Refuerzo con un núcleo de material expansible.

Un refuerzo (38) de núcleo alargado de sección transversal constante para formar un artículo moldeado compuesto,

el refuerzo comprende una envoltura (50) de fibras que dan resistencia que rodean un núcleo (52), caracterizado porque el núcleo es de material de celda cerrada que es expansible bajo presión reducida.

Refuerzo con un núcleo de material expansible La presente invención se refiere a un refuerzo con núcleo para elaborar una estructura compuesta y se relaciona particularmente, pero no exclusivamente, con la producción de estructuras de vehículos y similares.

Es conocido producir una estructura compuesta colocando una pluralidad de fibras sobre una primera porción de un molde que tiene una forma deseada e introduciendo un material de resina tanto durante el proceso de colocación o posteriormente con el fin de asegurar que las fibras sean unidas unas con otras y producir un componente de la forma deseada. También es conocido emplear un molde que tiene porciones interiores y exteriores las cuales, en el montaje, son usadas para definir la forma externa del componente a ser moldeado. Adicionalmente, es también conocido emplear una técnica de inyección en la cual se inyecta o arrastra resina dentro de la cavidad del molde durante el proceso de manufactura. Este paso de inyección facilita la impregnación del material de resina entre la estructura fibrosa y rellena la cavidad del molde de tal modo que defina exactamente la forma final del producto deseado.

Adicionalmente, el uso de fibras solo como refuerzo conducirá a una estructura densa y pesada. Se conoce que el refuerzo puede tomar la forma de un núcleo de espuma unido a una fibra de carbono de sección transversal constante que es de longitud indefinida y por lo tanto se puede alimentar al molde según se desee. Esto produce una relación de peso/resistencia más deseable. Sin embargo, pueden aun existir vacíos sustanciales entre tales refuerzos que se rellenaran con resina, y puede que no se alcance la relación de peso a resistencia deseada.

Se conoce un refuerzo de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, por ejemplo, del Documento US 4 399 992 y US 4 212 461.

Es un objeto de la presente invención reducir la masa de la estructura o el artículo moldeado compuesto.

De acuerdo con la presente invención se suministra un refuerzo y método de acuerdo con las reivindicaciones dependientes. Las realizaciones se definen en las reivindicaciones dependientes.

El resultado es una estructura celular en donde la resina curada encapsula las fibras de refuerzo de tal manera que dan una relación de masa a resistencia favorable por que la resina tiende a ser de mayor densidad que la fibra o, por supuesto, el núcleo de la espuma.

La resina se puede suministrar al pasarla hacia el molde (por ejemplo, mediante inyección, o mediante evacuación para arrastrar la resina hacia el molde) cuando se cierra el molde. De manera alternativa, se puede introducir la resina en el molde en la medida en que el refuerzo se alimenta al molde. Por ejemplo, la resina se puede alimentar al molde como un polvo en la medida en que el refuerzo se alimenta al molde. El polvo se puede entonces fusionar (por ejemplo, mediante un calentador de viaje) para evitar que este escape y/o se fije al refuerzo.

La presente invención se describirá ahora particularmente por vía de ejemplo solo con referencia a los dibujos que la acompañan en los cuales:

La Figura 1 es una proyección isométrica de una subestructura de un vehículo;

La Figura 2 es una representación esquemática de una estructura de molde;

Las Figuras 3A y 3B ilustran una posible disposición de articulación entre los segmentos de la estructura de molde en la vista superior y lateral respectivamente, en una posición abierta;

Las figuras 4A y 4B ilustran la disposición de las Figuras 3A y 3B en posición cerrada;

La Figura 5 ilustra una etapa de encapsulación con introducción de resina al interior de la estructura del molde;

La Figura 6 ilustra un nodo dentro de la estructura compuesta;

Las Figuras 7 y 8 ilustran en una vista lateral una máquina adecuada para establecer el refuerzo en una estructura de molde;

La Figura 9 es una vista frontal de una cabeza alimentadora de la máquina;

La Figura 10 es una vista lateral de la cabeza alimentadora de la máquina;

Las Figuras 11-18 ilustran varias etapas involucradas en la elaboración de una estructura moldeada;

Las Figuras 19-21 son secciones laterales a través de un molde que muestran etapas sucesivas de carga;

La Figura 22 es la misma después de la impregnación y curado; y

La Figura 23 es una vista en perspectiva y en sección de un compuesto preparado de acuerdo con el proceso.

En referencia ahora a los dibujos en general, pero particularmente a la Figura 1 se apreciará que la estructura compuesta tal como el marco 10 de espacio del vehículo es complejo y no es fácilmente elaborado. La estructura comprende un número de miembros 12 de marco que se encuentran en los nodos 13 y pueden incluir submontajes tales como la subsección 14 de triturado, y componentes tales como el miembro de refuerzo trasero ilustrado de manera general en 16. Adicionalmente, características tales como los puntos de montaje del miembro de bisagra, parachoques o suspensión, se pueden suministrar en otras posiciones sobre la estructura.

Si la estructura del marco va a ser integral se tendrá que utilizar parte del molde interno plegable (a ser descrito) ; sin embargo, si la estructura de marco se hace de dos partes que son imágenes espejo es decir (divididas a lo largo de su plano medio) se puede utilizar un molde tridimensional convencional. En el último caso la unión de las mitades separadas al agregar capas adicionales sobre la unión se puede lograr fácilmente y ser muy satisfactoria.

Una forma simplificada de la estructura de molde plegable adecuada para crear una estructura compuesta integral de la Figura 1 se muestras en la Figura 2. En la Figura 2 se apreciará que la estructura de molde comprende una pluralidad de segmentos 24 ligados de molde hembra cada uno de los cuales tiene una porción 26 de canal en la cual se pone el refuerzo durante el proceso de ensamblaje descrito en detalle posteriormente aquí. En la posición erguida los segmentos 24 de molde actúan para definir la forma del artículo deseado mientras en una segunda posición plegada, ellos actúan para permitir la remoción del artículo moldeado de este. Con el fin de facilitar el movimiento entre estas posiciones los segmentos se unen mediante una bolsa 28 de caucho de silicona reforzado que se puede inflar al introducir aire presurizado o cualquier otro fluido adecuado a través de la entrada 30, haciendo de esta manera que la bolsa se infle y mueva los segmentos 24 a su posición ensamblada. El plegado de los segmentos de molde se logra al retirar el aire u otro fluido proveniente de la bolsa al liberarlos simplemente de esta o al retirarlo positivamente. Por su puesto, la forma del molde aquí, un simple ovoide, no se corresponde con la forma necesaria del marco 10. Este es dado solo por vía de ilustración.

En relación ahora más particularmente a las Figuras 3 y 4, los segmentos 24 se unen por medio de medios de bisagra mostrados de manera general en 32. En el ejemplo particular los medios de bisagra comprenden un miembro de red flexible que tienen una primera porción 32a unida de manera fija a la primera porción 24a de segmento y la segunda porción 32b se une de manera fija a una porción 24b de segmento adyacente. La porción 32 de red flexible ubica cada segmento 24 con relación a su vecino mientras que suministra suficiente flexibilidad a los segmentos para moverse entre sus dos posiciones. En una disposición simplificada los medios de bisagra pueden comprender un material flexible que forma una bolsa 28 que se presuriza. También se muestra en las Figuras 3 y 4 los medios de ubicación en la forma de, por ejemplo, pasadores 34 ahusados y los huecos 36 asociados suministrados sobre las porciones 38a, 38b de reborde adyacente de los segmentos 24a, 24b de molde adyacente. La operación de los medios 28 de presurización originará que los segmentos con bisagra se muevan hacia una relación que asegura unos con los otros en vista del hecho de que se aplicará una fuerza de presión en la dirección de las flechas F de las Figuras 3 y 4. La fuerza origina que los segmentos se articulen en relación el uno con el otro en su posición cerrada y asegure la seguridad de la unión con bisagra.

Los segmentos 24, una vez erguidos actúan para definir una estructura de molde sobre la cual se puede poner el material compuesto, como se describirá posteriormente.

Las etapas de cierre e inyección se ilustran mediante referencia a la Figura 5 en la cual se apreciará que la segunda parte 40 del molde es llevada para incluir el material 38 establecido y este se asegura luego en posición mediante cualquier medio adecuado. Se apreciará que mientras la Figura 5 ilustra un... [Seguir leyendo]

1. Un refuerzo (38) de núcleo alargado de sección transversal constante para formar un artículo moldeado compuesto, el

refuerzo comprende una envoltura (50) de fibras que dan resistencia que rodean un núcleo (52) , caracterizado porque el núcleo es de material de celda cerrada que es expansible bajo presión reducida.

2. Un refuerzo de núcleo de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual las fibras son fibras de carbono.

3. Un refuerzo de núcleo de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual la envoltura (50) de fibras que dan resistencia tiene estructuras trenzadas.

4. Un método de moldear un artículo compuesto que comprende poner en un molde (24) , al menos, una longitud de un refuerzo (38) de núcleo alargado de sección transversal constante que comprende una envoltura (50) de fibras que dan resistencia que rodean un núcleo (52) de material expansible, y cerrar el molde, caracterizado por las etapas de reducir la presión en el molde para originar expansión del refuerzo que comprende un núcleo de material de celda cerrada para reducir el espacio vacío dentro y alrededor del refuerzo (38) , y curar la resina depositada alrededor del refuerzo.

5. Un método de acuerdo con la reivindicación 4 y que comprende la etapa, después de cerrar el molde, de pasar la resina 20 hacia el molde.