Un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto a partir de fibras preimpregnadas de resina.

Un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica,

formada a partir de una pieza compuestalaminada, a partir de capas de fibras preimpregnadas de resina (1), comprendiendo dicho procedimiento lasetapas de

- situar un número de capas de fibras preimpregnadas de resina (1) sobre una superficie de moldeo (2)

- situar al menos una capa de aireación (5) formada a partir de un material polimérico sobre al menos unaparte de las capas de fibras preimpregnadas de resina (1), teniendo dicha capa de aireación una estructura quecomprende al menos una hebra o cuerda (9) dispuesta en un patrón repetido para proporcionar una red decanales (11) interconectados, extendiéndose dichos canales en al menos dos direcciones no paralelas dentrode la capa de aireación (5) y teniendo una zona en sección transversal que es al menos correspondiente a ungrosor de la hebra o cuerda, de modo que la al menos una hebra o cuerda ocupa sustancialmente menosespacio en la capa de aireación que los canales,

- proporcionar un recinto (8) hermético y flexible sobre las capas de fibras preimpregnadas de resina y lacapa de aireación,

- evacuar sustancialmente el aire presente en el recinto (8), y

- calentar las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) para provocar una disminución en la viscosidadde la resina de preimpregnación que provoque un flujo de resina en una dirección sustancialmenteperpendicular a las capas de fibras preimpregnadas de resina y hacia la capa de aireación (5) durante unperiodo de tiempo predefinido.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/DK2008/050265.

Solicitante: VESTAS WIND SYSTEMS A/S.

Nacionalidad solicitante: Dinamarca.

Dirección: Hedeager 44 8200 Aarhus DINAMARCA.

Inventor/es: JENSEN,JAKOB HJORTH.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B29C70/44 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B29 TRABAJO DE LAS MATERIAS PLASTICAS; TRABAJO DE SUSTANCIAS EN ESTADO PLASTICO EN GENERAL.B29C CONFORMACIÓN O UNIÓN DE MATERIAS PLÁSTICAS; CONFORMACIÓN DE MATERIALES EN ESTADO PLÁSTICO, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR; POSTRATAMIENTO DE PRODUCTOS CONFORMADOS, p. ej. REPARACIÓN (fabricación de preformas B29B 11/00; fabricación de productos estratificados combinando capas previamente no unidas para convertirse en un producto cuyas capas permanecerán unidas B32B 37/00 - B32B 41/00). › B29C 70/00 Conformación de materiales compuestos, es decir, materiales plásticos con refuerzos, cargas o partes preformadas, p. ej. inserciones. › mediante presión isostática, p. ej. moldeo por diferencia de presión, moldeo con bomba de vacío, moldeo en autoclave o moldeo con caucho expandible.
  • B32B27/04 B […] › B32 PRODUCTOS ESTRATIFICADOS.B32B PRODUCTOS ESTRATIFICADOS, es decir, HECHOS DE VARIAS CAPAS DE FORMA PLANA O NO PLANA, p. ej. CELULAR O EN NIDO DE ABEJA. › B32B 27/00 Productos estratificados compuestos esencialmente de resina sintética. › como sustancia de impregnación, de pegado, o cubrimiento.
  • B32B5/26 B32B […] › B32B 5/00 Productos estratificados caracterizados por la heterogeneidad o estructura física de una de las capas (B32B 9/00 - B32B 29/00 tienen prioridad). › siendo otra capa asimismo fibrosa o filamentosa.
  • B32B5/28 B32B 5/00 […] › impregnada de materia plástica o cubierta con una materia plástica.
  • F03D1/06 MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F03 MAQUINAS O MOTORES DE LIQUIDOS; MOTORES DE VIENTO, DE RESORTES, O DE PESOS; PRODUCCION DE ENERGIA MECANICA O DE EMPUJE PROPULSIVO O POR REACCION, NO PREVISTA EN OTRO LUGAR.F03D MOTORES DE VIENTO.F03D 1/00 Motores de viento con el eje de rotación dispuesto sustancialmente paralelo al flujo de aire que entra al rotor (su control F03D 7/02). › Rotores.

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Un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto a partir de fibras preimpregnadas de resina.

Fragmento de la descripción:

Un procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto a partir de fibras preimpregnadas de resina Campo de la invención La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de piezas compuestas y en particular a 5 procedimientos en los que las piezas compuestas se fabrican a partir de capas de fibras preimpregnadas de resina que se someten a vacío y calentamiento.

Antecedentes de la invención Los compuestos de resina reforzada de fibra se usan en la fabricación de turbinas eólicas. Aquí, se conoce la fabricación de piezas compuestas, en particular palas de rotor, a partir de capas de fibras preimpregnadas de resina 10 que se someten a vacío y calentamiento. Dichas capas de fibras preimpregnadas de resina también se denominan a continuación pre-pregs. Típicamente, los procedimientos de fabricación comprenden situar las pre-pregs sobre una superficie de moldeo y situar una o más esteras de fibra no tejida en la pieza superior de la pre-preg superior. Dichas esteras de fibra no tejida se denominan capa de aireación o de purga, ya que se usan para retirar tanto aire como el exceso de resina. A continuación, se usará el término "aireación". Después, se sitúa un recinto hermético y flexible 15 sobre las pre-pregs y la capa de aireación. Típicamente, el recinto se sella a la superficie de moldeo por una cinta selladora. Se aplica vacío para evacuar el aire del recinto, y después se aplica calor. Esto provocará que una disminución en la viscosidad de la resina de preimpregnación provoque un flujo de resina en una dirección sustancialmente perpendicular a las capas de fibras preimpregnadas de resina y hacia la capa de aireación. Después, las piezas se dejan a una temperatura elevada para curarse durante un periodo de tiempo predeterminado.

El vacío y el calor provoca que la resina fluya en la capa de aireación, y por lo tanto, esta resina no es de uso en el producto final. Cuando se fabrican piezas grandes, a menudo es necesario el uso de una capa de aireación gruesa para poder establecer el vacío, o al menos una presión suficientemente baja, y una capa de aireación gruesa de este tipo puede tener una tendencia a drenar demasiada resina de la pieza. Es difícil controlar exactamente cuánta resina fluye en la capa de aireación, y además es difícil garantizar que ninguna zona experimente un drenaje de resina demasiado grande. Estas deficiencias pueden dar como resultado propiedades o defectos del material debilitado, y por lo tanto es necesario un control de calidad meticuloso. El control de calidad, que típicamente es un barrido NDT, también se puede usar para revelar el grado de aire atrapado en la pieza compuesta.

Por tanto, sería ventajoso un procedimiento de fabricación mejorado y, en particular un procedimiento con el que se 30 retira menos resina de las pre-pregs.

El documento US 3666600 describe un procedimiento para preparar laminados de tela de vidrio que usan un tejido de rejilla fabricado con fibras de vidrio como capa de aireación. El documento US5593633 describe un procedimiento de formación a vacío de material de refuerzo de fibra usando una malla de metal como capa de aireación.

Objetivo de la invención Es un objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de fabricación de una pieza compuesta a partir de un número de pre-pregs, procedimiento por el que se puede disminuir la cantidad de resina perdida en comparación con los procedimientos usados en la actualidad.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento de fabricación de una pieza compuesta a partir de un número de pre-pregs, procedimiento por el que se puede reducir la cantidad de resina en las pre-pregs en comparación con los procedimientos usados en la actualidad sin reducir la cantidad de resina en el producto terminado.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar un procedimiento por el que queda atrapado menos aire dentro de la estructura compuesta lo que da como resultado propiedades mecánicas mejores y más fiables.

Es otro objetivo de la presente invención proporcionar una alternativa a la técnica anterior.

Sumario de la invención Por tanto, se pretende que el objetivo descrito anteriormente y varios otros objetivos se obtengan en un primer aspecto de la invención proporcionando un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica, formada a partir de una pieza compuesta laminada, a partir de capas de fibras preimpregnadas de resina, comprendiendo dicho procedimiento las etapas de 50 -situar un número de capas de fibras preimpregnadas de resina sobre una superficie de moldeo

-situar al menos una capa de aireación formada a partir de un material polimérico sobre al menos una parte de las capas de fibras preimpregnadas de resina, teniendo dicha capa de aireación una estructura que comprende al menos una hebra o cuerda dispuesta en un patrón repetido para proporcionar una red de canales interconectados, extendiéndose dichos canales en al menos dos direcciones no paralelas dentro de la capa de aireación y teniendo una zona en sección transversal que es al menos correspondiente a un grosor de la hebra o cuerda, de modo que la al menos una hebra o cuerda ocupa sustancialmente menos espacio en la capa de aireación que los canales,

-proporcionar un recinto hermético y flexible sobre las capas de fibras preimpregnadas de resina y la capa de aireación,

-evacuar sustancialmente el aire presente en el recinto, y

-calentar las capas de fibras preimpregnadas de resina para provocar una disminución en la viscosidad de la resina de preimpregnación provoque un flujo de resina en una dirección sustancialmente perpendicular a las capas

de fibras preimpregnadas de resina y hacia la capa de aireación durante un periodo de tiempo predefinido.

Por "hebra" se quiere decir preferentemente una fibra natural o sintética muy fina. Varias hebras se pueden enrollar juntas para formar una estructura similar a una soga. Por "cuerda" se quiere decir preferentemente material de extensión alargada, típicamente de forma lineal, material que no tiene que existir necesariamente en forma de una hebra separada.

Típicamente, el aire se puede evacuar por el uso de una bomba de vacío que se puede dejar encendida durante al menos una parte del periodo de tiempo durante el que se calientan las capas de fibras preimpregnadas de resina.

Se puede obtener el patrón repetido en el que la al menos una hebra o cuerda está dispuesta por un procedimiento que comprende tejer o entretejer pero también se pueden obtener estructuras más complejas, incluyendo combinaciones de entretejido y tejido. También puede ser un procedimiento que da como resultado un patrón en el

que algunas hebras o cuerdas tienen una extensión sustancialmente lineal, mientras que otras hebras o cuerdas están curvadas. Las hebras o cuerdas pueden tener, por ejemplo, una extensión lineal en una o dos direcciones y unirse, por ejemplo, por cosido o encolado. Preferentemente, el patrón se puede repetir en al menos dos direcciones perpendiculares a la dirección de grosor de la capa de aireación.

En algunas realizaciones, la capa de aireación se puede fabricar por un procedimiento que comprende extrusión. La extrusión se puede continuar proporcionando al menos una parte de la estructura de la capa de aireación por el uso de al menos un rodillo. Puede ser, por ejemplo, la extrusión de un material de lámina de polímero seguido por el paso del material extrudido entre rodillos o entre un rodillo y una siguiente sólida cuando el material aún está en un estado en parte fundido y no solidificado. El/los rodillo (s) y/o la superficie comprenden prominencias que se presionan en el polímero no solidificado para formar los orificios; estos orificios constituyen los canales de la capa de aireación. Cuando el polímero se solidifica, la red se forma fundiéndose juntas las cuerdas de polímero. En este caso, típicamente, la capa de aireación se describirá porque comprende cuerdas de material, ya que estas cuerdas no existen como una unidad separada.

El grosor de la hebra o cuerda puede ser al menos de 0, 1 mm, tal como 0, 1-2 mm, tal como 0, 1-1 mm, tal como 0, 2

0.3 mm. Cuando se usan dos o más hebras o cuerdas en la capa de aireación, las hebras o cuerdas pueden tener o 35 mismo grosor o grosores diferentes.

La capa de aireación puede tener un grosor antes de su uso que sea al menos una vez el grosor de la hebra o cepa, tal como 2-10 veces el grosor de la hebra o cepa, tal como 3-6 veces el grosor de la hebra o cepa. La capa de aireación puede tener preferentemente una estructura en la que dos o más partes de la una o más hebras o cepas se intersecan... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento de fabricación de una pala de turbina eólica, formada a partir de una pieza compuesta laminada, a partir de capas de fibras preimpregnadas de resina (1) , comprendiendo dicho procedimiento las etapas de - situar un número de capas de fibras preimpregnadas de resina (1) sobre una superficie de moldeo (2)

-situar al menos una capa de aireación (5) formada a partir de un material polimérico sobre al menos una parte de las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) , teniendo dicha capa de aireación una estructura que comprende al menos una hebra o cuerda (9) dispuesta en un patrón repetido para proporcionar una red de canales (11) interconectados, extendiéndose dichos canales en al menos dos direcciones no paralelas dentro

de la capa de aireación (5) y teniendo una zona en sección transversal que es al menos correspondiente a un grosor de la hebra o cuerda, de modo que la al menos una hebra o cuerda ocupa sustancialmente menos espacio en la capa de aireación que los canales,

-proporcionar un recinto (8) hermético y flexible sobre las capas de fibras preimpregnadas de resina y la capa de aireación,

-evacuar sustancialmente el aire presente en el recinto (8) , y

-calentar las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) para provocar una disminución en la viscosidad de la resina de preimpregnación que provoque un flujo de resina en una dirección sustancialmente perpendicular a las capas de fibras preimpregnadas de resina y hacia la capa de aireación (5) durante un periodo de tiempo predefinido.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de aireación (5) está fabricada por un procedimiento que comprende tejer o entretejer.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la capa de aireación (5) está fabricada por un procedimiento que comprende extrusión.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, que comprende además proporcionar al menos parte de 25 la estructura de la capa de aireación (5) por el uso de al menos un rodillo.

5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el grosor de la hebra o cuerda (9) es de al menos 0, 1 mm.

6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa de aireación (5) tiene un grosor antes de su uso que es 2-10 veces el grosor de la hebra o cuerda (9) .

7. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende el uso de dos o más capas de aireación (5) .

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las dos o más capas de aireación (5) están situadas en la parte superior de cada una.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que al menos una de las capas de aireación (5) está 35 situada bajo las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) .

10. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que una capa de aireación (5) adicional fabricada de fibras no tejidas está situada en la parte superior o debajo de la (s) capa (s) de aireación.

11. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la temperatura a la 40 que se calientan las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) es de al menos 80 ºC.

12. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además la etapa de aplicar presión a las capas de fibras preimpregnadas de resina (1) durante al menos una parte del periodo de tiempo en el que se calientan.


 

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