BR102013013833B1

BR102013013833B1 - método de reduzir porosidades de uma peça de resina de compósito e aparelho para curar uma peça de resina de compósito

Info

Publication number: BR102013013833B1
Application number: BR102013013833A
Authority: BR
Inventors: Thomas Misciagna David
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2012-06-05
Filing date: 2013-06-05
Publication date: 2020-06-09
Also published as: US20140202630A1; EP2671702A2; CA2814677A1; CA2814677C; KR102040334B1; ES2548709T3; US20160016364A1; KR20130136911A; EP2671702A3; JP2014193594A; US9102104B2; EP2671702B1; JP6530883B2; US9381703B2; CN103465479A; RU2013122393A; BR102013013833A2; CN103465479B; RU2635141C2

Abstract

método e aparelho para reduzir porosidades em peças de resina de compósito. a presente invenção refere-se a uma carga elétrica é colocada em uma ferramenta usada para curar um produto de peça de resina de compósito. a ferramenta carregada produz uma força eletrostática que atrai gases retidos na resina para a superfície da ferramenta, reduzindo assim as porosidades na peça curada.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MÉTODO DE REDUZIR POROSIDADES DE UMA PEÇA DE RESINA DE COMPÓSITO E APARELHO PARA CURAR UMA PEÇA DE RESINA DE COMPÓSITO.

INFORMAÇÃO SOBRE OS ANTECEDENTES

Campo:

[0001] A presente descrição se refere genericamente à fabricação de peças de resina de compósito, e lida mais particularmente com um método e aparelho para reduzir porosidades nas peças.

Antecedentes:

[0002] Peças de resina de compósito podem ser fabricadas sobrepondo-se múltiplas dobras de resina reforçada com fibra em forma de compósito pré-impregnado (prepreg). O produto final de peça de prepreg é curado colocando-se o mesmo em uma ferramenta e sujeitando-o a uma combinação de calor e pressão. À medida que o produto de peça é aquecido, as dobras do prepreg amolecem e fluem para formar uma estrutura consolidada, entretanto, ar e/ou gases voláteis pode(m) ficar retido(s) dentro das dobras durante o processo de cura, o que resulta em porosidades na parte curada. Essas porosidades dão indesejáveis porque elas podem reduzir o desempenho da peça. Ar e/ou gases retido(s) próximos do lado de ferramenta do produto de peça são particularmente problemáticos e difíceis de remover em algumas aplicações. Uma solução para o problema de porosidade da peça no lado da ferramenta envolve curar o produto de peça em uma autoclave onde altas pressões são aplicadas à peça que pode forçar o ar e/ou os gases a sair. A cura em autoclaves de produtos de peça em compósito consome tempo, requer trabalho intensivo e equipamento grande e relativamente caro financeiramente. Outra solução para o problema foca em deixar que o produto de peça respire através de peles externas do produto utilizando-se técnicas de saco que empregam

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2/17 materiais para respiração embutidos, tais como vidro ou materiais de poliscrim (tecido forte de algodão ou linho usado para forro). O uso extensivo de materiais que permitem a respiração, incluindo materiais para respiração embutidos quando utilizados na cura em forno também consome tempo e requer trabalho intensivo, e pode não ser completamente eficaz em eliminar porosidades da peça, particularmente aquelas que ocorrem próximo do lado da ferramenta da peça.

[0003] Consequentemente, existe a necessidade de um método e um aparelho para curar os produtos de peça de resina de compósito que reduza substancialmente ou elimine as porosidades da peça no lado da ferramenta. Além disso, existe a necessidade de um método e um aparelho como mencionado acima que permita o processamento fora de autoclave de um produto de peça de resina de compósito utilizando técnicas de saco de vácuo convencionais e cura dentro de um forno convencional.

SUMÁRIO

[0004] As modalidades divulgadas proporcionam um método e aparelho para cura fora de autoclave de produtos de peça de resina de compósito que podem ser realizados utilizando-se fornos convencionais, e que é eficaz na redução ou eliminação de porosidades no lado da ferramenta. As porosidades no lado da ferramenta são reduzidas colocando-se uma carga elétrica em uma ferramenta de cura que usa um gerador de carga elétrica, tal como, entre outros, um gerador de carga eletrostática. A redução das porosidades no lado da ferramenta podem permitir que peças sejam curadas utilizando-se processos fora de autoclave.

[0005] Em uma modalidade, o gerador de carga elétrica é utilizado para carregar negativamente a ferramenta, fazendo com que uma carga negativa seja colocada na superfície de ferramenta que encaixa no produto de peça. O produto de peça transporta uma carga positiva. A

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3/17 carga negativa na superfície de ferramenta forma um desequilíbrio de carga ou diferença de potencial entre a ferramenta de cura e o produto de peça carregada positivamente, e essa diferença de potencial resulta em uma força de atração eletrostática. À medida que o produto de peça é aquecido durante o processo de cura, a resina se torna menos viscosa e começa a fluir, permitindo que quaisquer moléculas de gás retido migrem. A força eletrostática atrai moléculas dos gases retidos e da resina na direção da superfície de ferramenta, desta maneira reduzindo substancialmente ou eliminando porosidade nas peças, especialmente porosidades no lado da ferramenta.

[0006] A carga negativa pode ser colocada na ferramenta utilizando-se uma técnica mecânica tal como, entre outras, carregamento triboelétrico. O carregamento triboelétrico é atingido colocando-se dois materiais no lado de trás da ferramenta que estejam suficientemente distanciados na série triboelétrica para produzir a diferença de potencial necessária entre o produto de peça compósita não-curado e a superfície da ferramenta. Em outras modalidades, a carga negativa pode ser colocada na ferramenta utilizando-se um sistema dinamicamente energizado, tal como um gerador Van der Graaf.

[0007] De acordo com uma modalidade divulgada, é proporcionado um método de redução de porosidades em uma peça de resina de compósito. O método compreende colocar um produto de peça de compósito não-curado em uma superfície de uma ferramenta e colocar uma carga elétrica na ferramenta carregando eletricamente a ferramenta. O método compreende ainda utilizar a carga elétrica na ferramenta para atrair moléculas dentro do produto de peça de compósito não-curado para a superfície da ferramenta, e curar o produto de peça de compósito. O carregamento elétrico da ferramenta pode ser realizado utilizando-se um carregamento triboelétrico ou um gerador Van der Graaf. O carregamento é realizado colocando-se uma carga negaPetição 870200015231, de 31/01/2020, pág. 7/30

4/17 tiva na ferramenta, que é usada para atrair moléculas de gases no produto de peça de compósito na direção da superfície de ferramenta. [0008] De acordo com outra modalidade, é proporcionado um método de fabricar uma peça de compósito, compreendendo colocar um produto de peça de resina de compósito não-curado em uma superfície de uma ferramenta e lacrar um saco de vácuo sobre o produto de peça de compósito. O método compreende ainda extrair o vácuo do saco, aquecer o produto de peça de compósito, e colocar uma carga elétrica na ferramenta para atrair moléculas de gás no produto de peça de compósito na direção da superfície de ferramenta. O método também inclui curar o produto de peça de compósito. O processo de cura pode ser realizado dentro de um forno. A colocação da carga elétrica na ferramenta pode ser realizada pelo carregamento triboelétrico da ferramenta.

[0009] De acordo com mais outra modalidade, é proporcionado um método para reduzir porosidades no lado da ferramenta em um produto de peça de resina de compósito enquanto ele está sendo curado na superfície da ferramenta. O método compreende usar uma carga elétrica para atrair moléculas de gás em um produto de peça de resina de compósito até a superfície da ferramenta.

[00010] De acordo com mais outra modalidade, é proporcionado um aparelho para curar uma peça de resina de compósito, compreendendo uma ferramenta tendo uma superfície de ferramenta adaptada para encaixar um produto de peça de resina de compósito, e um gerador de carga elétrica para gerar uma carga na superfície de ferramenta com magnitude suficiente para atrair moléculas de gás no produto de peça de resina de compósito para a superfície da ferramenta.

[00011] De acordo com um aspecto da presente descrição é proporcionado um método de reduzir porosidades de uma peça de resina de compósito, compreendendo colocar um produto de peça de compó

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5/17 sito não-curado em uma superfície de uma ferramenta e atrair moléculas dentro do produto de peça de compósito não-curado para a superfície da ferramenta. Vantajosamente, o método pode compreender ainda curar o produto de peça. Vantajosamente, o método pode incluir atrair as moléculas para a superfície da ferramenta inclui colocar uma carga elétrica na ferramenta carregando-se eletricamente a ferramenta. Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta seja realizado utilizando-se carregamento triboelétrico. Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta seja realizado utilizando-se um gerador Van der Graaf. Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta seja realizado utilizando-se um gerador de carga negativa e a carga colocada na ferramenta seja uma carga negativa. Vantajosamente, o método pode incluir utilizar a carga elétrica na ferramenta para atrair moléculas de gás no produto de peça de compósito na direção da ferramenta. Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta seja desempenhado utilizando-se um gerador de carga eletrostática. Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta inclua colocar uma camada de material em contato com a ferramenta, e passar ar sobre a superfície da camada de material.

[00012] Vantajosamente, o método pode incluir que o carregamento elétrico da ferramenta seja realizado colocando-se uma camada de FEP na ferramenta, e colocando-se um material na camada de FEP, em que o material é um dentre náilon e poliéster.

[00013] De acordo com outro aspecto da presente descrição é proporcionado um método de fabricar uma peça de compósito, compreendendo colocar um produto de peça de resina de compósito nãocurado em uma superfície de uma ferramenta, lacrar um saco de vácuo sobre o produto de peça de resina de compósito, extrair o vácuo

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6/17 do saco de vácuo, aquecer o produto de peça de resina de composite, e colocar uma carga elétrica na ferramenta para atrair moléculas de gás no produto de peça de resina de compósito na direção da superfície de ferramenta. Vantajosamente o método pode compreender ainda curar o produto de peça de compósito. Vantajosamente o método pode incluir que a colocação da carga elétrica na ferramenta seja realizada pelo carregamento triboelétrico da ferramenta. Vantajosamente o método pode incluir que a colocação da carga triboelétrica seja realizada colocando-se uma primeira camada de um primeiro material em contato com a ferramenta, em que a primeira camada do primeiro material é relativamente negativa em uma série triboelétrica, e contatar a primeira camada do primeiro material com um segundo material, em que o primeiro e o segundo materiais estão substancialmente separados na série triboelétrica. Vantajosamente o método pode incluir que o contato do primeiro material com um segundo material inclua passar ar sobre o primeiro material.

[00014] De acordo com ainda outro aspecto da presente descrição, é proporcionado um método de redução de porosidades no lado da ferramenta, em um produto de peça de resina de compósito enquanto ele está sendo curado na superfície de uma ferramenta, compreendendo usar uma carga elétrica para atrair moléculas de gás no produto de peça de resina de compósito até a superfície da ferramenta.

[00015] De acordo com mais outro aspecto da presente descrição, é proporcionado um aparelho para curar uma peça de resina de compósito, compreendendo uma ferramenta tendo uma superfície de ferramenta adaptada para contatar um produto de peça de resina de compósito e um gerador de carga elétrica para gerar uma carga na superfície de ferramenta suficiente em magnitude para atrair moléculas de gás no produto de peça de resina de compósito até a superfície da ferramenta. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o gerador de

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7/17 carga elétrica inclua um gerador de carga triboelétrica. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o gerador de carga triboelétrica inclua pelo menos dois materiais em contato entre si e separados o suficiente na série triboelétrica para produzir a carga elétrica na superfície da ferramenta. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o gerador de carga triboelétrica esteja localizado na ferramenta. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o gerador de carga triboelétrica inclua um primeiro material contatando a ferramenta e tendo uma carga inerentemente negativa em uma série triboelétrica, e um segundo material contatando o primeiro material e separado do primeiro material na série triboelétrica em um montante suficiente para gerar a carga elétrica na superfície da ferramenta. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o primeiro material inclui primeira e segunda camadas, e o segundo material está disposto entre a primeira e segunda camadas e é permeável para permitir o fluxo de ar ao longo das primeira e segunda camadas. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o segundo material inclua um saco flexível cobrindo o primeiro material e vedado para a ferramenta. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o primeiro material é etileno propileno fluorado (FEP) e o segundo material é um dentre náilon e um poliéster. Vantajosamente o aparelho pode incluir que o saco flexível inclua uma entrada de ar, e o gerador de carga elétrica inclua um dispositivo Venturi para retirar ar da entrada de ar ao longo do primeiro material e para fora da bolsa flexível. Vantajosamente o aparelho pode compreender ainda uma armação adaptada para suportar a ferramenta dentro de um forno de cura e uma camada de isolamento elétrico entre o gerador de carga elétrica e a armação.

[00016] As características, funções, e vantagens podem ser atingidas independentemente em várias modalidades da presente descrição ou podem ser combinadas em mais outras modalidades nas quais maiores detalhes podem ser vistos com referência à seguinte descriPetição 870200015231, de 31/01/2020, pág. 11/30

8/17 ção e desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00017] Os novos aspectos que se acredita serem característicos das modalidades vantajosas são divulgados nas reivindicações anexas. As modalidades vantajosas, entretanto, bem como um modo de uso preferido, outros objetivos e vantagens das mesmas, serão melhor entendidos com referência à seguinte descrição detalhada da presente descrição de uma modalidade vantajosa da presente descrição quando lida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais:

[00018] A FIG. 1 é uma ilustração de um diagrama de blocos funcional do aparelho para curar um produto de peça de resina de compósito que reduz as porosidades da peça.

[00019] A FIG. 2 é uma ilustração de uma vista lateral explodida de uma modalidade do aparelho mostrado na FIG. 1.

[00020] A FIG. 3 é uma ilustração de uma vista em corte nãoexplodida tomada ao longo da linha 3-3 na FIG. 2.

[00021] A FIG. 4 é uma ilustração de uma vista lateral de outra modalidade do aparelho.

[00022] A FIG. 4A é uma ilustração de uma vista diagramática de um gerador Van der Graaf que emprega o efeito triboelétrico.

[00023] A FIG. 5 é uma ilustração de uma vista lateral de outra modalidade do aparelho.

[00024] A FIG. 6 é uma ilustração de um fluxograma de um método de curar um produto de peça de resina de compósito que reduz porosidades nas peças.

[00025] A FIG. 7 é uma ilustração de um fluxograma de produção de aeronaves e metodologia de serviço.

[00026] A FIG. 8 é uma ilustração de um diagrama de blocos de uma aeronave.

DESCRIÇÃO DETALHADA

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[00027] A FIG. 1 ilustra amplamente os componentes de aparelho para curar um produto de peça de resina de compósito que reduz porosidades na peça devidas aos gases retidos. A redução nas porosidades da peça, particularmente porosidades do lado da ferramenta, podem permitir o uso de processos fora de autoclave para curar produtos de peça de compósito. Um produto de peça de compósito nãocurado 20 é colocado na superfície 25 de uma ferramenta 11 apropriada, algumas vezes chamada de ferramenta de cura ou ferramenta de união. Como será discutido em maior detalhe a seguir, um saco de vácuo (não mostrado na FIG. 1) pode ser colocado sobre o produto de peça 20 e lacrado na superfície de ferramenta 25 para aplicar pressão de compactação ao produto de peça 20 durante o processo de cura. O produto de peça 20 colocado na ferramenta 22 pode ser curado em um forno convencional indicado pela linha quebrada 26. Para reduzir as porosidades na peça, particularmente porosidades na peça próximas à superfície de ferramenta 25, um gerador de carga elétrica 24 é usado para colocar uma carga negativa na ferramenta 22 que pode ser mantida ao longo de todo o ciclo de cura. O produto de peça de compósito não-curado 20 transporta uma carga positiva +. A diferença de potencial V resultante do produto de peça carregada positivamente 20 e da ferramenta negativamente carregada 22 produz uma força eletrostática F que atrai ar retido e/ou moléculas de gás volátil 58 (doravante mencionadas coletivamente como gás, gases ou moléculas de gás) para a superfície 25 da ferramenta 22. Como resultado da migração das moléculas de gás 58 até a superfície de ferramenta 25, porosidades no produto de peça curada 20 causadas por gases retidos são substancialmente reduzidas ou eliminadas.

[00028] Atenção agora é dirigida para as FIGS. 2 e 3 que ilustram uma modalidade do aparelho mostrada na FIG. 1 que pode ser empregada para curar um produto de peça de resina de compósito 20

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10/17 dentro de um forno convencional 26 utilizando-se técnicas de saco de vácuo convencionais para aplicar pressão de compactação no produto de peça 20 durante o processo de cura. O produto de peça de compósito não-curado 20 pode compreender múltiplas dobras de um prepreg, cada uma incluindo um reforço de fibra 20a (FIG. 3) mantido em uma matriz de resina de polímero 20b. O produto de peça de compósito não-curado 20 está colocado na superfície 25 de uma ferramenta 22. Na modalidade ilustrada, a superfície de ferramenta 25 é mostrada como sendo substancialmente plana, entretanto, em outras aplicações, a superfície de ferramenta 25 pode ter um ou mais contornos ou curvas ou uma combinação de áreas planas e contornos (não mostrados). A ferramenta 22 pode compreender metal, um compósito ou outros materiais capazes de manter uma carga elétrica que é produzida por um gerador de carga elétrica 24, que é neste exemplo uma forma mecânica, sem fornecimento de energia, do gerador de carga elétrica 24 mostrado na FIG. 1.

[00029] Um saco de vácuo flexível convencional 32, que pode ser composto, entre outros, de náilon ou poliéster, cobre o produto de peça 20 e é vedado na superfície de ferramenta 25 utilizando-se fita vedante convencional ou outros métodos de vedação (não mostrados). Embora não ilustrado nos desenhos, um ou mais respiradores, dobras de peel-plies, placas de pressão, etc., podem ser colocadas sobre o produto de peça 20 abaixo do saco de vácuo 32. O saco de vácuo 32 inclui uma saída de ar 38 acoplada ao tubo de vácuo 40 que é usada para evacuar o saco 32, resultando em uma pressão de compactação aplicada ao produto de peça 20 durante um ciclo de cura.

[00030] Um gerador de carga elétrica 24, descrito adiante, está preso ao lado inferior 36 da ferramenta 22. O gerador de carga elétrica 24 juntamente com a ferramenta 22 e o produto de peça 20 estão suportados em uma armação de forno 30 que pode ser colocada dentro de

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11/17 um forno de aquecimento convencional 26 para efetuar a cura. O gerador de carga elétrica 24 está eletricamente isolado da armação de forno 30 por uma camada de isolamento 28, que pode compreender, entre outros, uma fibra de vidro. Durante o carregamento da ferramenta elétrica 22 pelo gerador de carga elétrica 24, a camada de isolamento 28 isola eletricamente o gerador de carga elétrica 24 da armação de forno 30, evitando assim descarga das cargas negativas colocadas na ferramenta 22.

[00031] Na modalidade mostrada nas FIGS. 2 e 3, o gerador de carga elétrica 24 compreende um gerador de carga estática triboelétrica que inclui primeira e segunda camadas 24, 44 respectivamente, de um primeiro material, espaçado e separado pela camada permeável 46 de um segundo material que permite que o ar passe através do mesmo. A primeira e segunda camadas 42a, 44a, respectivamente, do primeiro material, têm superfícies opostas 42a, 44a (FIG. 3) que estão em contato com a camada 46 do segundo material. O gerador de carga triboelétrica 24 gera uma carga elétrica pelo efeito triboelétrico. O efeito triboelétrico, algumas vezes conhecido por carregamento triboelétrico, é uma forma de eletrificação de contato na qual determinados materiais se tornam eletricamente carregados após eles entrarem em contato com outro material diferente, então são separados, como, por exemplo, por esfrega, embora a transferência de carga possa ocorrer em alguns casos através do simples contato sem esfrega ou separação. A polaridade e a resistência das cargas produzidas diferem de acordo com os materiais, aspereza da superfície, temperatura, esforço e outras propriedades do material. Os materiais podem ser organizados em uma lista, conhecidos como série triboelétrica, de acordo com a ordem de uma polaridade de separação de carga quando eles são tocados por outro objeto. Um material na direção do fundo da série, quando tocado por um material próximo da parte de cima da série, vai

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12/17 obter uma carga mais negativa, e vice-versa. Quanto mais longe um do outro estiverem os materiais na série triboelétrica, maior a carga transferida.

[00032] As camadas de material 42, 44, 46 estão cobertas por um saco de vácuo 56 que pode compreender, por exemplo, e sem limitação, poliéster ou náilon. O saco de vácuo 56 é lacrado no lado inferior 36 da ferramenta 22 por qualquer técnica adequada, tal como o uso de uma fita de vedação convencional (não ilustrada) e consequentemente se encaixa na segunda camada 44 do segundo material. Um dispositivo Venturi 52 preso a um lado do saco 56 está acoplado a um tubo de sucção 54. O dispositivo Venturi 52 inclui um tubo Venture interno (não ilustrado) que produz um vácuo parcial local dentro do saco 56. Esse vácuo parcial local faz com que o ar seja puxado para dentro de uma entrada 48 no saco 56 e através da camada 46 do segundo material.

[00033] O ar que flui através da camada 46 do segundo material se move ao longo e acima das superfícies 42a, 44a (FIG. 3) da primeira e segunda camadas 42, 44 do primeiro material. A segunda camada de formação de material 46 e o primeiro material que forma as camadas 42, 44 são escolhidos de modo que eles sejam suficientemente espaçados entre si na série triboelétrica para gerar a magnitude desejada de carga negativa na ferramenta 22 quando o ar flui através da camada 46 e sobre a primeira e segunda camadas 42, 44. Por exemplo, e sem limitação, em uma modalidade, cada uma das primeira e segunda camadas 42, 44 do material podem compreender um material que tem uma carga relativamente negativa na série triboelétrica, tal como, entre outros, um FEP (etileno propileno fluorado) apropriado tal como Teflon^®, e a camada 46 do segundo material pode compreender uma fibra de vidro /N10 tendo uma carga relativamente positiva na série triboelétrica.

[00034] O contato do saco 56 com a segunda camada 44, junta

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13/17 mente com o fluxo de ar 50 por cima das superfícies opostas 42a, 44a da primeira e segunda camadas 42, 46 respectivamente resultam na colocação de uma carga negativa na ferramenta 22 por um efeito de geração de carga triboelétrica. Outros arranjos de materiais podem ser empregados no lado traseiro 36 da ferramenta 22 a fim de gerar uma carga eletrostática na ferramenta 22 através de um efeito triboelétrico. Como discutido anteriormente, a carga elétrica produzida pelo gerador de carga elétrica 24 carrega negativamente a ferramenta 22. A carga negativa na superfície de ferramenta 25 resulta em uma força eletrostática F (FIG. 1) que atrai as moléculas (FIG. 3) dos gases e da resina 58, 60 respectivamente, na direção da superfície de ferramenta 25, reduzindo assim substancialmente ou eliminando porosidades na parte curada, particularmente porosidades no lado da ferramenta. A migração das moléculas de resina 60 na direção da superfície de ferramenta 25 causada pela força eletrostática F pode ajudar a mover as moléculas de gás 58 para fora do produto de peça 20 para a superfície de ferramenta 25.

[00035] Como mencionado anteriormente, o gerador de carga elétrica 24 mostrado na FIG. 1 pode compreender qualquer um dentre uma variedade de dispositivos que são capazes de gerar uma carga eletrostática que pode ser transferida para a ferramenta 22 a fim de estabelecer uma carga eletrostática negativa na superfície de ferramenta 25 e a diferença de potencial desejada entre a ferramenta 22 e o produto de peça de compósito 20. Por exemplo, com referência à FIG. 4, o gerador de carga elétrica 24 pode compreender um gerador de carga eletrostática energizado 64 que pode estar conectado diretamente à ferramenta 22. Nesse exemplo, a ferramenta 22 é suportada em uma armação de forno 30 que é isolada da ferramenta 22 por uma camada 28 de isolamento elétrico.

[00036] O gerador eletrostático 64 pode compreender, sem limita

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14/17 ção, um gerador Van der Graaf compreendendo uma correia (não mostrada) de material dielétrico flexível correndo sobre duas ou mais polias (não mostradas), e eletrodos posicionados próximos das polias (não mostrados). Alternativamente, o gerador eletrostático 64 pode apresentar a forma de um gerador Van der Graaf que emprega o efeito triboelétrico, tal como aquele mostrado na FIG. 4A. Neste último exemplo, o atrito entre uma ou mais correias 65 e um par de rolos 67, 69, um deles sendo feito de material isolante, ou ambos sendo feitos de materiais isolantes em diferentes posições na escala triboelétrica, uma acima e a outra abaixo do material ou da correia, carrega os rolos 67, 69 com polaridades opostas. Um campo elétrico (não mostrado) dos rolos 67, 69 induz então uma descarga corona nos eletrodos 71, 73 que vaporizam a carga nas correias 65 que são opostas em polaridade à carga nos rolos 67, 69. O uso do gerador eletrostático 64 do tipo energizado descrito acima pode ser desejável com relação às ferramentas de cura 22 que têm superfícies de ferramenta complexas ou com muitos contornos, e com cordas de ferramenta grandes e pequenas.

[00037] Outra modalidade do aparelho para curar um produto de peça composta 20 que reduz ou elimina a porosidade de peça está ilustrada na FIG. 5. Nesse exemplo, o lado inferior 36 da ferramenta 22 está substancialmente coberto por uma camada de um primeiro material 42. Uma camada 56 de um segundo material cobre a camada 42 do primeiro material e está imprensada entre a camada 42 e a camada isolante 28. A primeira e segunda camadas 42, 56 têm cargas inerentes que são suficientemente diferentes na escala triboelétrica para produzir a carga elétrica estática desejada na superfície de ferramenta 25. Por exemplo, a camada 42 que contata o lado inferior 36 da ferramenta 22 pode compreender um material de FEP/Teflon tendo uma carga relativamente negativa, e a camada 56 pode compreender um

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15/17 náilon ou poliéster tendo uma carga relativamente positiva na série triboelétrica. Na modalidade mostrada na FIG. 5, não é necessário passar ar por cima de qualquer uma das camadas 42, 56 como acontece na modalidade mostrada nas FIGS. 2 e 3.

[00038] A atenção deve se dirigir agora para a FIG. 6 que ilustra de uma maneira geral as etapas como um todo de um método para curar um produto de peça de compósito que reduz a porosidade do lado da ferramenta na peça curada, e que pode ser realizado utilizando-se técnicas de processamento de saco de vácuo convencionais e um forno de cura convencional. Começando em 66, um produto de peça nãocurado 20 é colocado na superfície 25 de uma ferramenta 22. Em 68, um saco de vácuo 32 é colocado sobre o produto de peça 20 e lacrado na ferramenta 22. Em 78, um vácuo é puxado para dentro do saco 32, e, em 72, a ferramenta 22 é eletricamente carregada, o que no exemplo ilustrado compreende colocar uma carga negativa em uma ferramenta 22, o que resulta em uma carga eletrostática negativa na superfície de ferramenta 25. Em 74, a carga eletrostática colocada na superfície de ferramenta 25 é usada para atrair moléculas de gás e de resina para a superfície de ferramenta 25. Em 76, o produto de peça de compósito é curado pela colocação do produto de peça 20 juntamente com a ferramenta negativamente carregada 22 em um forno convencional 26.

[00039] Modalidades da descrição podem encontrar uso em uma variedade de aplicações em potencial, particularmente na indústria de transportes, incluindo, por exemplo, aplicações aeroespaciais, marinhas, e automotoras e outra aplicação onde equipamento de produto automatizado pode ser usado. Assim, com referência às FIGS. 7 e 8, modalidades da descrição podem ser usadas no contexto de um método para fabricação e serviço 78 como mostrado na FIG. 7 e uma aeronave 80 como mostrado na FIG. 8. Aplicações em aeronave das

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16/17 modalidades descritas podem incluir, por exemplo, sem limitação, a cura de peças de resina de compósito, tais como, sem limitação, vigas, vergas, e cordas, para nomear apenas alguns. Durante a préprodução, o método exemplificativo 78 pode incluir a especificação e o desenho 82 da aeronave 80 e obtenção de material 84. Durante a produção, a fabricação do componente e do subconjunto 86 e o sistema de integração 88 da aeronave 80 acontece. Depois disso, a aeronave 80 pode ir para certificação e envio 90 para ser colocada em uso 92. Enquanto está em uso com um cliente, a aeronave 80 é agendada para manutenção e serviço de rotina 94, o que também pode incluir modificação, reconfiguração, remodelação, e assim por diante.

[00040] Cada um dos processos do método 78 podem ser realizados ou executados por um integrador de sistema, por terceiros, e/ou por um operador (por exemplo, um cliente). Para os propósitos dessa descrição, um integrador de sistema pode incluir sem limitação um número qualquer de fabricantes de aeronaves e subcontratadores de sistema principal; terceiros podem incluir sem limitação um número qualquer de vendedores, subcontratadores e fornecedores; e um operador pode ser uma linha aérea, uma companhia de aluguel, uma entidade militar, uma organização de serviços, e assim por diante.

[00041] Como mostrado na FIG. 8, a aeronave 80 produzida pelo método exemplificativo 78 pode incluir uma estrutura 96 com uma pluralidade de sistemas 98 e uma região interior 100. Exemplos de sistemas de alto nível 98 incluem ou mais dentre um sistema de propulsão 102, um sistema elétrico 104, um sistema hidráulico 106, e um sistema ambiental 108. Um número qualquer de outros sistemas pode ser incluído. Embora um exemplo aeroespacial seja mostrado, os princípios da descrição podem ser aplicados a outras indústrias, tais como a indústria marinha e a indústria automotiva.

[00042] Sistemas e métodos concretizados aqui podem ser empre

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17/17 gados durante qualquer um ou mais dos estágios da produção e do método de serviço 78. Por exemplo, componentes ou subconjuntos correspondentes ao processo de produção 86 podem ser fabricados ou manufaturados de uma maneira similar aos componentes ou subconjuntos produzidos enquanto a aeronave 80 está em uso. Além disso, uma ou mais modalidades de aparelho, modalidades de método ou combinação dessas pode(m) ser utilizada(s) durante os estágios de produção 86 e 88, por exemplo, acelerando substancialmente a montagem de uma aeronave 80 ou reduzindo o custo da mesma. Da mesma forma, uma ou mais modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação das mesmas pode ser utilizada quando a aeronave 80 está em uso, por exemplo, mas não apenas, para manutenção e serviço 94.

[00043] A descrição das diferentes modalidades vantajosas foi apresentada com o propósito de ilustração e descrição, e não pretende esgotar as modalidades ou estar limitada às modalidades na forma descrita. Muitas modificações e variações serão claras para aqueles com conhecimento mediano da técnica. Além disso, diferentes modalidades vantajosas podem proporcionar vantagens diferentes se comparadas a outras modalidades vantajosas. A modalidade ou modalidades selecionadas são escolhidas e descritas para melhor explicar os princípios das modalidades, a aplicação prática, e permitir que outros com conhecimento mediano da técnica entendam a descrição para várias modalidades com várias modificações conforme a adequação ao uso específico contemplado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método de reduzir porosidades de uma peça de resina de compósito, caracterizado pelo fato de que compreende:

colocar um produto de peça de compósito não-curado (20) em uma superfície (25) de uma ferramenta (22); e atrair moléculas (58) dentro do produto de peça de compósito não-curado (20) para a superfície (25) da ferramenta (22), em que atrair as moléculas (58) para a superfície (25) da ferramenta (22) inclui colocar um carga elétrica na ferramenta (22) através do carregamento elétrico da ferramenta (22), usando a carga elétrica na ferramenta (22) para atrair moléculas (58) de gás no produto de peça de compósito (20) em direção à superfície da ferramenta (22).
2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda curar o produto de peça (20).
3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o carregamento elétrico da ferramenta (22) é realizado utilizando-se carregamento triboelétrico.
4. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o carregamento elétrico da ferramenta (22) é realizado utilizando-se um gerador Van der Graaf.
5. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o carregamento elétrico da ferramenta (22) é realizado utilizando-se um gerador de carga negativa e a carga colocada na ferramenta (22) é uma carga negativa.
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o carregamento elétrico da ferramenta (22) é realizado utilizando-se um gerador de carga eletrostática (64).
7. Aparelho para curar uma peça de resina de compósito, caracterizado pelo fato de que compreende:

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2/3 uma ferramenta (22) tendo uma superfície de ferramenta (25) adaptada para contatar um produto de peça de resina de compósito (20); e, um gerador de carga elétrica (24) para gerar uma carga na superfície de ferramenta (25) suficiente em magnitude para atrair moléculas de gás (58) no produto de peça de resina de compósito (20) até a superfície da ferramenta (25), uma armação de forno (30) adaptada para suportar a ferramenta (22) dentro de um forno de cura; e uma camada de isolamento elétrico (28) entre o gerador de carga elétrica (24) e a armação (30).
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o gerador de carga elétrica (24) inclui um gerador de carga triboelétrica.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o gerador de carga triboelétrica inclui pelo menos dois materiais em contato entre si e separados o suficiente na série triboelétrica para produzir a carga elétrica na superfície da ferramenta (25).
10. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o gerador de carga triboelétrica está localizado na ferramenta (22).
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que o gerador de carga triboelétrica inclui:

um primeiro material contatando a ferramenta (22) e tendo uma carga inerentemente negativa na série triboelétrica, e, um segundo material contatando o primeiro material e separado do primeiro material na série triboelétrica em um montante suficiente para gerar a carga elétrica na superfície da ferramenta (25).

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12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que:

o primeiro material inclui primeira e segunda camadas (42, 44), e, o segundo material está disposto entre a primeira e segunda camadas e é permeável para permitir o fluxo de ar ao longo das superfícies das primeira e segunda camadas (42, 44).