herramientas localizando el hardware de suministro de resina directamente encima del componente que se va a infundir, sin provocar marcas en la pieza mientras se proporciona un acabado suave de la pieza curada.

Sumario

De acuerdo con la presente invención se proporciona un aparato para fabricar piezas compuestas infundidas con resina y un método de fabricación de piezas compuestas infundidas con resina de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Las realizaciones divulgadas proporcionan un método y aparato para infusión de resina que posibilita un suministro de resina preciso y personalizado a un componente de fibra, dando como resultado tiempos de infusión reducidos mientras que simultáneamente proporciona un acabado superficial aerodinámico y suave en el lado de la bolsa del componente y posibilita el uso de una herramienta simplificada para componentes complejos. La fiabilidad de infusión exitosa de las piezas puede mejorarse, lo que puede reducir la reelaboración y reparación de desechos. El método y aparato simplifica... [Seguir leyendo]

1. Aparato para fabricar piezas compuestas infundidas con resina, que comprende:

una chapa metálica (26) que tiene perforaciones (48) en su interior para controlar el flujo de resina a través de un componente (24) durante la infusión de resina, estando caracterizado el aparato por:

la chapa metálica que tiene áreas con diseño (75) que tiene perforaciones (48) y otras áreas (77) que tienen perforaciones (48) , donde las áreas con diseño (75) de la chapa metálica tienen una densidad de perforación 10 que es mayor que la de otras áreas (77) de la chapa metálica, de manera que esta variación de densidad da como resultado una variación de la permeabilidad de la chapa metálica (26) .

2. El aparato de la reivindicación 1, donde las perforaciones (48) tienen una sección transversal ahusada.

3. El aparato de la reivindicación 1, donde la chapa metálica generalmente es rígida.

4. El aparato de la reivindicación 1, donde la chapa metálica comprende además al menos un área que no contiene ninguna perforación.

5. El aparato de la reivindicación 1, donde el tamaño de algunas de las perforaciones es mayor que el de otras perforaciones.

6. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

un medio de distribución de resina que cubre la chapa metálica (24) para distribuir la resina sobre la chapa metálica.

7. El aparato de la reivindicación 1, que comprende adicionalmente: 30 una capa desprendible entre el componente (24) y la chapa metálica (26) .

8. Un método para fabricar piezas compuestas infundidas con resina, que comprende:

colocar un componente de fibra (24) sobre una herramienta;

colocar una chapa metálica que tiene áreas con diseño (75) que tiene perforaciones (48) y otras áreas (77) que tienen perforaciones (48) , donde las áreas con diseño (75) de la chapa metálica tienen una densidad de perforación que es mayor que la de otras áreas (77) de la chapa metálica, de manera que esta variación en la densidad da como resultado una variación de la permeabilidad de la chapa metálica (26) ; y infundir el componente con resina a través de las perforaciones (48) en la chapa metálica de manera que se proporciona un mayor suministro de resina a la porción del componente (24) por debajo de las áreas con diseño (75) y se proporciona un menor suministro de resina a la porción del componente (24) por debajo de las otras áreas (77) .

9. El método de la reivindicación 8, que incluye controlar adicionalmente la infusión del componente controlando el 45 tamaño de las perforaciones.

10. El método de la reivindicación 8, que incluye adicionalmente colocar una capa desprendible entre la chapa metálica (26) y el componente (24) .

11. El método de la reivindicación 8, que incluye adicionalmente colocar un medio de distribución de resina sobre la chapa metálica (26) .

12. El método de la reivindicación 8, que incluye adicionalmente: 55 hacer fluir la resina sobre la chapa metálica (26) en una localización generalmente central de la chapa metálica.

13. El método de la reivindicación 8, que incluye adicionalmente:

controlar el flujo de resina hacia el componente usando la chapa metálica (26) . 60