Dispositivo conductor de fibras y uso del mismo.

Dispositivo conductor de fibras para conducir una pluralidad de fibras (33) de un haz (30) de fibras a transportar por un dispositivo transportador de fibras,

con

una entrada en la que las fibras (33) a transportar se introducen en una dirección (V) de avance de las fibras,

una salida, a partir de la cual se extraen las fibras (33) a transportar en la dirección (V) de avance de las fibras, y

una cadena (52) conductora de fibras, que conecta la entrada con la salida y en la que las fibras (33) a transportar son conducidas en la dirección (V) de avance de las fibras por medio de árboles (52w) apoyados rotativamente o por medio de cilindros (52r) apoyados rotativamente de modo mutuamente independiente, de tal manera que la distancia entre árboles (52w)/cilindros (52r) adyacentes permanezca constante en caso de flexión de la cadena conductora de fibras.

Dispositivo conductor de fibras y uso del mismo.

La presente invención se refiere a un dispositivo conductor de fibras y a un uso de un dispositivo conductor de fibras y a un dispositivo para la constitución de una preforma tridimensional para un elemento constructivo a partir de un 5 material compuesto de fibras.

Materiales combinados de fibras se emplean frecuentemente en construcciones ligeras debido a sus propiedades materiales. Para la elaboración de elementos constructivos de materiales combinados de fibras existen una multiplicidad de diferentes procedimientos de elaboración, que se diferencian, sobre todo, en los productos semiacabados manufacturados (modelos de materias primas prefabricados) . En el campo de los materiales 10 combinados de fibras, se diferencia, en general, entre productos semiacabados previamente impregnados de resina, también llamados "prepreg", derivado de "preimpregnado", y productos semiacabados secos. El material de partida para ambos tipos de productos semiacabados para materiales combinados de fibras se llaman también "rovings". Un "roving" es un hilo, que se compone de una multiplicidad de filamentos del material de la fibra, que se podría denominar como las propias fibras. Para materiales combinados de fibras, se utilizan preferiblemente fibras de 15 carbono, también llamadas fibras de carbón, fibras de vidrio, fibras de aramida, etc. Dicho "roving" puede estar compuesto de algunos filamentos, por ejemplo, de 8 o 10, hasta de, por ejemplo, 50.000 filamentos o más. En esta solicitud, el concepto de fibra designa un "roving", excepto cuando se hace expresamente referencia a filamentos individuales.

Los llamados "prepregs" pueden elaborarse de diferentes tipos y maneras. Por ejemplo, pueden impregnarse 20 productos semiacabados de fibras secos con una resina durómera, que a temperatura ambiente presentan una consistencia pegajosa, muy viscosa. También existen productos semiacabados de fibras, que están impregnados de una matriz de resina de un plástico termoplástico. Ambas formas se designan en esta solicitud como "prepregs".

Estos productos semiacabados pueden presentarse como fibras unidireccionales, la mayoría paralelas, también llamadas "prepregs UD", o también llamados "prepreg tejido". 25

También hay diversas formas de los productos semiacabados secos en el estado actual de la técnica. Un tipo importante de productos semiacabados secos es, junto a los tejidos, el de las mallas, que constan, por lo general, como mallas multiaxiales (MAG) de varias capas superpuestas de fibras con diferentes orientaciones, que se mantienen unidas, por ejemplo, por cosido o mediante un adhesivo llamado aglutinante. Se pueden fabricar mallas multiaxiales unidireccionales (UD) , biaxiales, por ejemplo, de dos capas, triaxiales, por ejemplo, de tres capas, con 30 cuatro ejes, por ejemplo, de cuatro capas y así sucesivamente, es decir, con el correspondiente número de diversas capas orientadas de forma diferente. Otros productos semiacabados secos son géneros de punto, trenzados, géneros de trama, textiles de banda estrecha y "rovings". Los "rovings" representan el material de partida para todos los productos semiacabados. El material combinado de fibras para un elemento constructivo compuesto de fibras presenta siempre los dos componentes fibra reforzante y matriz (resina) . Los dos componentes fibra reforzante y 35 matriz (resina) deben reunirse conjuntamente en los procesos de fabricación.

En el caso de los "prepregs", es decir, de los productos semiacabados con revestimientos durómeros y termoplásticos, impregnaciones, etc., las fibras reforzantes y la matriz quedan en forma ya mezclada. En el caso de los "prepregs", la matriz se endurece, tras las etapas de elaboración conformantes que dan lugar a la deseada geometría del elemento constructivo, en un autoclave bajo temperatura y/o presión. 40

En el caso de las llamadas preformas ("preforming") , se elabora una preforma ("preform") utilizando productos semiacabados secos con la geometría deseada del elemento constructivo. La impregnación con, por ejemplo, la resina durómera se lleva a cabo después, mediante un proceso de inyección o un procedimiento de infusión. Al mismo tiempo, se comprime la resina bajo sobrepresión en el producto semiacabado seco con la geometría del elemento constructivo o se infiltra utilizando depresión en el producto semiacabado, que se encuentra en la 45 geometría del elemento constructivo.

Se pueden diferenciar, pues, en el estado actual de la técnica, tres procedimientos de elaboración habituales para elementos constructivos tridimensionales de materiales combinados de fibras. En primer lugar, el preformado ("preforming") , en el cual se construye una preforma del elemento constructivo ("preform") por capas a base de recortes de tejido y/o de mallas multiaxiales y, seguidamente, se impregna de resina en un molde y se endurece. En 50 segundo lugar, la elaboración del elemento constructivo a base de recortes de "prepreg", que se disponen por capas en un molde, y posteriormente se endurecen. En tercer lugar, el procedimiento de tendido de fibras, en el que se tienden una o varias fibras, por ejemplo, de forma automática sobre un molde. Además, se pueden utilizar fibras "prepreg", tal como se muestra en el documento US 5.645.677 (corresponde al EP 626 252 A) . En el procedimiento de tendido de fibras, también se conoce utilizar "rovings" secos. Una fijación continua de las fibras sobre el molde 55 tiene lugar además bien sea con ayuda de aglutinantes o bien se impregnan las fibras directamente de resina antes del tendido en el cabezal de tendido, tal como se ha revelado en el documento US 2009/0229760 A1.

A partir del documento WO 2009/124724 A1, se conoce un procedimiento para elaborar un elemento constructivo FVW/FVK de "rovings" con un útil de moldeo y un útil de moldeo para llevar a cabo el procedimiento, en el que se implanta un "roving" en la superficie del molde de un útil de moldeo tendiendo el "roving" mediante un dispositivo de aplicación bajo tracción entre dispositivos de reenvío con orientaciones prefijadas. A partir del documento DE 30 03 666 A1, se conocen una malla para elaborar un refuerzo en elementos constructivos, consistentes básicamente en 5 superficies, y un dispositivo para elaborarla, en el que se deposita un "roving" en una superficie, configurada básicamente en forma de placa, y se reenvía mediante un elemento de reenvío de hilos configurado como espiga, perno o similar. A partir del documento EP 1 584 462 A2, se conoce un procedimiento de elaboración de una preforma para una pieza estructural de un avión hecha de material combinado, en el que se tiende un "roving" en un plano bidimensional y se fija entre el punto de partida y el punto final mediante cosido, y se obtiene la forma 10 tridimensional de un elemento constructivo por medio de una etapa de conformación intercalada posteriormente. A partir del documento DE 10 2008 019 147 A1, se conoce un procedimiento para elaborar preformas de fibras para elementos constructivos de material combinado, en el que se tienden "rovings" de fibras secos sobre un contorno geométrico, donde los "rovings" de fibras se proveen de un aglutinante como un aglutinante termoplástico, en una etapa del procedimiento anterior al tendido, y se combinan con la superficie del contorno o bien con "rovings" de 15 fibras ya tendidos, activando el aglutinante. Seguidamente, se separan los "rovings" de fibras mediante una unidad separadora. El documento DE 100 05 202 A1 revela la elaboración de productos semiacabados estructurales de refuerzo para materiales combinados de fibras, en los que se troquelan o se cortan las preformas.

Todos estos procedimientos no son satisfactorios desde el punto de vista de la elaboración de elementos constructivos de materiales combinados de fibras. Hay diferentes inconvenientes como, por ejemplo, gran proporción 20 de recortes de productos semiacabados originales y/o elevada proporción de trabajo manual y/o bajas velocidades de producción al automatizar y/o problemas con la impregnación de la matriz.

Es, por ello, una misión de la invención proporcionar una técnica mejorada para elaborar preformas tridimensionales para elementos constructivos de materiales combinados de fibras.

Esa misión se resuelve mediante un procedimiento para la conducción de fibras según la reivindicación 1 o bien con 25 un uso según la reivindicación 4 o bien con un dispositivo según la reivindicación 5.

Se dan perfeccionamientos de la invención en las reivindicaciones subordinadas.

Otras características y utilidades se obtienen de la descripción de ejemplos de realización a base de las figuras. En las figuras se muestra:

Figura 1 una vista en perspectiva de un soporte... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo conductor de fibras para conducir una pluralidad de fibras (33) de un haz (30) de fibras a transportar por un dispositivo transportador de fibras, con una entrada en la que las fibras (33) a transportar se introducen en una dirección (V) de avance de las fibras, una salida, a partir de la cual se extraen las fibras (33) a transportar en la dirección (V) de avance de las fibras, y 5

una cadena (52) conductora de fibras, que conecta la entrada con la salida y en la que las fibras (33) a transportar son conducidas en la dirección (V) de avance de las fibras por medio de árboles (52w) apoyados rotativamente o por medio de cilindros (52r) apoyados rotativamente de modo mutuamente independiente, de tal manera que la distancia entre árboles (52w) /cilindros (52r) adyacentes permanezca constante en caso de flexión de la cadena conductora de fibras. 10

2. Dispositivo conductor de fibras según la reivindicación 1, en el que la cadena (52) conductora de fibras presenta una multiplicidad de segmentos (52s) de cadena, que están mutuamente unidos en la cadena conductora de fibras de tal modo que segmentos adyacentes puedan girar uno respecto del otro alrededor de un eje (A) , y los árboles (52w) apoyados rotativamente o los cilindros (52r) apoyados rotativamente están dispuestos respectivamente en la dirección axial de los ejes (A) alrededor y rotativamente alrededor de los mismos. 15

3. Dispositivo conductor de fibras según la reivindicación 1 o 2, en el que la cadena conductora de fibras está adaptada para permitir una torsión alrededor del eje longitudinal de la cadena conductora de fibras.

4. Uso de un dispositivo conductor de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, de modo que las fibras (33) del haz (30) de fibras son conducidas, visto en planta sobre el haz de fibras en la dirección (V) de avance de las fibras, de manera alternante por debajo y por encima de los árboles (52w) o bien cilindros (52r) . 20

5. Dispositivo para la construcción de una preforma (31) tridimensional para un elemento constructivo de un material compuesto de fibras, con

un soporte (40) de la pieza a trabajar con una forma que se adapta a la configuración tridimensional de la preforma (31) ,

un cabezal (20) de tendido para tender simultáneamente un haz (30) de fibras con una multiplicidad de fibras (33) 25 secas sobre el soporte (40) de la pieza a trabajar, un dispositivo para la conducción de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, un dispositivo de fijación marginal para fijar las fibras (33) al borde (42) del soporte (40) de la pieza a trabajar,

un dispositivo de corte (21) de fibras para cortar las fibras, y un dispositivo de transferencia para transferir la preforma (31) tridimensional del soporte (40) de la pieza a trabajar a 30 una siguiente etapa de producción, en que el cabezal (20) de tendido está unido con la salida del dispositivo conductor de fibras (52) y el haz (30) de fibras es aportado a través de este dispositivo conductor de fibras.