Método de fabricación de piezas de compuesto termoplástico que tienen conexiones de metal integradas.

Un método de fabricación de un laminado de compuesto termoplástico que tiene al menos una conexión demetal integrada usando un proceso de fabricación continuo,

el método que comprende los pasos de:

(A) formar un moldeado (345) incluyendo una pila de chapa múltiple de material de compuesto termoplástico(346) y al menos una conexión de metal (342, 343, 350), introduciendo una película termoplástica (344, 348)entre la conexión de metal y una de las chapas, en donde la al menos una conexión de metal se limpia y seaplica una imprimación de unión de alta temperatura a la superficie de unión en la conexión;

(B) colocar el moldeado entre al menos dos herramientas (352), y alimentar las herramientas y el moldeado através de una máquina de moldeo de compresión continuo (368);

(C) consolidar las chapas y la conexión de metal usando la máquina de moldeo de compresión continuo.

Método de fabricación de piezas de compuesto termoplástico que tienen conexiones de metal integradas Campo técnico La descripción se refiere de manera general a procesos para fabricar piezas de material compuesto, y trata más particularmente de un método para hacer piezas de compuesto termoplástico que tienen conexiones de metal integradas, usando un proceso de formación de piezas continuo.

Antecedentes Existen numerosos procesos para fabricar Laminados de compuesto termoplástico (TPC) . Por ejemplo, la FR-A-2 888 155 o la EP-A-1 336 469 describen métodos para fabricar laminados de compuesto termoplástico. Además de procesos no continuos tales como presión, estampación y formación de autoclaves, hay procesos continuos tales como extrusión, extrusión inversa, formación de rollos, y moldeado por compresión. Más recientemente, se han desarrollado procesos para producir piezas de TPC en longitudes continuas usando un proceso de moldeo de compresión continuo (CCM) , el cual tiene espesor y/o curvatura variable a lo largo de sus longitudes.

Añadido al desafío de fabricar estructuras y piezas de laminados de TCP en un proceso continuo, está la necesidad de unir conexiones de metal a las estructuras laminadas. Las conexiones de metal se pueden usar, por ejemplo, en la industria aeronáutica, para unir las estructuras laminadas a otras partes de la aeronave, o para reforzar áreas de la estructura laminada que requieren rigidez adicional. En el pasado, las conexiones de metal se formaban primero como rasgos separados, y luego unían a las estructuras laminadas usando dispositivos de fijación. Este planteamiento para añadir conexiones de metal a estructuras y piezas laminadas generalmente no es rentable, requiere tiempo y material adicional y añade peso a la aeronave. Existen procesos para formar uniones adhesivas entre los TPC y las conexiones de metal, no obstante estas uniones adhesivas se deben procesar en hornos o autoclaves lo cual limita la longitud de las piezas que se pueden procesar debido a la capacidad de tamaño del equipo disponible comercialmente.

Por consiguiente, existe una necesidad de un método para fabricar estructuras y piezas de TPC que tengan conexiones de metal integradas en un proceso continuo. Las realizaciones de la descripción se dirigen hacia satisfacer esta necesidad.

COMPENDIO Las realizaciones de la descripción proporcionan un método para fabricar piezas de laminados de compuestos termoplásticos que tienen conexiones de metal integradas, usando un proceso de fabricación continuo como se define en la reivindicación 1. Las piezas pueden tener espesor, así como curvatura a medida o variable. La pieza de compuesto que tiene conexiones de metal integradas formadas mediante el método anterior puede encontrar uso en una amplia variedad de aplicaciones, incluyendo, por ejemplo, aplicaciones de automoción y aeroespaciales.

Otros rasgos, beneficios y ventajas de las realizaciones descritas llegarán a ser evidentes a partir de la siguiente descripción de realizaciones, cuando se ven según los dibujos adjuntos y las reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS ILUSTRACIONES La Figura 1 son ilustraciones de despiece y en perspectiva combinadas de un laminado de compuesto termoplástico formado según una realización de la descripción. La Figura 2 es una ilustración en perspectiva de una mesa transportadora para formar una pila multicapa a medida. La Figura 3 es una ilustración en perspectiva de un ejemplo de una pila multicapa a medida formada en la Figura 2. La Figura 4 ilustra una zona de preformado y una zona de consolidación de una estructura de consolidación usada para formar el laminado de compuesto termoplástico de la Figura 1. La Figura 5 es una ilustración en perspectiva de la zona de preformado de la estructura de consolidación de la Figura 4. La Figura 6 es un diagrama de flujo lógico que describe el método preferido para formar el laminado de compuesto termoplástico de la Figura 1 según las Figuras 2-5. Las Figuras 7a-7f son ilustraciones en perspectiva que representan ejemplos de piezas de laminado de compuesto termoplástico, curvadas formadas según una realización de la descripción. La Figura 8 es una ilustración en perspectiva de una pila multicapa, a medida de material compuesto termoplástico, con tres preformas de piezas curvadas cortadas de la pila. La Figura 9 es una ilustración en perspectiva del utillaje usado para formar las piezas de compuesto termoplástico curvadas según una realización de la descripción. La Figura 10 es una ilustración en perspectiva de una herramienta curvada usada para impartir los rasgos a la pieza de compuesto de material termoplástico curvada. La Figura 11 es una ilustración en planta de la herramienta mostrada en la Figura 10. La Figura 12 es una ilustración de sección transversal, parcial que muestra una parte de una pieza de

compuesto curvada capturada entre dos partes de una herramienta.

La Figura 13 es una ilustración de sección transversal, de despiece de una viga de sección en I de compuesto termoplástico, mostrada en relación operativa con el utillaje y troqueles de la prensa de la máquina para compactar las chapas laminadas.

La Figura 14 es una ilustración en perspectiva de una estructura de preformado y una parte de una prensa de compactación usadas en un método para producir piezas de compuesto curvadas.

La Figura 15 es una ilustración similar a la Figura 14 pero que muestra el lado opuesto de la estructura y prensa de preformado.

La Figura 16 es una ilustración de sección, tomada a través de la prensa, que muestra los troqueles comprimiendo la pieza preformada usando el utillaje de consolidación.

La Figura 17 es una ilustración parcial de una sección de la prensa, que muestra un troquel curvado en relación con los manguitos del utillaje para producir una pieza que tenga una curvatura constante.

La Figura 18 es una ilustración similar a la Figura 17 pero que muestra los manguitos del utillaje para producir una pieza que tiene una curvatura no uniforme. Las realizaciones presentadas en las figuras 1-18 no forman parte de la presente invención. Las Figuras 19-23 son ilustraciones de sección transversal de diversas uniones formadas entre un laminado de compuesto termoplástico y una conexión de metal.

La Figura 24 es una ilustración esquemática de los pasos usados en un método para fabricar laminados de compuesto termoplásticos que tienen conexiones de metal integradas según una realización de la descripción.

La Figura 25 es una ilustración de sección transversal de una estructura laminada que tiene una conexión de metal integrada colocada entre el utillaje de consolidación.

La Figura 26 es una ilustración en perspectiva que muestra un moldeado y utillaje de consolidación que se alimenta a una máquina de moldeo de compresión continuo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las realizaciones de la descripción proporcionan un método de fabricación nuevo de formación de una estructura o pieza de laminado de compuesto termoplástico (“TPC”) que tiene una o más conexiones de metal integradas, en un proceso continuo. Las estructuras de TPC pueden tener espesores y/o curvatura variable o a medida a lo largo de sus longitudes. Las realizaciones encuentran usos aplicables en una amplia variedad de aplicaciones potenciales, incluyendo por ejemplo, en la industria aeroespacial. Las realizaciones preferidas son idealmente adecuadas para formar elementos endurecidos de compuesto termoplástico en el armazón de soporte de un fuselaje de aeronave. Ejemplos potenciales de elementos endurecidos de compuesto termoplástico incluyen pero no se limitan a forros de fuselaje, forros de alas, superficies de control, paneles de puertas y paneles de acceso. Los elementos endurecidos incluyen pero no se limitan a vigas de quilla, vigas de suelo, y vigas de cubierta.

Con referencia ahora a la Figura 1, un laminado de compuesto termoplástico, aquí una viga de suelo de laminado de compuesto termoplástico 20 que tiene regiones de espesor a medida y variable t1 y t2 se ilustra como que tiene una región de alma 22 acoplada en cualquier extremo a un par de regiones de tapa 24 respectivas. La región de alma 22 y par de regiones de tapa 24 están formadas como una única estructura laminada integrada consolidando un par de pilas de láminas de chapa multicapa adheridas de espesor no uniforme 76 con un par de núcleos de relleno de compuesto 26 y además con un par de pilas de láminas de chapa multicapa adheridas de espesor uniforme 74. Aunque se muestra la pila de láminas 76 como que comprende 2 chapas, se tiene que entender que cualquiera de las pilas de láminas 74 y 76 pueden incluir cualquier número de chaspas, dependiendo de la aplicación.... [Seguir leyendo]

1. Un método de fabricación de un laminado de compuesto termoplástico que tiene al menos una conexión de metal integrada usando un proceso de fabricación continuo, el método que comprende los pasos de:

(A) formar un moldeado (345) incluyendo una pila de chapa múltiple de material de compuesto termoplástico (346) y al menos una conexión de metal (342, 343, 350) , introduciendo una película termoplástica (344, 348) entre la conexión de metal y una de las chapas, en donde la al menos una conexión de metal se limpia y se aplica una imprimación de unión de alta temperatura a la superficie de unión en la conexión;

(B) colocar el moldeado entre al menos dos herramientas (352) , y alimentar las herramientas y el moldeado a través de una máquina de moldeo de compresión continuo (368) ;

(C) consolidar las chapas y la conexión de metal usando la máquina de moldeo de compresión continuo.

2. El método de la reivindicación 1, en donde el paso (A) incluye formar una unión entre la conexión de metal y las15 chapas en la pila.

3. El método de la reivindicación 1, en donde el paso (A) incluye adherir las capas juntas.

4. El método de la reivindicación 1, en donde el material de compuesto termoplástico incluye un componente de 20 resina de matriz que tiene una temperatura de flujo libre, y el método además comprende los pasos de:

(D) calentar el moldeado preformado a al menos la temperatura de flujo libre del componente de resina de matriz del material de compuesto termoplástico antes de que se realice el paso (C) .

5. El método de la reivindicación 1, en donde el paso (B) se realiza moviendo gradualmente el moldeado a través de la máquina de moldeo de compresión continuo.

6. El método de la reivindicación 1, en donde:

el paso (B) incluye aplicar presión al moldeado preformado cada vez que el moldeado se mueve gradualmente.