BR102012021009A2 - Método e aparelho para fabricação de reforços de compósitos contornados com bitola variável - Google Patents

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA FABRICAÇÃO DE REFORÇOS DE COMPÓSITOS CONTORNADOS COM BITOLA VARIÁVEL. A presente invenção refere-se a um aparelho de ferramentas para a formação d uma carga de compósito em uma longarina composta da pá de contorno que inclui um perfurador alongado e um cunho flexível ao longo dos seu comprimentos. A carga é formada por prensa usando o perfurador para conduzir a carga para o cunho. O perfurador e o cunho estão montados entre um par de placas flexíveis. Uma prensa acoplada com as placas contorna a carga dobrando as placas em um contorno desejado

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO E APARELHO PARA FABRICAÇÃO DE REFORÇOS DE COMPÓSITOS CONTORNADOS COM BITOLA VARIÁVEL".

INFORMAÇÃO ANTECEDENTE 1. Campo A presente invenção em geral refere-se à fabricação de estruturas compósitas, e trata mais particularmente com um método e um aparelho para a formação de cargas planas de compósitos em subestruturas de reforço contornado, tais como reforços da pá com bitola variável. 2. Antecedente: Subestruturas de reforço de compósitos, tais como reforços de pá, por vezes referidos como longarinas da pá, são frequentemente utilizadas para as indústrias marítimas e de aeronaves. Estas longarinas podem ser fabricadas através da combinação de dois ou mais membros de reforço. Por exemplo, longarinas tipo pá podem ser fabricadas pela combinação de dois membros possuindo formas de seções transversais em L ou C, em oposição. Estes membros podem ser formados manualmente por cortina quente formando várias cargas de compósitos ao longo de um mandril ou outra ferramenta. Depois de formar, os membros são colocados costas com costas e cotratado em uma autoclave. A fabricação de longarinas da pá com múltiplas cargas separadas que exige várias ferramentas é de trabalho relativamente intensivo e pode adicionar à fabricação tempos de fluxo.

Em algumas aplicações, reforços tais como as longarinas da pá mencionadas acima, podem ter de ser contornados ao longo dos seus comprimentos, a fim de conforma-los a uma estrutura tal como um revestimento da aeronave contornado, ao qual são para ser anexados. Dificuldade pode ser encontrada, no entanto, ao tentar formar longarinas altamente contornadas utilizando ferramentas convencionais, devido à tendência das lonas na carga para enrugar à medida que a carga está sendo comprimida. Assim, a fabricação de longarinas altamente contornadas utilizando compósitos é geralmente limitada a técnicas de assentamento manual em que cada camada é depositada à mão ao longo de um cunho ou outra ferramenta, a fim de re- duzir a possibilidade de enrugamento da camada. A técnica de assentamen to manual é de trabalho intensivo, e, assim, dispendioso, bem como relativamente lento. Um desafio adicional é apresentado, onde uma ou mais á-reas da longarina incluem quedas profundas e / ou elevações bruscas da camada, a fim de conformar a longarina ao contorno local da pele.

Por conseguinte, existe uma necessidade de um método e um aparelho para a fabricação de reforços de compósitos, tais como longarinas da pá utilizando uma única carga de compósito formada com ferramentas relativamente simples. Existe também uma necessidade de um método e um aparelho do tipo acima mencionado que permita que o contorno da longarina ao longo do seu comprimento, incluindo o contorno localizado utilizando quedas profundas ou elevações bruscas da camada.

SUMÁRIO

As modalidades descritas proveem um método e um aparelho para a fabricação de longarinas do tipo pá utilizando ferramentas simplificadas para formar uma única carga do compósito em uma configuração da longarina desejada. Custos de ferramentas e os tempos de fluxo de processo podem ser reduzidos, eliminando a necessidade de formar cargas múltiplas e montar múltiplos membros de reforço, a fim de alcançar a configuração desejada da longarina. As modalidades permitem contornos localizados da longarina, acomodando as quedas profundas e elevações bruscas da camada ao longo do comprimento da longarina. A carga pode ser contornada ao longo do seu comprimento durante a formação com enrugamento reduzido da camada e / ou desalinhamento reduzido da camada.

De acordo com uma modalidade descrita, o aparelho é fornecido para a formação de uma carga de compósito contornado com a longarina da pá. O aparelho compreende um perfurador alongado flexível ao longo do seu comprimento e um cunho alongado flexível ao longo do seu comprimento no qual uma carga de compósito geralmente plana pode ser formada por pressão através do perfurador. O aparelho inclui ainda as primeira e segunda placas flexíveis respectivamente apoiando as primeira e segunda camadas, e uma prensa acoplada com as pás para formar o perfurador e o cunho em um contorno desejado.

De acordo com outra modalidade descrita, o aparelho é fornecido para a formação de uma carga de compósito em um reforço da pá contornado possuindo um flange com pelo menos uma variação de espessura. O aparelho inclui uma primeira e segunda placas flexíveis, e um perfurador alongado e um cunho alongado. Uma carga de compósito geralmente plana pode ser formada por pressão entre o perfurador e o cunho. O perfurador e o cunho são flexíveis ao longo dos seus comprimentos respectivos e são colocados entre as primeira e segunda placas. O aparelho inclui pelo menos um primeiro calço localizado entre uma das placas e o cunho para manter a pressão substancialmente constante sobre a carga em toda a variação da espessura durante a formação por pressão. O aparelho compreende ainda uma prensa para dobrar as placas para contornar as peças e o cunho. O calço é geralmente flexível.

De acordo com uma modalidade adicional, é provido um método de fabricar uma pá de reforço compósito. O método compreende a formação de uma carga geralmente plana em forma de um chapéu possuindo um par de flanges usando o perfurador para secar a sua carga em uma cavidade em um cunho. Uma placa é carregada através do cunho cobrindo os flanges, e o perfurador é forçado contra a placa para comprimir e manter os flanges. O formato do chapéu é formado dentro de uma pá do reforço, comprimindo o cunho enquanto a placa é pressionada contra os flanges pelo perfurador.

De acordo com ainda outra modalidade, é provido um método de fabricação de um reforço de compósito da pá contornada. O método compreende colocar uma carga de compósito substancialmente plana em um cunho e formando a carga plana dentro de um chapéu utilizando um perfurador para pressionar a forma contra a carga em uma cavidade no cunho. O método compreende ainda o contorno. Formado a carga por flexão do cunho enquanto que a carga é formada no cunho Contornar a carga formada inclui dobrar o perfurador enquanto o perfurador está no cunho.

Em resumo, de acordo com um aspecto da invenção, é provido um aparelho para formar uma carga de compósito em uma longarina da pá contornada, incluindo um perfurador alongado flexível ao longo do seu comprimento; um cunho alongado flexível ao longo do seu comprimento no qual uma carga de compósito geralmente plana pode ser formada por pressão através do perfurador; primeira e segunda placas flexíveis respectivamente apoiando os primeiro e segundo cunhos, e um mecanismo de troca de contorno do cunho e do perfurador acoplado com as placas para alterar o contorno do perfurador e do cunho.

Vantajosamente, o aparelho em que o perfurador é geralmente plano e inclui uma pluralidade de segmentos individuais do perfurador.

Vantajosamente, o aparelho em que o cunho inclui primeira e segunda porções de cunho espaçadas que definem uma cavidade de cunho entre as quais o perfurador pode ser recebido.

Vantajosamente, o aparelho em que as porções de cunho são lateralmente deslocáveis em relação umas às outras para comprimir a carga entre os mesmos, e o aparelho compreende ainda: membros expansíveis para aplicar uma força lateral sobre as porções de cunho que comprimem a carga.

Vantajosamente, o aparelho em que os membros expansíveis incluem um par de mangueiras infláveis, respectivamente em lados opostos das porções de cunho e adaptados para ser acoplados com uma fonte de ar pressurizado.

Vantajosamente o aparelho ainda inclui pelo menos um calço adaptado para engatar a carga e possuindo um contorno geralmente um contorno correspondente ao local na carga.

Vantajosamente o aparelho ainda inclui uma prensa acoplada com as primeira e segunda placas para o contorno das placas enquanto que a carga está entre o perfurador e o cunho.

Vantajosamente, o aparelho ainda inclui uma placa de capaz de instalação de forma removível entre o cunho e o perfurador para manter uma porção da carga durante a formação da carga.

De acordo com outro aspecto da invenção é provido um aparelho para a formação de uma carga de compósito em um reforço da pá con- tornada possuindo um flange com pelo menos uma variação de espessura, incluindo as primeira e segunda placas flexíveis; uma perfurador alongado e um cunho alongado, entre os quais um carga de compósito de modo geral plana pode ser formada por pressão, o perfurador e o cunho sendo flexíveis ao longo dos seus respectivos comprimentos e colocados entre as primeira e segunda chapas, e pelo menos um primeiro calço localizado entre uma das placas e o cunho, e uma prensa para dobrar as placas para contornar o perfurador e o cunho.

Vantajosamente, o aparelho em que o calço é geralmente flexível.

Vantajosamente, o aparelho ainda inclui um segundo calço, e em que o calço primeiro situa-se entre um primeiro lado do cunho e a primeira placa, e o segundo calço está localizado entre um segundo lado do cunho e a segunda placa.

Vantajosamente, o aparelho em que o perfurador é geralmente plano e inclui uma pluralidade de segmentos individuais do perfurador, e o cunho inclui uma primeira e segunda porções separadas espaçadas flexíveis que definem uma cavidade do cunho entre as quais o perfurador pode ser recebido.

Vantajosamente o aparelho ainda inclui um par de mangueiras infláveis, respectivamente em lados opostos das porções do cunho e adaptado para ser acoplado com uma fonte de ar pressurizado para a aplicação de uma força lateral sobre as porções do cunho.

Vantajosamente, o aparelho em que o primeiro calço inclui um cone geralmente correspondente à variação de espessura.

De acordo ainda com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um método de fabricação de um reforço de compósito da pá, incluindo formar uma carga geralmente plana; utilizar um perfurador para formar a carga em uma forma de chapéu possuindo um par de flanges, conduzindo a carga geralmente plana para uma cavidade de um cunho; retirar o perfurador a partir da cavidade do cunho; carregar uma placa sobre o cunho cobrindo os flanges; manter as porções de flange contra o cunho, for- çando o perfurador contra a placa; e formar o formato do chapéu resultante em uma pá usando o cunho para comprimir o chapéu enquanto as porções de flange são mantidas contra o cunho.

Vantajosamente o método ainda inclui adicionalmente a colocação da carga no cunho.

Vantajosamente o método ainda inclui a colocação de uma manta de aquecimento sobre a carga sobre o cunho, e aquecendo a carga a uma temperatura de formação utilizando a manta de aquecimento.

Vantajosamente, o método ainda inclui o contorno da carga ao longo do seu comprimento através do contorno do cunho e do perfurador antes da pá ser formada.

Vantajosamente, o método ainda inclui o contorno da carga ao longo do seu comprimento através do contorno do cunho e do perfurador após a pá ser formada.

Vantajosamente, o método ainda inclui a colocação de um material de enchimento entre as porções de flange após a pá ter sido formada; recarregar a placa sobre as porções de flange e o material de enchimento, e comprimir o preenchedor, conduzindo o perfurador para baixo contra a placa.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provido um método de fabricação de um reforço de compósito da pá contornada, incluindo a colocação de uma carga de compósito substancialmente plana em um cunho possuindo uma cavidade do cunho; formar por pressão a carga plana contra o cunho, incluindo o uso de um perfurador para formar por pressão a carga em um formado de chapéu no interior da cavidade do cunho; e contornar a carga formada dobrando o cunho enquanto a carga é formada no cunho.

Vantajosamente, o aparelho em que a formação por pressão inclui formar porções de flange da carga contra o cunho enquanto o perfurador está formado a carga para o formato de chapéu no interior da cavidade do cunho, retirando o perfurador da cavidade do cunho, e usando o cunho para comprimir o chapéu lateralmente em uma pá.

Vantajosamente, o aparelho em que o contorno é desempenhado antes do chapéu ser comprimida em uma pá.

Vantajosamente, o aparelho em que o contorno da carga formada inclui dobrar o perfurador, juntamente com o cunho.

De acordo com outro aspecto da presente invenção, é provido um aparelho para a formação de uma longarina compósita da pá contornada com bitola variável, incluindo primeira e segunda placas separadas espaçadas, alongadas, flexíveis; um cunho montado sobre a primeira placa de frente para a segunda placa, o cunho incluindo as primeira e segunda porções de cunho possuindo uma cavidade de cunho entre as mesmas, cada uma dos porção de cunho sendo segmentada em uma pluralidade de blocos de cunhos independentemente móveis deslizáveis sobre a primeira placa, o cunho adicional, incluindo tiras flexíveis de engate dos blocos de cunhos em conjunto; um par de suportes fixados à primeira placa em lados opostos do cunho para lateralmente reter os blocos de cunhos; um par de mangueiras, respectivamente, entre os blocos de cunho e os suportes adaptados para serem acoplados com uma fonte de ar pressurizado para a aplicação de uma força lateral sobre as porções do cunho; um primeiro calço cônico entre cada uma das porções de cunho e a primeira placa para transmissão da força constante para as áreas da carga possuindo variações de espessura à medida que a carga está sendo formada; um perfurador substancialmente plano, alongado montado no perfurador e prolongam-se substancialmente perpendicular à segunda placa para formar uma porção da carga no interior da cavidade do cunho, o perfurador sendo segmentado em uma pluralidade de porções móveis do perfurador independentemente; um segundo calço afunilado em cada lado do perfurador e fixado à segunda placa para transmissão de força constante para as áreas da carga possuindo variações de espessura à medida que a carga está sendo formada, e uma pluralidade de acionadores, juntamente com as primeira e segunda placas para formar o perfurador e o cunho em um contorno desejado por flexão das placas.

De acordo com ainda outro aspecto da presente invenção é provido outro método de formação de uma longarina de compósito da pá con- tornada com bitola variável, incluindo prover uma carga de múltiplos compó-sitos pré-impregnada substancialmente plana; colocar um primeiro preen-chedor sobre a carga; colocar a carga plana sobre um cunho possuindo duas porções opostas do cunho e uma cavidade de cunho entre as mesmas; aquecer a carga a uma temperatura de formação; utilizar um perfurador para conduzir uma primeira porção da carga e do primeiro preenchedor na cavidade do cunho para formar um chapéu; utilizar uma primeira placa para comprimir a segunda porção da carga contra o cunho para formar porções de flange da longarina à medida que o chapéu está sendo formado pelo perfurador; retrair o perfurador a partir da cavidade do cunho; carregar uma segunda placa sobre as porções de flange da longarina; manter as porções de flange contra o cunho usando o perfurador para aplicar pressão para a segunda placa; remover a segundo placa; utilizar um par de mangueiras pressurizadas para aplicar a pressão lateral, respectivamente às porções do cunho; utilizar as porções do cunho para formar o chapéu em uma pá, comprimindo o chapéu entre as porções do cunho; contornar a carga formada por cada contorno do perfurador e o cunho ao longo dos seus comprimentos respectivos enquanto a pá está sendo comprimida; colocar um segundo preenchedor de compósito em um sulco entre as porções de flange; aplicar um adesivo e uma camada de tecido sobre o segundo preenchedor; recarregar a segunda placa sobre as porções de flange, que recobrem o segundo preenchedor, o adesivo e a camada de tecido; utilizar o perfurador para aplicar pressão à segunda placa e comprimir o segundo preenchedor, o adesivo e a camada de tecido; retrair o perfurador após o segundo material de enchimento ter sido comprimido; mover as porções para longe umas das outras; remover a segunda placa, e remover a longarina formada a partir do cunho.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As novas características acreditadas das modalidades vantajosas são definidas nas reivindicações anexas. As modalidades vantajosas, no entanto, bem como um modo preferido de utilização, outros objetivos e vantagens da mesma, serão melhor compreendidos por referência à seguinte descrição detalhada de uma modalidade vantajosa da presente invenção, quando lidas em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: A figura 1 é uma ilustração de uma vista lateral de uma longarina de compósito da pá contornada fabricada com o método e o aparelho descritos. A figura 2 é uma ilustração de uma vista em corte tomada ao longo da linha 2-2 na figura 1. A figura 3 é uma ilustração semelhante à figura 2, porém mostrando uma forma alternativa da longarina. A figura 4 é uma ilustração de uma vista em perspectiva do aparelho de ferramentas utilizado para formar uma carga substancialmente plana para as longarinas da pá mostradas nas figuras 1 a 3. A figura 5 é uma ilustração de uma vista em corte tomada ao longo da linha 5-5 na figura 6, porém mostrando uma carga a ser formada. A figura 6 é uma ilustração de uma vista em corte tomada ao longo da linha 6-6 na figura 5. A figura 6A é uma vista plana de uma porção de uma pá com uma elevação, mostrando como os blocos de cunhos se deslocam para se conformar com os contornos da pá durante o processo de formação. A figura 7 é uma ilustração de uma vista plana de um mecanismo de troca de contorno do cunho e do perfurador empregando o aparelho de ferramentas representado na figura 4. A figura 8 é uma ilustração de um diagrama de fluxo de um método de fabricação da longarina da pá contornada mostrado nas figuras 1 e 2.

As figuras 9 a 25 são ilustrações esquemáticas de um aparelho de ferramentas representado na figura 4, respectivamente mostrando as e-tapas sequenciais do método de fabricação mostrado na figura 8. A figura 26 é uma ilustração de um diagrama de fluxo de um método de fabricação da longarina da pá contornada mostrado na figura 3.

As figuras 27 a 43 são ilustrações esquemáticas de um aparelho de ferramentas representado na figura 4, respectivamente mostrando as e-tapas sequenciais do método de fabricação mostrado na figura 26. A figura 44 é uma ilustração de um diagrama de fluxo de produção de aeronaves e metodologia de serviço. A figura 45 é uma ilustração de um diagrama em blocos de uma aeronave.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Referindo primeiro às figuras 1 e 2, as modalidades descritas se referem a um método e um aparelho para a fabricação de um reforço de compósito alongado, composto, tal como uma longarina do tipo de pá 50 possuindo uma pá substancialmente plana 52 e um flange 54 que se estendem substancialmente perpendiculares à pá 52. O flange 54 inclui um par de porções de flange 54a que se prolongam lateralmente a partir de uma extremidade da pá 52, e ligada à pá 52 por uma seção de raio 60. A longarina da pá 50 pode ter um ou mais contornos 58 ao longo do seu comprimento. Na modalidade ilustrada, a longarina 50 tem um contorno substancialmente constante 58 no plano curvo 56 de um flange 54. Em outras modalidades, a longarina 50 pode ter um ou mais dos contornos 58, que pode ou não estar em curvatura constante. Além disso, como será discutido mais adiante em maiores detalhes, o flange 54 pode ter uma bitola variável, ou espessura T1 em um ou mais locais ao longo do seu comprimento, a fim de conformar a longarina 54 aos contornos localizados de uma estrutura à qual ele está ligado, tal como um revestimento da aeronave 61. Além disso, a espessura T2 e / ou uma altura H da pá 52 pode variar ao longo do comprimento da longarina 50. O método e aparelho descritos podem ser usados para fabricar outras configurações de longarinas tipo pá 50, tal longarina híbrido-l 50a mostrada na figura 3. A longarina 50a compreende uma pá 52 possuindo uma extremidade externa formada de modo angular 62, e um flange 54. A extremidade da pá 62 inclui um preenchedor de compósito formado de modo triangular 64, no entanto outras formas de preenchedores que são possíveis. O flange 54 inclui uma ranhura em forma de V 57 na interseção das porções de flange 54a com a pá 52. A ranhura 57 é preenchida com um preenchedor de compósito 66 possuindo uma seção transversal em forma triangular subs- tancialmente correspondente ao sulco 57. Cada um dos preenchedores 64, 66 pode compreender um adesivo que pode ou não ser reforçado com fibras, ou, alternativamente, pode compreender tiras (não mostrado) de fita pré-impregnada.

As figuras 4 a 6 ilustram o aparelho de ferramentas 68, que pode ser empregado para formar as longarinas mostradas nas figuras 1 a 3 usando uma carga de compósito única, substancialmente plana, de multicamadas 55. A carga pode compreender múltiplas camadas 59 de material compósito, tais como, sem limitação, uma fibra de carbono de epóxi pré-impregnado, e pode incluir elevações 98 para se conformar ao flange 54 (figura 2) da longa-rina 50 aos contornos locais, tais como contornos locais da pele 61. O aparelho de ferramentas 68 amplamente compreende um cunho inferior 70, um perfurador superior 88 e um par de placas flexíveis 72, 74, sobre o qual o cunho 70 e o perfurador 88 são, respectivamente, montados. O cunho 70 compreende um par de porções de cunho 70a, 70b que são espaçados entre si para formar uma cavidade de cunho 86 e são deslizantes, substancialmente lateralmente, na direção de e para longe um do outro na placa 72. Cada uma das porções de cunho 70a, 70b é segmentado em 75 e compreende uma pluralidade de blocos de cunhos 76 que, no exemplo ilustrado possuem uma seção transversal geralmente retangular, no entanto outras formas secionais transversais são possíveis.

Os blocos de cunhos 76 estão alinhados lado a lado em relação ao longo do comprimento das placas 72, 74 e são unidos por meio de conectores flexíveis 78 que podem compreender, por exemplo, e sem limitação, uma tira de metal flexível. Os blocos de cunhos 76 são montados na placa 72 e são interligados por meio de conectores 78 de tal modo que os seus eixos respectivos mantém a neutralidade durante a moldagem e o contorno da carga 55. Os blocos de cunhos 76 podem compreender qualquer material, adequado relativamente rígido, tais como madeira, metal, cerâmica ou um composto, e incluem superfícies interiores de formação 76a e superfícies superior de formação 76b. Um par de suportes alongados em forma de L 82 está montado na placa 72, em lados opostos do cunho 70, e funcionada para ambos reterem os blocos de cunhos 76 nas placas 72, bem como reagir às forças laterais de formação geradas pelos blocos de cunhos 76. Um par de mangueiras infláveis 84, por vezes referido como sacos ou bexigas, é colocado entre os suportes 82 e os blocos de cunhos 76, que são adaptados para ser acoplados com uma fonte adequada de ar comprimido (não mostrado). As mangueiras 84 podem ser seletivamente pressurizadas a fim de aplicar uma força lateral sobre os blocos de cunhos 76 durante a formação e / ou operações de contorno. Outros mecanismos, no entanto, podem ser providos para aplicar a força lateral aos blocos de cunhos 76. O perfurador 88 é substancialmente plano e inclui fendas 90 que segmentam o perfurador 88 em uma pluralidade de porções do perfurador 92 que permitem que o perfurador 88 se flexione ao longo do seu comprimento em um plano (não mostrado) que é substancialmente perpendicular ao plano 56 (figuras 1 e 2) do flange 54. O perfurador 88 pode ser formado de qualquer material rígido adequado, tal como metal, cerâmica ou um com-pósito.

Como mencionado anteriormente, a longarina 50 pode ter uma espessura do flange variável T1 em áreas localizadas ao longo do seu comprimento, a fim de conformar a longarina 50 aos contornos locais da pele 61 (figura 1). A fim de acomodar estas variações de espessura de modo que a pressão constante é aplicada à carga 55 nestas áreas localizadas, os calços inferior e superiores adequados contornados 80, 94, respectivamente, podem ser fornecidos. Por exemplo, como mostrado nas figuras 4 e 6, a carga 55 pode incluir camadas de elevações 98 na área das porções de flange 54a (figura 2). A fim de assegurar que a mesma pressão de formação substancialmente seja aplicada sobre a área das camadas de elevação 98, os calços superior 94 incluem um contorno 96 que está substancialmente em conformidade com a forma em corte transversal das almofadas em elevação 98. Embora não mostrado nas Figuras, os calços inferiores 80 podem também conter um ou mais contornos ao longo dos seus comprimentos abaixo dos blocos de cunhos 76, a fim de acomodar variações de espessura nas porções de flange 54a da longarina 50. Além disso, o calço inferior 80 pode ser cônico (não mostrado), na área abaixo da cavidade de moldação 86 (figura 4), a fim de alterar a altura da pá ao longo do seu comprimento. Os calços 80, 94 podem ser formados de qualquer material substancialmente não compressível que irá transmitir a força para a carga 55, ainda flexível para o grau necessário para permitir que os calços 80, 94 se dobrem durante o contorno do aparelho de ferramentas 68.

Referindo à figura 6A, como mencionado anteriormente, a espessura T2 da longarina da pá 52 pode variar ao longo do seu comprimento. Por exemplo, a pá 52 pode ter locais em elevações 97 que aumentam a espessura da pá T2. Durante o processo de formação, os blocos de cunhos 76 na área 99 da elevação 97 deslizam 101 lateralmente para fora sobre a placa inferior 72, de modo a estar em conformidade com o contorno apresentado pela elevação 97, e manter substancialmente constante a pressão de formação na pá 52. A figura 7 ilustra um mecanismo de troca de contorno do cunho e do perfurador 105 incorporando o aparelho de ferramentas 68 mostrado nas figuras 4 a 6. O mecanismo de troca de contorno do cunho e do perfurador 105 pode compreender, por exemplo, e sem limitação, uma prensa 105. Uma pluralidade de acionadores individuais separados espaçados 100 é, respectivamente, montada nas placas de prensagem opostas 104 que são adaptadas para movimento no sentido e para longe uma da outra, como mostrado pelas setas 106. O aparelho de ferramentas 68 está disposto entre as placas de prensagem 104. As placas de prensagem 104 podem ser acopladas com os mecanismos de alimentação adequada operados tais como acionadores de cilindro (não mostrado) para deslocar as placas de prensagem 104, que abrem e fecham o aparelho de ferramentas 68, durante uma operação da carga de formação. Cada um dos acionadores 100 inclui um êmbolo 102 acoplado com uma das placas 72, 74 que aplica uma força para as placas 72, 74, a fim de dobrar as placas 72, 74 que, por sua vez contorna longitudinalmente o aparelho de ferramentas 68, e assim a carga formada 55. Outros mecanismos podem ser empregues para longitudinalmente contornar o aparelho de ferramentas 68, tais como o descrito na Publicação da Patente US 20100102482 publicada em 29 de abril de 2010, a descrição completa da qual é aqui incorporada por referência. A atenção é agora direcionada à figura 8, que descreve as etapas individuais de um método de fabricação de longarinas da pá contornada; estas etapas são também sequencialmente mostradas, em forma de diagrama, nas figuras 9 a 25. Começando na etapa 110, uma carga de compó-sito substancialmente plana de multicamadas 55 é carregada 146 sobre os blocos de cunhos 76 (figura 9), com o perfurador 88 em uma posição levantada. Uma porção da pá central 52 da carga 55 se sobrepõe à cavidade do cunho 86, e as porções de flange externas 54a da carga 55 prolongam-se lateralmente para além dos blocos de cunhos 76. As tiras de adesivo 148 podem ser colocadas sobre a carga 55, antes ou depois de a carga 55 ser carregada para os blocos de cunhos 76. Em seguida, como mostrado em 112 na figura 8, uma manta de aquecimento 150 (figura 10) é carregada 152 para a carga 55. Em seguida, em 114, a carga é aquecida (figura 11) utilizando a manta de aquecimento 150, assim, amolecendo a carga 55 a uma temperatura adequada de formação. Outros tipos de dispositivos de aquecimento podem ser utilizados para aquecer a carga 55, incluindo, mas não se limitando aos aquecedores de tipo radiantes e indutivos (não mostrado). Na etapa 116, a manta de aquecimento 150 é descarregada 154, como mostrado na figura 12. Na etapa 118, uma porção da pá 52 da carga 55 é formada dentro de um chapéu 156 (figura 13), forçando 158 o perfurador 88 para a cavidade do cunho 86. À medida que o chapéu 156 está sendo formado como mostrado na figura 13, um primeiro nível intermediário de pressão P1 é aplicado aos blocos de cunhos 76 pelas mangueiras 82 de modo a manter os blocos de cunhos 76 carregados contra a carga 55. No entanto, este nível intermediário de pressão P1 é menor do que a pressão lateralmente para fora desenvolvida pelo perfurador 88, consequentemente, embora carregado contra o chapéu 156, os blocos de cunhos 76 movem-se lateralmente para o exterior 168 até que a seção de chapéu 156 esteja completamente formada dentro da cavidade 86.

Em seguida, na etapa 120, enquanto a pressão P1 lateraimente para dentro é mantida contra o chapéu 156 pelos blocos de cunhos 76 (figura 14), a placa de topo 74 aplica a pressão 164 para as porções de flange 54a, formando este último para baixo contra os blocos de cunhos 76. Opcionalmente, na etapa 122, a carga parcialmente formada 55 é contornada (figura 15) pelo contorno 85 do aparelho de ferramentas 68, enquanto a pressão P1 lateralmente para dentro continua a ser mantida sobre o chapéu 156 pelos blocos de cunhos 76. O contorno 85 do aparelho de ferramentas 68 pode ser realizado pela prensa mostrada na figura 7 previamente descrita, que inclina as placas 72, 74 em um plano (não mostrado) que é substancialmente paralelo ao plano 56 do flange 54 (ver figuras 1 e 2). À medida que as placas 72, 74 são dobradas em uma curvatura desejada, tanto o perfurador 88 e o cunho 78 flexionam e se conformam com a curvatura das placas 72, 74. Como descrito anteriormente em ligação com as figuras 4 a 6, os calços superiores e inferiores 80, 94 mantêm a pressão de formação substancialmente constante sobre as porções de flange 54a à medida que o aparelho de ferramentas 68 está sendo contornado 85 para a forma desejada.

Na etapa 124 na figura 8, o perfurador 88 é retraído a partir da cavidade de cunho 86 (figura 16). Em seguida, na etapa 126, uma placa substancialmente plana 160 (figura 17) é carregada 162 para as porções de flange 54a. Na etapa 128, o perfurador 88 é abaixado 158 (figura 18) para contato com a placa 160, assim, carregando a placa 160 contra as porções de flange 54a, imobilizando as porções de flange 54a. Em seguida, na etapa 130, enquanto que porções de flanges 54a são mantidas no lugar contra os blocos de cunhos 76 pela força aplicada pela placa 160 e o perfurador 88, a pressão P2 (figura 19) é aplicada aos blocos de cunhos 76 pelas mangueiras 82 que comprimem o chapéu 156 em uma pá 52. A pressão P2 é uma pressão de formação que é maior do que a pressão P1 aplicada aos blocos de cunhos 76 durante as etapas 118 a 122.

Na etapa 134 mostrada na figura 8, o perfurador 88 é retraído 180 (figura 20), e a placa 160 é removida 167 deixando uma ranhura em forma de V 165 entre as porções de flange 54a. Na etapa 136 mostrada na figura 8, um preenchedor de compósito 66 é colocado na ranhura 165, como mostrado na figura 21. Em seguida, na etapa 138, uma tira de adesivo 174 (figura 22) e uma camada de tecido 172 são colocadas sobre o preenchedor 66. Na etapa 140, a placa 160 é recarregada, sobrepondo-se ao flange 54 (figura 23). Então, como mostrado na etapa 142, a camada de tecido 172, a tira adesiva 174 e o preenchedor 66 são comprimidos pelo deslocamento do perfurador para baixo, como mostrado na figura 24 em contato com a placa 160. Finalmente, na etapa 144, e é mostrado na figura 25, o perfurador 88 é retraído 180, a placa 160 é removida 184, permitindo que a longarina da pá completamente formada 50 seja retirada do aparelho de ferramentas 68.

Deve-se notar aqui que, na modalidade do método descrito, o contorno do aparelho de ferramentas 68 é executado quando a carga 55 está em um estado parcialmente formado como mostrado na figura 15. Alternativamente, no entanto, a carga 55 pode ser contornada, na etapa 132, depois do chapéu 156 ter sido comprimido para a pá 52 mostrada na figura 19. O contorno do aparelho de ferramentas 68 é opcional e não é necessário quando se utiliza o aparelho de ferramentas 68 para formar longarinas substancialmente retas (não mostrado). Quando o contorno da longarina não é necessário, não é necessário executar as etapas 122 a 132. Em qualquer caso, o método descrito pode vantajosamente permitir o deslizamento da camada durante os processos de formação e / ou de contorno que podem reduzir o enrugamento da camada e resultam em peças acabadas que possuem características superior e / ou exibem um desempenho melhorado. Além disso, em outra modalidade, o contorno da carga 55 ao longo do seu comprimento é realizado após a porção de pá 52 ser formada, mas antes da formação das porções de flange 54a sobre os blocos de cunhos 76. O preenchedor 66 é colocado na ranhura 165 depois das porções dos flanges 54a terem sido formadas na porção de pá contornada 52. Esta última modalidade do método mencionado pode facilitar o processo de contorno, particularmen-te onde as longarinas mais altamente contornadas 50 estão para ser fabricadas, resultando em uma qualidade melhorada da peça com menos rugas e / ou mais fácil de contorno da carga 55. A atenção é agora direcionada à figura 26, juntamente com as figuras 27 a 43 relacionadas, que ilustram etapas de um método de fabricação de um tipo híbrido de longarina da pá 50a, tal como o representado na figura 3. Como pode ser visto a partir das figuras 27 a 43, o aparelho de ferramentas 68 utiliza para fabricar a longarina 50a mostrada na figura 3 é substancialmente semelhante ao anteriormente descrito, com duas exceções. Especificamente, como mostrado na figura 27, a extremidade do perfurador 88 inclui uma ranhura de modo geral em forma de V 88a ao longo do comprimento do perfurador 88 que substancialmente coincide com o tamanho e a forma de um preenchedor triangular 64. Além disso, cada um dos blocos de cunhos 78 inclui um chanfro ou chanfradura 155 ao longo de uma borda inferior, que auxilia na formação da extremidade externa de forma angular 62 da pá 52 mostrada na figura 3.

Referindo-nos agora à figura 26, na etapa 188 uma carga de compósito substancialmente plana 55 (figura 27) é carregada 220 sobre os blocos de cunhos 76. As tiras de adesivo 148 podem ser aplicadas à carga 55, após o que o preenchedor superior 64 é colocado sobre a tira adesiva central, 148. Em seguida, em 190, uma manta de aquecimento 150 (figura 28) é carregada 222 para a carga 55. Na etapa 192 na figura 26, a manta 150 é utilizada para aquecer a carga 55 (figura 29) a uma temperatura adequada de formação. Na etapa 194 na figura 26 a manta é 150 descarregada 224, como mostrado na figura 30. Na etapa 196 o perfurador 88 é deslocado para baixo para a cavidade do cunho 86 (figura 31) para formar a carga 55 dentro de um chapéu 156. À medida que o perfurador 88 continua a mover-se para baixo através da cavidade 86, a placa superior 74 entra em contato com as porções de flange 54a, e constitui o último para baixo contra os blocos de cunhos 76. Durante a etapa 196, a pressão lateral P1 é aplicada aos blocos de cunhos 76 pelas mangueiras infláveis 82 (ver figuras 4 e 5).

Na etapa 198, o perfurador 88 é retraído (figura 33) e, na etapa 200, uma placa substancialmente plana 160 (figura 34) é carregada 226 para as porções de flange 54a da carga parcialmente formada 55. Na etapa 202, o perfurador 88 é colocado junto da placa 66 (figura 35) que aplica pressão para as porções de flange 54a para segurá-los contra os blocos de cunhos 76. Em 204, a pressão lateral P2 é aplicada (figura 36) pelas mangueiras 82 aos blocos de cunhos 76, fazendo com que os blocos de cunhos 76 comprimam o chapéu 156 (figura 35) em uma pá 52.

Em seguida, na etapa 206 e, como mostrado na figura 37, o perfurador 88 é removido da placa 74 e a longarina formada 52 pode ser, opcionalmente, contornada 85 por contorno do aparelho de ferramentas 68 utilizando uma prensa tal como representado na figura 7, que se aplica uma força 164 para as placas 72, 74 para dobrar as placas 72, 74 ao contorno desejado. Durante o contorno 85 do aparelho de ferramentas 68 na etapa 206, P2 pressão lateral interior é mantida nos blocos de cunhos 76 pelas mangueiras 82.

Na sequência de contorno da longarina 52 na etapa 206, o perfurador 88 é retraído 180 como mostrado em 208, e a placa 160 é removida 228. Na etapa 210 na figura 26, um preenchedor inferior 66 (figura 39) é carregado para dentro da ranhura 165 entre as porções de flange 54a. Em seguida, como mostrado na etapa 212 na figura 26, uma tira de adesivo 148 e uma camada de tecido 225 é colocada sobre o material de enchimento 66 (ver figura 30). Como mostrado na etapa 214 na figura 26, a placa 160 é recarregada 230 sobre as porções de flange 54a (figura 41). Em 216, o perfurador 88 é deslocado para baixo em contato com a placa 160, que comprime a camada de tecido 225 e 148 adesivo contra o preenchedor 66. Durante a etapa 216, a pressão P1 é mantida sobre os blocos de cunhos 76. Finalmente, na etapa 218 na figura 26, o perfurador 88 é retraído 180 (figura 43), a placa 160 é removida 232 e a longarina completada 52 é retirada do aparelho de ferramentas 68.

Como mencionado anteriormente, o contorno do aparelho de ferramentas 68 é opcional quando realizando o método mostrado nas figuras 26 a 43, e não é necessário quando se utiliza o aparelho de ferramentas 68 para formar longarinas substancialmente retas (não mostrado) com a forma híbrida-l mostrada na figura 3. Quando contorno da longarina não é necessário, não é necessário executar as etapas 198 a 206. Na modalidade descrita em conexão com as figuras 27 a 43, o contorno da porção de pá 52 é realizado após as porções dos flanges 54a terem sido formadas. Como alternativa, no entanto, pode ser preferível em outras modalidades formar as porções de flange 54a, após as porções de pá 52 terem sido formadas, após o que o preenchedor superior 66 pode ser instalado. Ao contornar a carga 55 antes das porções de flange 54 terem sido formadas, o processo de contorno pode ser mais fácil e / ou parte da qualidade pode ser melhorada.

As modalidades da invenção podem encontrar utilização em uma variedade de aplicações potenciais, em particular na indústria de transporte, incluindo, por exemplo, aeroespacial, marinha, aplicações automotivas e outras aplicações em que o equipamento assentado automatizado pode ser utilizado. Assim, referindo-se agora às figuras 44 e 45, as modalidades da invenção podem ser usadas no contexto de uma construção de aeronaves e método de serviço 236, como mostrado na figura 44 e uma aeronave 238 como mostrada na figura 45. As aplicações de aeronaves das modalidades descritas podem incluir, por exemplo, sem limitação, assentamento de membros de reforços, tais como, sem limitação longarinas e mastros. Durante a pré-produção, o método exemplar 236 pode incluir especificação e projeto 240 da aeronave 238 e aquisição de material 242. Durante a produção, o componente, fabricação do subconjunto 244 e o sistema de integração 246 da aeronave 238 tomam lugar. Posteriormente, a aeronave 238 pode passar por certificação e entrega 248, a fim de ser colocada em serviço 250. Enquanto que em serviço por um cliente, a aeronave 238 está prevista para a manutenção de rotina e de serviço 250, que pode também incluir modificação, reconfiguração, remodelação, e assim por diante.

Cada um dos processos de método 236 pode ser realizado ou efetuado por um sistema integrador, um terceiro, e / ou um operador (por exemplo, um cliente). Para efeitos da presente descrição, um integrador de sistemas pode incluir, sem limitação, qualquer número de fabricantes de aeronaves e subcontratados do sistema principal; terceiros podem incluir, sem limitação, qualquer número de vendedores, subcontratados e fornecedores, e um operador pode ser uma companhia aérea, empresa de leasing, entidade militar, organização de serviços, e assim por diante.

Como mostrado na figura 45, a aeronave 238 produzida pelo método exemplar 236 pode incluir uma estrutura 254 com uma pluralidade de sistemas 256 e um interior 258. Exemplos de sistemas de alto nível 256 incluem um ou mais de um sistema de propulsão 260, um sistema elétrico 262, um sistema hidráulico 264, e um sistema ambiental 266. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído. Embora um exemplo aeroespacial seja mostrado, os princípios da invenção podem ser aplicados a outras indústrias, tais como as indústrias marinhas e automotivas.

Os sistemas e métodos incorporados no presente documento podem ser empregues em qualquer uma ou mais das fases do método de produção e de serviço 236. Por exemplo, os componentes ou subconjuntos correspondentes à produção do processo 244 podem ser fabricados ou produzidos de uma maneira semelhante aos componentes ou subconjuntos produzidos enquanto a aeronave 238 está em serviço. Além disso, uma ou mais modalidades do aparelho, as modalidades do método, ou uma combinação das mesmas podem ser utilizadas durante as fases de produção 244 e 246, por exemplo, por substancialmente acelerar a montagem ou reduzir o custo de uma aeronave 238. Do mesmo modo, um ou mais aparelhos de modalidades, as modalidades do método, ou uma combinação dos mesmos podem ser utilizados quando a aeronave 238 está em serviço, por exemplo, e sem limitação, para manutenção e serviço 252. A descrição das diferentes modalidades vantajosas foi apresentada para fins de ilustração e descrição e não se destina a ser exaustiva ou limitada às modalidades sob as formas descritas. Muitas modificações e variações serão evidentes para aqueles versados na técnica. Além disso, diferentes modalidades vantajosas podem fornecer vantagens diferentes em comparação com outras modalidades vantajosas. A modalidade ou modalidades selecionadas são escolhidas e descritas de modo a explicar melhor os princípios das modalidades, a aplicação prática, e para permitir que outros versados na técnica compreendam a invenção para várias modalidades com várias modificações que sejam adequadas para o uso particular contemplado.

Claims (14)

1. Aparelho para formar uma carga do compósito em uma longa-rina composta da pá, compreendendo: um perfurador alongado flexível ao longo do seu comprimento; um cunho alongado flexível ao longo do seu comprimento contra o qual uma carga do compósito geralmente plana pode ser formada por prensa pelo perfurador; primeira e segunda placas flexíveis respectivamente enegrecendo os primeiro e segundo cunhos, e mecanismo de troca de contorno de um cunho e um perfurador acoplado com as placas para alterar o contorno do perfurador e do cunho.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, em que o perfurador é geralmente plano e inclui uma pluralidade de segmentos individuais do perfurador.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que o cunho inclui primeira e segunda porções de cunho espaçadas definindo uma cavidade de cunho entre as quais o perfurador pode ser recebido.

4. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que as porções de cunho são lateralmente deslocáveis em relação umas às outras para comprimir a carga entre os mesmos, e o aparelho compreende ainda: membros expansíveis para aplicar uma força lateral sobre as porções de cunho que comprimem a carga.

5. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, em que os membros expansíveis incluem um par de mangueiras infláveis respectivamente em lados opostos das porções do cunho e adaptado para ser acoplado com uma fonte de ar pressurizado.

6. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo adicionalmente: pelo menos um calço adaptado para engatar a carga e possuindo um contorno geralmente correspondendo a um contorno local na carga.

7. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo adicionalmente: uma prensa acoplada com as primeira e segunda placas para o contorno das placas enquanto que a carga está entre o perfurador e o cunho.

8. Aparelho, de acordo com qualquer reivindicação anterior, compreendendo adicionalmente: uma placa que pode ser instada de forma removível entre o cunho e o perfurador para manter uma uma porção da carga durante a formação da carga.

9. Método para fabricar um reforço da pá do compósito, que compreende: formar uma carga geralmente plana; utilizar um perfurador para formar a carga em uma forma de chapéu possuindo um par de flanges por condução da carga geralmente plana para uma cavidade de um cunho; retirar o perfurador da cavidade do cunho; carregar uma placa sobre o cunho cobrindo os flanges; manter as porções de flange contra o cunho, forçando o perfurador contra a placa, e formar a forma de chapéu resultante em uma pá usando o cunho para comprimir o chapéu enquanto as porções de flange são mantidas contra o cunho.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, compreendendo ainda: colocar a carga no cunho.

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, compreendendo ainda: colocar uma manta de aquecimento sobre a carga no cunho, e aquecer a carga para uma temperatura de formação utilizando a manta de aquecimento.

12. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 9 a 11, compreendendo ainda: contornar a carga ao longo do seu comprimento contornando o cunho e o perfurador antes da pá ser formada.

13. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 9 a 12, compreendendo ainda: contornar a carga ao longo do seu comprimento contornando o cunho e o perfurador após a pá ser formada.

14. Método, de acordo com quaisquer das reivindicações 9 a 13, compreendendo ainda: colocar um preenchedor entre as porções de flange após a pá ter sido formada; recarregar a placa sobre as porções de flange e o preenchedor, e comprimir o preenchedor conduzindo o perfurador para baixo contra a placa.