Método de colocación de capas de preimpregnado sobre herramientas contorneadas utilizando una película de soporte deformable.

Un método de colocación de una parte de material compuesto sobre una herramienta,

que comprende:

aplicar un preimpregnado de material compuesto (30) sobre una película de soporte deformable (32), donde al menos una porción (32c) de la película de soporte se refuerza contra la deformación;

deformar el preimpregnado mediante la deformación de la película de soporte;

utilizar la película de soporte para aplicar el preimpregnado a la herramienta; y

retirar la película de soporte (32) del preimpregnado deformado (30).

Método de colocación de capas de preimpregnado sobre herramientas contorneadas utilizando una película de soporte deformable 5

Campo técnico

La presente divulgación se refiere en general a procesos para la fabricación de estructuras de material compuesto, y trata más particularmente con un método de manipulación y colocación de capas de material compuesto, sobre todo en herramientas contorneadas.

Antecedentes

Durante la colocación de capas de preimpregnado sobre una herramienta, a veces es necesario adaptar estrechamente la capa a curvas, contornos y/o características de la herramienta con el fin de asegurar que la colocación está sustancialmente libre de huecos, arrugas y/o pandeos. Las técnicas conocidas para adaptar las capas a las superficies curvas de las herramientas implican el punzado, corte y/o división de la capa durante el proceso de colocación, y/o un extenso barrido manual para adaptar la capa a las superficies contorneadas de la herramienta. Estas técnicas pueden consumir mucho tiempo y/o pueden proporcionar una resistencia mecánica no deseada de la parte curada.

El documento US 2009/0008825 desvela un método y un dispositivo para la situación de al menos una capa de material sobre un molde en relieve para producir un material compuesto. De este modo, un cuerpo deformable elásticamente-reversiblemente con un relieve superficial que se diseña para corresponder al molde en relieve se presiona contra la capa de material, como resultado del que la superficie de dicho cuerpo se deforma, y la capa de material se puede recoger. Como resultado de sus características elásticamente reversibles, el cuerpo se deforma posteriormente de nuevo a su estado inicial de manera que la capa de material se puede situar fácilmente sobre el molde en relieve.

Un artículo titulado "Automatización de la fabricación de géneros anchos" de Buckingham et al, y publicado en Materiales Compuestos vol. 27A, no.3, el 1 de Marzo de 1996, páginas 191-200 desvela que una vez que se han cortado los perfiles de preimpregnado, los mismos se pueden transferir a una herramienta de moldeo mediante el uso de pinzas de adhesión o pinzas de vacío, específicamente se ha adoptado un sistema robótico de múltiples brazos.

El documento EP 0271263 desvela un método para la colocación de una lámina de material que tiene una textura pegajosa sobre una superficie que comprende aplicar presión por medio de un diafragma flexible para forzar la hoja de material sobre la superficie y ajustar el diafragma de modo que su superficie asume una forma convexa curva variante por lo que el diafragma se despega gradualmente desde la superficie de la lámina de material hacia dentro desde una región de borde. El método se describe con referencia particular a la colocación de láminas de material reforzado con fibras pre-impregnadas en una herramienta de moldeo en la fabricación automatizada de un aspa de rotor de helicóptero y diversos métodos se desvelan.

El documento US 2009/0148647 desvela una estructura de material compuesto a gran escala que se fabrica 45 mediante la formación de una pluralidad de módulos laminados de material compuesto y la unión de los módulos entre sí a lo largo de sus bordes con juntas biseladas.

El documento WO 2009/112694 desvela una parte estructural curva formada de un material compuesto que tiene un refuerzo fibroso con fibras continuas y cuya la sección transversal comprende al menos dos alas, dichas fibras extendiéndose desde un ala a la otra, comprendiendo dicha parte estructural una variación en la anchura de su sección transversal paralela al radio de curvatura local. El elemento estructural resultante del conjunto de partes tiene, por tanto, ensanchamientos locales de la sección transversal en las conexiones entre las partes que constituyen un elemento estructural, tales como un bastidor del fuselaje de la aeronave, y ensanchamientos en la conexión con los perfiles de suelo en el caso de la utilización de un perfil de este tipo para la construcción de una 55 estructura de fuselaje de la aeronave. También se describe un método de fabricación de una parte de este tipo.

Otra solución al problema implica el uso de cinta de preimpregnado de corte relativamente estrecha a fin de ajustar más estrechamente el material compuesto a las superficies contorneadas de la herramienta. Sin embargo el uso de la cinta de corte puede aumentar los costes de materiales y reducir la tasa de producción dado que la colocación de la cinta de corte puede ser lenta.

Por consiguiente, existe la necesidad de un método de colocación de una capa de material compuesto sobre una herramienta contorneada que permita que la capa se deforme a medida que se aplica a la herramienta a fin de ajustar más estrechamente la capa a los contornos de la herramienta, mientras que la capa queda situada con 65 precisión. También existe la necesidad de un método de manipulación y transporte material en capas que permita que el material permanezca estable durante su transporte y colocación.

Sumario

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método de colocación de una parte de material compuesto sobre una herramienta de acuerdo con las reivindicaciones adjuntas.

Las realizaciones divulgadas proporcionan un método de soporte, situación y deformación de una capa de preimpregnado mientras que se adapta a formas, contornos y características simples o complejas de una herramienta. El método utiliza una película de soporte deformable para soportar la capa durante el proceso de colocación con el fin de evitar que la capa se arrugue y/o pandee a medida que se coloca. El uso de la película de soporte permite que la capa de preimpregnado se sitúe con precisión y se deforme uniformemente según sea necesario para adaptarse a las superficies contorneadas de la herramienta. La película de soporte se puede utilizar también para estabilizar la capa de material compuesto durante su manipulación y transporte. El método puede eliminar la necesidad de utilizar la cinta de corte, así como el extenso trabajo manual, punzonado, corte, y división durante la colocación de la capa. El método puede aumentar también las tasas de colocación de material compuesto y puede facilitar la automatización del proceso de colocación. Además, el método puede mejorar la precisión de los límites de capas y proporcionar una deformación más uniforme del material de capa cuando se requiera, lo que resulta en mejoras tanto en la resistencia como en el aspecto de las partes curadas de material compuesto.

De acuerdo con una realización, se proporciona un método de colocación de una parte de material compuesto sobre una herramienta. El método comprende la aplicación de un preimpregnado de material compuesto sobre un soporte deformable y la deformación del preimpregnado mediante la deformación del soporte. El soporte se utiliza para aplicar el preimpregnado a la herramienta. El método incluye además retirar el soporte del preimpregnado deformado. La aplicación del preimpregnado incluye la compactación de una capa de preimpregnado cara a cara contra el soporte. El soporte se retira del preimpregnado deformado después de que el preimpregnado se ha aplicado a la herramienta. La aplicación del preimpregnado incluye la aplicación de recorridos de cinta de preimpregnado unidireccional en relación lado a lado sobre el soporte. El método puede comprender además la aplicación de al menos uno de una película de liberación y un doblador de capas sobre el soporte antes de aplicar el preimpregnado al soporte, y la utilización del soporte para aplicar el al menos uno de la película de liberación y el doblador a la herramienta. El método incluye también reforzar al menos una porción del soporte contra la deformación. La deformación del soporte se realiza a medida que el preimpregnado se aplica a la herramienta.

El método puede incluir aumentar la separación entre las fibras de preimpregnado mediante la deformación de la película en una dirección transversal a la dirección de las fibras.

El método comprende situar el material preimpregnado sobre una película de soporte; y utilizar la película de soporte para aplicar el material preimpregnado a la herramienta. El uso de la película de soporte para aplicar el material preimpregnado incluye deformar el material preimpregnado mediante la deformación de la película a medida que se aplica el material preimpregnado a la herramienta. La situación del material preimpregnado sobre la película de soporte incluye la colocación de recorridos de cinta de fibra de preimpregnado unidireccional en relación de lado a lado en la película de soporte, y la compactación de los recorridos contra la película de soporte.... [Seguir leyendo]

1. Un método de colocación de una parte de material compuesto sobre una herramienta, que comprende:

aplicar un preimpregnado de material compuesto (30) sobre una película de soporte deformable (32) , donde al menos una porción (32c) de la película de soporte se refuerza contra la deformación; deformar el preimpregnado mediante la deformación de la película de soporte; utilizar la película de soporte para aplicar el preimpregnado a la herramienta; y retirar la película de soporte (32) del preimpregnado deformado (30) .

2. El método de la reivindicación 1, donde:

aplicar el material preimpregnado (30) incluye la compactación de una capa de preimpregnado cara a cara contra la película de soporte (32) , y 15 la película de soporte (32) se retira del preimpregnado deformado (30) después de que el preimpregnado se ha aplicado a la herramienta.

3. El método de la reivindicación 1, donde la aplicación del preimpregnado incluye:

aplicar recorridos (48a, 48b, 48c) de cinta de preimpregnado unidireccional en relación de lado a lado en la película de soporte (32) .

4. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

aplicar al menos uno de una película de liberación (56) y un doblador de capas (54) sobre la película de soporte (32) antes de aplicar el preimpregnado a la película de soporte; y utilizar la película de soporte para aplicar el al menos uno de la película de liberación (56) y el doblador (54) a la herramienta.

5. El método de la reivindicación 1, donde la retirada de la película de soporte del preimpregnado (30) se realiza después de que el preimpregnado se ha aplicado a la herramienta.

6. El método de la reivindicación 1, donde el refuerzo de la al menos una porción de la película de soporte incluye al menos uno de:

aumentar el espesor de la película de soporte en la porción de soporte (32c) , estampar la película de soporte en la porción de soporte, e incorporar fibras de refuerzo (60) en la porción de soporte.

7. El método de la reivindicación 1, donde la deformación de la película de soporte se realiza a medida que el preimpregnado está siendo aplicado a la herramienta.

8. El método de la reivindicación 1, que incluye:

aumentar una separación entre las fibras del preimpregnado de material compuesto mediante la deformación de la película de soporte (32) en una dirección transversal a la dirección de las fibras.