BR102016010432A2

BR102016010432A2 - Compósito híbrido que utiliza moldagem de expansão por injeção

Info

Publication number: BR102016010432A2
Application number: BR102016010432-7A
Authority: BR
Inventors: Gerard Marchetti Bernard; Bharathan Kalyanaraman
Original assignee: Ford Global Technologies, Llc
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2016-05-09
Publication date: 2018-05-02
Also published as: CN106143158A; RU2707597C2; RU2016117401A3; DE102016108455A1; MX2016005813A; CN106143158B; RU2016117401A

Abstract

compósito híbrido que utiliza moldagem de expansão por injeção. trata-se de um painel de instrumentos veicular que inclui um substrato que tem uma primeira pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma primeira resina de náilon e um reforço expandido acoplado ao substrato que tem uma segunda pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma segunda resina de náilon. a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro no substrato são divididas de modo que as fibras de carbono e as fibras de vidro sejam substancialmente concentradas dentro das respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato. um duto estrutural expandido tem uma segunda pluralidade de fibras de vidro picadas dentro de uma terceira resina de náilon. o duto, o reforço e o substrato são acoplados para formar um tubo oco.

Description

(54) Título: COMPÓSITO HÍBRIDO QUE UTILIZA MOLDAGEM DE EXPANSÃO POR INJEÇÃO (51) Int. Cl.: C08K 3/04; C08K 3/00; C08K 3/08; C08K3/26; C08K3/28; (...) (52) CPC: C08K 3/04,C08K 3/00,C08K 3/08, C08K 3/26,C08K 3/28,C08K 3/36,C08K 3/38, C08K 3/40,C08K 5/10,C08K 7/02,C08K 7/14, C08K 7/22,C08K 9/00,C08K 13/02,C08K 5/00, B29L 2023/00,B29C 70/84,B29C 70/54,B29C 44/00,B60K 35/00 (30) Prioridade Unionista: 13/05/2015 US 14/711,210 (73) Titular(es): FORD GLOBAL

TECHNOLOGIES, LLC (72) Inventor(es): BERNARD GERARD MARCHETTI; KALYANARAMAN BHARATHAN (74) Procurador(es): MARIA PIA CARVALHO GUERRA (57) Resumo: COMPÓSITO HÍBRIDO QUE UTILIZA MOLDAGEM DE EXPANSÃO POR INJEÇÃO. Trata-se de um painel de instrumentos veicular que inclui um substrato que tem uma primeira pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma primeira resina de náilon e um reforço expandido acoplado ao substrato que tem uma segunda pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma segunda resina de náilon. A primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro no substrato são divididas de modo que as fibras de carbono e as fibras de vidro sejam substancialmente concentradas dentro das respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato. Um duto estrutural expandido tem uma segunda pluralidade de fibras de vidro picadas dentro de uma terceira resina de náilon. O duto, o reforço e o substrato são acoplados para formar um tubo oco.

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Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: “COMPÓSITO HÍBRIDO QUE UTILIZA MOLDAGEM DE EXPANSÃO POR INJEÇÃO”.

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDO RELACIONADO [001] O presente pedido é um pedido de continuação-em-parte que reivindica a prioridade e o benefício sob o artigo 35 da U.S.C. § 120 do Pedido de Patente n^a US 14/270.951 depositado no dia 6 de maio de 2014, presentemente pendente, intitulado “HYBRID COMPOSITE INSTRUMENT PANEL”, cuja revelação integral é incorporada ao presente documento a título de referência.

CAMPO DA INVENÇÃO [002] A presente revelação se refere em geral a projetos de componente compósito e, mais particularmente, se refere a projetos de painel de instrumentos veicular compósito e métodos para produzir os mesmos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [003] Está se tornando mais comum que os veículos utilizem componentes leves e projetos a fim de diminuir o peso do veículo, particularmente, em componentes de veículo internos grandes como os painéis de instrumentos. As reduções de peso podem aumentar o desempenho do veículo e a economia de combustível. As economias de peso podem ser realizadas através da substituição de materiais atuais de componentes de veículo com materiais mais leves. No entanto, em alguns casos, os materiais mais leves empregados em veículos podem ter menos integridade mecânica que suas contrapartes mais pesadas.

[004] Em outros casos, certos materiais mais leves, como compósitos de fibra de carbono, podem ter, de fato, desempenho mecânico aprimorado em comparação com os materiais convencionais. Infelizmente, os custos de fabricação de produção de componentes veiculares com esses materiais podem ser proibitivos ou pelo menos não baixos o suficiente para desviar os aprimoramentos potenciais no desempenho do veículo e na economia de combustível. Além disso, esses materiais compósitos mais fortes são

2/23 frequentemente empregados em componentes veiculares grandes que têm apenas uma ou mais regiões que exigem, de fato, desempenho mecânico elevado.

[005] Consequentemente, há uma necessidade por componentes veiculares mais leves que têm desempenho mecânico comparável ou melhor em comparação com os componentes veiculares convencionais. Há também uma necessidade por personalizar as propriedades mecânicas em regiões particulares dentro desses componentes para a aplicação particular, minimizando, desse modo, o uso de materiais de reforço dispendiosos e maximizando as melhorias de propriedade mecânica quando for necessário no componente.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] De acordo com um aspecto desta revelação, o painel de instrumentos veicular inclui um substrato que inclui uma primeira pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma primeira resina de náilon e um reforço expandido acoplado ao substrato que tem uma segunda pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma segunda resina de náilon. A primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro no substrato são divididas de modo que as fibras de carbono e as fibras de vidro sejam substancialmente concentradas dentro das respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato. Um duto estrutural expandido tem uma segunda pluralidade de fibras de vidro picadas dentro de uma terceira resina de náilon. O duto, o reforço e o substrato são acoplados para formar um tubo oco.

[007] De acordo com um outro aspecto desta revelação, um painel de instrumentos veicular que tem um primeiro membro expandido inclui um primeiro material compósito de fibra. Um segundo membro expandido inclui um segundo material compósito de fibra. Um substrato acoplado aos membros expandidos inclui um primeiro material de fibra e um segundo material de fibra dentro de uma resina. O primeiro e o segundo materiais de fibra são divididos

3/23 em respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato. O primeiro e o segundo membros expandidos são acoplados para sustentar o substrato.

[008] De acordo com um outro aspecto desta revelação, um método para formar um componente veicular inclui etapas de fundição de um primeiro compósito que tem um primeiro material de fibra, uma primeira resina e um primeiro agente de expansão e fundição de um segundo compósito que tem um segundo material de fibra, uma segunda resina e um segundo agente de expansão. O primeiro e o segundo compósitos fundidos são, então, injetados em um molde, de modo que o primeiro e o segundo compósitos sejam, cada um, substancialmente concentrados em respectivas primeira e segunda porções do molde. O molde é, então, aberto, o que permite que os compósitos fundidos se expandam. Os compósitos expandidos e resfriados formam um componente de painel de instrumentos.

[009] Esses e outros recursos, vantagens e objetivos da presente invenção serão adicionalmente entendidos e apreciados por aquele indivíduo versado na técnica a título de referência para o relatório descritivo, as reivindicações e os desenhos anexos a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [010] Nos desenhos.

[011] A Figura 1 é uma vista em perspectiva frontal de um painel de instrumentos veicular dentro de um veículo de acordo com uma modalidade; [012] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de topo explodida do painel de instrumentos descrito na Figura 1;

[013] A Figura 2A é uma vista em corte transversal melhorada do painel de instrumentos da Figura 2, tomada em II A-ll A;

[014] A Figura 2B é uma vista em corte transversal melhorada do painel de instrumentos da Figura 2, tomada em II B-ll B;

[015] A Figura 2C é uma vista em corte transversal melhorada do painel de instrumentos da Figura 2 tomada em II C-ll C;

4/23 [016] A Figura 2D é uma vista em corte transversal melhorada do painel de instrumentos da Figura 2 tomada em II D-ll D;

[017] A Figura 2E é uma vista em corte transversal melhorada do painel de instrumentos da Figura 2 tomada em II E-ll E;

[018] A Figura 3 é uma vista em perspectiva de topo de um sistema de moldagem por injeção de acordo com uma modalidade adicional;

[019] A Figura 4A é uma vista em corte transversal do sistema de moldagem por injeção da Figura 3 durante uma etapa para injetar compósitos fundidos em um molde, tomada na linha X-X;

[020] A Figura 4B é uma vista em corte transversal do sistema de moldagem por injeção da Figura 3 durante uma etapa para misturar os compósitos fundidos, tomada na linha X-X;

[021] A Figura 5A é uma vista em corte transversal do sistema de moldagem por injeção da Figura 3 durante uma etapa para abrir o molde, tomada na linha X-X;

[022] A Figura 5B é uma vista em corte transversal do sistema de moldagem por injeção da Figura 3 durante uma etapa para expandir os compósitos fundidos, tomada na linha X-X; e [023] A Figura 6 é uma vista esquemática de um método para formar um componente veicular com uso do sistema de moldagem por injeção da Figura 4 de acordo com uma outra modalidade.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS [024] Para os propósitos da presente descrição, os termos “superior”, “inferior”, “direita”, “esquerda”, “traseiro, “dianteiro”, “vertical”, “horizontal” e derivados dos mesmos devem se referir à revelação como orientado na Figura 1. Entretanto, deve ficar entendido que a revelação pode assumir várias orientações alternativas, exceto onde for expressamente especificado ao contrário. Deve ser compreendido também que os dispositivos específicos e os processos ilustrados nas figuras anexas e descritas no relatório descritivo a seguir são modalidades simplesmente exemplificativas dos conceitos

5/23 inventivos definidos nas reivindicações anexas. Consequentemente, as dimensões específicas e outras características físicas relacionadas às modalidades reveladas na presente invenção não devem ser consideradas como limitantes, a menos que as reivindicações indiquem expressamente o contrário.

[025] Em referência à Figura 1, uma cabine 10 de um veículo 14 é apresentada, O veículo 14 inclui uma região de lado do motorista 18 e uma região de lado do passageiro 22. Dentro da cabine 10 está um painel de instrumentos 26, dentre outros componentes de veículo, como um para-brisa 36. O painel de instrumentos 26 está localizado no veículo para frente do assento do passageiro na cabine 10 e, geralmente, atrás do para-brisa 36. O painel de instrumentos 26 tem uma porção do lado do motorista 40, uma porção de pilha central 44 e uma porção do lado do passageiro 48. Essas porções do painel de instrumentos 26 e as localizações ou regiões particulares dentro das mesmas muitas vezes têm diferentes requisitos de propriedade mecânica.

[026] Como usado nesta revelação, “externo” se refere aos lados ou regiões mais adjacentes a uma porta do lado do motorista 52 e uma porta do lado do passageiro 56 no veículo 14. O termo “interno”, como usado nesta revelação, se refere a uma área central no veículo 14 na parte interna das regiões ou lados externos lateralmente opostos.

[027] As porções do lado do passageiro e do lado do motorista 40, 48 do painel de instrumentos 26 estão em proximidade substancial das respectivas regiões do lado do passageiro e do lado do motorista 18, 22 do veículo 14. A porção do lado do motorista 40 do painel de instrumentos 26 inclui um grupo de instrumentos 60 coberto por um capô de grupo de instrumentos 64. Uma coluna de direção 68 está localizada abaixo do grupo de instrumentos 60. A coluna de direção 68 é sustentada pelo painel de instrumentos 26 e engata um sistema de direção (não mostrado) no veículo na parte dianteira do painel de instrumentos 26. A coluna de direção 68 se estende a partir do sistema de

6/23 direção na cabine 10 através do painel de instrumentos 26. A coluna de direção 68 tem um volante 72 disposto na cabine 10 na região de lado do motorista 18 do veículo 14. O volante 72 inclui uma bolsa de ar do motorista 76 que é posicionáve! ao ser submetida a um evento de colisão de veículo suficiente. Como tal, a porção do lado do motorista 40 do painel de instrumentos 26 pode ter requisitos mecânicos exigentes, particularmente, em localizações em que a mesma deve sustentar outros componentes veiculares submetidos a cargas variáveis e movimento, por exemplo, coluna de direção 68.

[028] Um respiro de ar lateral 80 está disposto em cada lado externo do painel de instrumentos 26. O painel de instrumentos 26 também incorpora um conjunto de respiros de ar centrais 84 localizados na porção de pilha central 44 do painel de instrumentos 26. A porção de pilha central 44 do painel de instrumentos 26 está localizada entre a porção do lado do motorista 40 e a porção do lado do passageiro 48. A porção de pilha central 44 inclui uma interface 88 que é operável pelos ocupantes tanto da região do lado do motorista 18 quanto da região do lado do passageiro 22 do veículo 14. A porção de pilha central 44 é conectada tanto à porção do lado do motorista 40 quanto à porção do lado do passageiro 48 do painel de instrumentos 26.

[029] Como descrito também na Figura 1, a porção do lado do passageiro 48 do painel de instrumentos 26 inclui uma montagem de porta-luvas 110 e uma montagem de bolsa de ar do passageiro 114 que está localizada acima da montagem 110. A montagem de porta-luvas 110 inclui uma porta de porta-luvas 118 que permite acesso a uma caixa de porta-luvas (não mostrada). Em algumas modalidades, a montagem de porta-luvas 110 é um componente separado do painel de instrumentos 26 e é inserida e fixada durante a fabricação do veículo. Em outras modalidades, a caixa de porta-luvas da montagem 110 é integralmente formada a partir de um substrato de painel de instrumentos 120 (Figura 2) do painel de instrumentos 26 e a porta de portaluvas 118 é um componente separado que é fixado durante a fabricação. Dependendo da configuração da porção do lado do passageiro 48, a mesma

7/23 pode ter localizações ou regiões centrais que exigem reforço mecânico adicional, como quando a mesma contém ou se fixa à montagem de portaluvas 110.

[030] A montagem de bolsa de ar do passageiro 114 inclui uma armação de bolsa de ar do passageiro 124 (Figura 2) e outros componentes como uma bolsa de ar do passageiro, um compartimento de bolsa de ar e um inflador. Durante um evento de colisão de veículo, a bolsa de ar do passageiro é inflada pelo inflador (não mostrado), fazendo com que, desse modo, a bolsa de ar do passageiro se expanda a partir do compartimento através da armação de bolsa de ar do passageiro 124 (Figura 2) e fora do painel de instrumentos 26. A inflação e a expansão da bolsa de ar geram altos estresses nos componentes circundantes, o que pode levar à falha estrutural do painel de instrumentos 26 se não for propriamente reforçado. Em algumas modalidades, o substrato de painel de instrumentos 120 (Figura 2) do painel de instrumentos 26 também pode incluir compartimentos de bolsa de ar de joelho para os ocupantes tanto da região do lado do motorista 18 quanto da região do lado do passageiro 22, necessitando potencialmente de reforço adicional.

[031] Em referência agora à Figura 2, o painel de instrumentos 26 inclui o substrato de painel de instrumentos 120 e um reforço 150. O reforço 150 está localizado no veículo à frente do substrato 120 e é acoplado ao substrato 120 em múltiplos pontos. O substrato 120 e o reforço 150 podem ser acoplados através de colagem adesiva, soldagem por vibração, soldagem por placa quente ou outras formas de junção. O reforço 150 inclui uma porção do lado do motorista 154, uma porção de pilha central 158 e uma porção do lado do passageiro 162. O reforço 150 define uma abertura de coluna de direção 166 e uma abertura de porta-luvas 170 nas respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 154, 162. Os flanges 174 estão localizados dentro da porção de pilha central 158 do reforço 150 e se estendem para a traseira do veículo para se engatarem e acoplarem a uma porção de pilha central 180 do substrato 120.

8/23 [032] Como descrito também na Figura 2, o substrato de painel de instrumentos 120 incluí uma porção do lado do motorista 184, a porção de pilha central 180 e uma porção do lado do passageiro 188. A porção-do lado do motorista 184 do substrato 120 define um orifício de coluna de direcionamento 192 que se alinha à abertura de coluna de direcionamento 166 do reforço 150 quando o substrato 120 e o reforço 150 são acoplados. A coluna de direção 68 (Figura 1) atravessa tanto a abertura de coluna de direção 166 quanto o orifício de coluna de direção 192 e é fixada ao substrato 120 através de uma área de montagem de coluna de direção 196, como mostrado na Figura 2. A área de montagem de coluna de direção 196 está localizada no substrato 120 adjacente ao orifício de coluna de direção 192. Em algumas modalidades, uma luva para a coluna de direção 68 pode ser integralmente formada no substrato 120 adjacente à área de montagem 196. Em outras modalidades, um apoio de montagem ou um apoio de suporte podem ser integralmente formados no substrato 120 adjacente ao orifício de coluna de direção 192 para sustentar a coluna de direção 68. O acoplamento do reforço 150 ao substrato 120 fornece resistência suficiente para a área de montagem 196 e, por fim, o painel de instrumentos 26, para sustentar o peso da coluna de direção 68 sem o uso de uma viga de carro cruzada-, Como tal, certas regiões ou localizações na porção do lado do motorista 184 do substrato 120 podem exigir e/ou se beneficiar do reforço adicional.

[033] A porção de pilha central 180 do substrato de painel de instrumentos 120 inclui uma seção de eletrônicos 200 para alojar e montar a interface 88 (Figura 1) bem como outros componentes eletrônicos. A porção de pilha central 180 está localizada entre e é integralmente conectada tanto às porções do lado do passageiro quanto às do lado do motorista 184, 188 do substrato 120. Dependendo dos componentes eletrônicos e de outros componentes posicionados na porção de pilha central 180, o reforço adicionalmente localizado no substrato 120 com compósitos híbridos nessas regiões poderia fornecer benefícios de economia de peso e/ou desempenho mecânico.

9/23 [034] A porção do lado do passageiro 188 do substrato de painel de instrumentos 120 define um orifício de porta-luvas 204 e um orifício de montagem de bolsa de ar do passageiro 208 para alojar as respectivas montagem de porta-luvas 110 (Figura 1) e montagem de bolsa de ar do passageiro 114 (Figura 1). Em algumas modalidades, o substrato 120 pode ser configurado para definir adicionalmente uma caixa de porta-luvas e/ou um compartimento de bolsa de ar como corpos inteiros que se estendem a partir dos respectivos orifícios de montagem de bolsa de ar do passageiro e portaluvas 204, 208. Em outras modalidades, o reforço 150 podería ser configurado para definir uma caixa de porta-luvas e/ou um compartimento de bolsa de ar. O substrato 120 e o reforço 150 também podem ser configurados para definir compartimentos de bolsa de ar do joelho.

[035] Um duto estrutural 212 está localizado entre o substrato de painel de instrumentos 120 e o reforço 150. Quando ligado ao reforço 150 e ao substrato 120, o duto estrutural 212 forma um tubo oco que tanto transporta o ar através do painel de instrumentos 26 quanto fornece o painel de instrumentos com rigidez estrutural. O ar percorre através do duto estrutural 212 para um conjunto de orifícios de ventilação de substrato 216 que direcionam o ar para os respiros de ar centrais e laterais 80, 84 do painel de instrumentos 26 (Figura 1). Fixado ao reforço 150 está um apoio de plenum 220 que se conecta a uma parede corta-fogo (não mostrada) do veículo 14. O apoio de plenum 220 impede a flexão do painel de instrumentos 26 em uma direção dianteira e traseira do veículo. O apoio de plenum 220 também pode fornecer sustentação adicional para a coluna de direção 68 (Figura 1), acoplada ao substrato 120. [036] Em referência agora à Figura 2, o substrato de painel de instrumentos 120 é formado a partir de um material compósito híbrido de acordo com uma modalidade desta revelação. Em uma modalidade exemplificativa, a porção do lado do motorista 184 pode ser formada a partir de uma resina de náilon que tem fibras de carbono picadas dispostas na resina. A porção do lado do passageiro 188 pode ser formada a partir de uma resina de

10/23 náilon que tem fibras de vidro picadas dispostas na resina. Em geral, as regiões no substrato 120 com porcentagens maiores de fibras de carbono picadas podem ter propriedades mecânicas melhoradas (por exemplo, dureza, resistência à tração, resistência à fadiga). A fração de volume de fibra de carbono e a fração de volume de fibra de vidro nas porções do lado do motorista e do lado do passageiro 184, 188 pode ser entre cerca de 1 % e cerca de 60 %, de preferência, entre cerca de 15 % e cerca de 40 % e, com mais preferência, entre cerca de 30 % a cerca de 40 %. Em algumas modalidades, a fração de volume de fibra na porção do lado do motorista 184 pode ser diferente da fração de volume de fibra na porção do lado do passageiro 188 do substrato 120. Em modalidades adicionais, as áreas do substrato 120 que são antecipadas para se deparar com altos estresses são configuradas para incorporar frações mais elevadas de volume de fibra de fibras de carbono picadas do que as áreas que não se espera que sejam submetidas a altos estresses. Por exemplo, a área de montagem 196 pode incorporar uma fração de volume de fibra, particularmente, de fibras de carbono picadas, maior que o resto da porção do lado do motorista 184 do substrato 120 para auxiliar na sustentação da coluna de direção 68. Em um outro exemplo, as superfícies do substrato de painel de instrumentos 120 e reforço 150 submetidas a alto estresse durante o posicionamento de bolsa de ar podem incorporar maiores frações de volume de fibra. Em modalidades adicionais, as porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato 120 podem incorporar mais que dois materiais compósitos.

[037] Em algumas modalidades, as fibras empregadas nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato de painel de instrumentos 120 podem ser compostas por materiais que incluem carbonos, aramidas, metais de alumínio, óxidos de alumínio, aços, boros, sílicas, carbonetos de silício, nitretos de silício, polietilenos de ultra alto peso molecular, vidros A, vidros E, vidros E-CR, vidros-C, vidros D, vidros R e vidros S. As porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 também

11/23 podem incorporar mais que um tipo de fibra. Em algumas modalidades, o comprimento das fibras picadas pode ser entre cerca de 3 mm e cerca de 11 mm e, com mais preferência, entre cerca de 5 mm e cerca de 7 mm. Tipicamente, as fibras são orientadas de modo aleatório nas resinas dentro das porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188. No entanto, as fibras também podem ser substancialmente alinhadas de modo direcional nas áreas do substrato 120 sujeitas a altos estresses direcionais. Além disso, as resinas empregadas nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 podem compreender um náilon, um polipropileno, um epoxi, um potiéster, um éster vinílico, uma poliéterétercetona, um poli(sulfeto de fenileno), uma polieterimida, um policarbonato, um silicone, uma poli-imida, uma poli(éter sulfona), um melamina-formaldeído, um fenol-formaldeído e um polibenzimidazol ou combinações dos mesmos. Em algumas modalidades, a resina da porção do lado do motorista 184 pode ser diferente da resina empregada na porção do lado do passageiro 188 do substrato 120. Também deve ser entendido que o reforço 150 e suas porções do lado do passageiro, de pilha central e do lado do motorista 154, 158, 162 podem ser fabricados com os materiais compósitos híbrido comparáveis àqueles descritos acima em conjunto com o substrato 120 ou ser um único compósito por toda parte. Em um outro exemplo, a porção do lado do motorista 154 do reforço 150 pode ser formada a partir de uma resina de náilon que tem fibras de carbono picadas dispostas na resina. A porção do lado do passageiro 162 pode ser formada a partir de uma resina de náilon que tem fibras de vidro picadas dispostas na resina. Além disso, a fração de volume das fibras nas resinas, de preferência, nas fibras de carbono picadas, pode ser maior em áreas sujeitas a níveis de estresse maiores que no resto do reforço 150, [038] Ainda em referência à Figura 2, as fibras de vidro e de carbono picadas são divididas no substrato 120 do painel de instrumentos 26 de modo que as fibras de carbono sejam substancialmente concentradas na porção do lado do motorista 184 do substrato 120 e as fibras de vidro sejam

12/23 substancialmente concentradas na porção do lado do passageiro 138 do substrato 120. Em geral, a porção de pilha central 180 do substrato 120 é composta tanto por fibras de vidro picadas quanto por fibras de carbono picadas. Em algumas modalidades, a porção de pilha central 180 pode incluir primeiramente as fibras de carbono ou primeiramente as fibras de vidro. Em outras modalidades, as fibras de carbono contidas primeiramente na porção do lado do motorista 184 também podem parcialmente ocupar a porção do lado do passageiro 188 do substrato 120. Em modalidades adicionais, as fibras de carbono primeiramente na porção do lado do motorista 184 também podem ocupar as porções do substrato 120 que são submetidas a alto estresse, sem levar em consideração a orientação do lado do motorista ou do lado do passageiro. Por exemplo, as superfícies de posicionamento de bolsa de ar localizadas em ou no substrato 120 ou reforço 150 podem incluir porcentagens maiores de fibras de carbono para reforço mecânico adicional. A segregação das fibras, por exemplo, fibras de vidro e de carbono picadas, no substrato 120 permite que a fibra com resistência maior, por exemplo, fibra de carbono, seja seletivamente usada onde há necessidades particulares de maior resistência para o substrato 120, como para sustentar a coluna de direção 68. O uso seletivo de altas porcentagens de fibras de carbono com base na orientação do passageiro/motorista em relação ao veículo 14 permite uma economia de custo através do uso de modo eficiente das fibras de carbono mais dispendiosas apenas onde há necessidade.

[039] Uma região limite 240 pode existir, em algumas modalidades, na interface entre as porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato de painel de instrumentos 120. A região limite 240 inclui uma mistura de ambos os tipos de fibras e resina(s) empregadas nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato 120. A mistura de fibras dentro da região limite 240 garante que uma conexão integral exista entre as porções do substrato 120 compostas por diferentes materiais compósitos. Em uma modalidade, a região limite 240 pode abranger ou, de

13/23 outro modo, englobar a porção de pilha central total 180 do substrato 120. Em uma outra modalidade, a região limite 240 pode estar presente apenas entre as porções do lado do passageiro e de pilha central 180, 188 ou entre as porções de pilha central e do lado do passageiro 184, 180 do substrato 120. A região limite 240 também pode estar localizada em qualquer parte no substrato 120 em que há uma interface entre as porções do substrato 120 que contêm diferentes frações de fibra, tipos de fibra e/ou resinas. Em uma modalidade exemplificativa, a porção do lado do motorista 184 pode ter uma fração de volume aproximada de 30 % a 40 % de fibras de carbono picadas em uma resina, a porção do lado do passageiro 188 pode ter uma fração de volume aproximada de 30 % a 40 % de fibras de vidro picadas na resina e a porção de pilha central 180 ou a região limite 240 podem ter uma fração de volume aproximada de 15 % a 20 % de fibras de carbono picadas e uma fração de volume aproximada de 15 % a 20 % de fibras de vidro picadas na resina. Nessa configuração, a porção do lado do motorista 184 é particularmente reforçada com maiores porcentagens de fibras de carbono picadas em relação a outras porções do substrato 120.

[040] Em referência agora às modalidades descritas das Figuras 2A-2E, a porção do lado do motorista do substrato 120 é descrita como tendo uma primeira pluralidade de fibras de carbono picadas 186 dispostas em uma primeira resina de náilon 185, A porção do lado do passageiro 188 do substrato 120 é descrita como tendo uma primeira pluralidade de fibras de vidro 190 disposta em uma segunda resina de náilon 189. Como explicado acima, a região limite 240 dentro do substrato 120 inclui uma mistura da primeira pluralidade de fibras de carbono picadas 186, da primeira pluralidade de fibras de vidro picadas 190, da primeira resina de náilon 185 e da segunda resina de náilon 189. O reforço 150 inclui uma segunda pluralidade de fibras de carbono picadas 193 disposta em uma terceira resina de náilon 194. O duto 212 inclui uma segunda pluralidade de fibras de vidro picadas 195 disposta em uma quarta resina de náilon 197.

14/23 [041] De acordo com algumas modalidades, o substrato de painel de instrumentos 120 e/ou o reforço 150 do painel de instrumentos 26 podem incorporar uma ou mais mantas de fibras realizadas além das porções que contêm fibras picadas em uma resina ou resinas. As mantas de fibras realizadas podem incluir fibras de tecido ou não tecido que são mantidas juntas com uso de resinas iguais ou diferentes como empregado nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato 120. As mantas também podem incorporar fibras que têm diferentes dimensões das fibras empregadas nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato 120. De modo similar, as fibras das mantas podem estar em uma configuração contínua ou configuração picada. As fibras das mantas também podem ser compostas por um material que tem uma composição diferente ou igual daquela das fibras empregadas nas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 184, 188 do substrato 120. As mantas podem ser incorporadas em áreas do substrato 120 e/ou o reforço 150 que tem frações de volume de fibra altas ou baixas. Múltiplas mantas podem ser usadas e dispostas em camadas em orientações diferentes a fim de melhorar adicionalmente as propriedades mecânicas do substrato 120 e/ou reforço 150 em localizações particulares. As localizações exemplificativas no substrato 120 para posicionamento da manta incluem, mas não são limitadas a: a área de montagem de coluna de direcionamento 196, o orifício de bolsa de ar montagem 208, o orifício de porta-luvas 204, as localizações de acoplamento entre o reforço 150 e o substrato 120 e outras localizações antecipadas para experimentar maiores níveis de estresse em comparação aos estresses em outras áreas do substrato 120.

[042] Em algumas modalidades, os componentes do painel de instrumentos 26 (por exemplo, o substrato 120, o reforço 150, o duto estrutural 212) podem ser expandidos, espumados ou transformados em porosos através de um processo de moldagem de expansão por injeção como descrito em detalhes abaixo. Em tal modalidade, as resinas usadas nos componentes

15/23 podem conter um ou mais agentes de expansão que causam a nucleação e formação de uma multidão de bolhas de gás após a injeção das resinas em um molde. Em outras modalidades, um molde em que as resinas e fibras serão injetadas é preenchido com um agente de expansão gasoso que se mistura com as resinas. Os agentes de expansão são usados para formar uma pluralidade de bolhas dentro de cada um dos componentes do painel de instrumentos 26. As bolhas formadas a partir de um ou mais agentes de expansão podem ter uma distribuição no tamanho médio ou podem ser substancialmente uniformes. As bolhas podem formar uma estrutura de célula fechada, estrutura de célula aberta ou um híbrido de fechada e aberta que varia através do componente. Adicionalmente, a expansão através da formação das bolhas de ar pode ser executada no componente inteiro ou apenas nas porções seletivas (por exemplo, porção do lado do motorista, porção do lado do passageiro ou porções de pilha central) dos componentes de painel de instrumentos 26. Adicional ou alternativamente, um gradiente na percentagem de expansão ou porosidade do substrato 120 ou do reforço 150 pode ser controlado.

[043] A expansão dos componentes do painel de instrumentos 26 (por exemplo, o substrato 120, o reforço 150, o duto 212) pode aumentar as dimensões da parte entre cerca de 10 % e cerca de 300 % e, mais particularmente, cerca de 50 % a cerca de 100 %. A expansão no tamanho dos componentes aumenta a rigidez estrutural dos componentes através da criação de um componente mais espesso e/ou maior. Através do aumento do tamanho do componente que é submetido à flexão, um aumento correspondente na rigidez é conquistado. O uso de componentes expandidos permite que as economias de custo e de peso sejam obtidas através de uma diminuição da quantidade de material usado enquanto mantém um alto nível de rigidez estrutural. Adicionalmente, a rigidez aumentada criada pelos componentes mais espessos, devido à expansão, pode permitir que a fibra menor seja usada e uma economia de custo seja alcançada.

16/23 [044] A utilização de um compósito híbrido que contém fibras de carbono no substrato 120 e no reforço 150 permite que o veículo 14 seja projetado e fabricado sem uma viga de carro cruzada-. As vigas de carro cruzadas - são componentes de metal espessos usados tradicionalmente para sustentar o painel de instrumentos 26 e a coluna de direção 68 do veículo 14. Além de adicionar peso significante para o veículo 14, a viga de carro cruzada - ocupa um espaço de armazenamento potencial atrás do painel de instrumentos 26 e obstrui o posicionamento da montagem de bolsa de ar do passageiro e da montagem de porta-luvas 110. Sem a viga de carro cruzada-, o veículo 14 pode alcançar melhor eficiência de combustível bem como liberdade de projeto melhorada para o painel de instrumentos 26 e suas submontagens.

[045] Adicionalmente, o uso de moldagem de expansão por injeção para formar componentes estruturais expandidos (por exemplo, substrato 120, reforço 150 e duto estrutural 212) permite economias de custo e peso em porções de um veículo que ainda não utiliza a moldagem de expansão por injeção. A moldagem de expansão por injeção é tipicamente usada para formar componentes de acabamento e faixa para porções internas de veículos que não são submetidas ao carregamento estrutural. As bolhas de gás ou porosidade, em uma parte formada através da expansão por injeção, eliminam tipicamente o uso da parte de qualquer maneira estruturai devido a uma diminuição da resistência das bolhas de gás. No entanto, através da utilização da moldagem de expansão por injeção na formação de um componente de compósito híbrido, cujo componente pode ser usado como um membro estrutural do veículo enquanto ainda possui vantagem na redução do custo e peso oferecido através da moldagem de expansão por injeção.

[046] Em referência agora à Figura 3, uma representação esquemática de um sistema de moldagem por injeção 300 é descrita a qual inclui um aquecedor 302, uma bomba 304, um controlador 308, um molde 312 e um par de linhas de injeção 316 de acordo com uma modalidade. O aquecedor 302 funde um primeiro compósito 230 e um segundo compósito 234 e a bomba 304

17/23 pressuriza e força o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 através das linhas de injeção 316 e no molde 312 através das portas de conexão 320. A bomba 304 tem capacidade para produzir pressões de fluido altas que permitem que o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 sejam injetados no molde 312 em altas pressões e velocidades. Cada linha de injeção 316 se engata a uma das portas de conexão 320 no molde 312 de modo que o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 possam entrar no molde 312 em diferentes localizações. Em algumas modalidades de sistema 300, mais que dois materiais de compósito podem ser injetados no molde 312. Nessas configurações, o sistema de moldagem por injeção 300 pode incluir linhas de injeção separadas 316 para cada material e o molde 312 pode conter portas de conexão separadas 320 para cada linha de injeção adicional 316. Em modalidades que utilizam moldagem de expansão por injeção, o sistema 300 pode incluir um sistema de gás (não mostrado) para misturar e dissolver um agente de expansão gasoso no primeiro e o segundo compósitos 230, 234. [047] Quando solidificados, o primeiro e o segundo materiais compósitos 230, 234 da Figura 3 são adequados para a formação de um componente final, por exemplo, o substrato de painel de instrumentos 120, reforço 150, duto estrutural 212. O primeiro compósito 230 inclui o primeiro material de fibra dentro da primeira resina. De modo similar, o segundo compósito 234 inclui o segundo material de fibra dentro da segunda resina. Consequentemente, o primeiro e o segundo materiais de fibra e a primeira e a segunda resinas podem ser compostos por qualquer uma das respectivas fibras e resinas reveladas em conjunto com o substrato de painel de instrumentos 120, o reforço 150 ou o duto estrutural 212.

[048] Novamente em referência à Figura 3, o molde 312 tem uma placa-A 324 e uma placa-B 328 em que cada placa define aproximadamente metade de uma cavidade 332 do molde 312. A placa-A 324 inclui as portas de conexão 320 através das quais o primeiro e o segundo materiais compósitos 230, 234 entram no molde 312. As placas A- e B- 324, 328, cada uma, contêm uma

18/23 impressão de cerca de metade do componente final veicular (por exemplo, duto estrutural 212, substrato 120, reforço 150 etc.) de modo que, quando o molde 312 for fechado, as impressões negativas definam a cavidade de molde 332 com as dimensões apropriadas do componente final. Em algumas modalidades, o molde 312 pode incluir insertos e/ou submontagens para auxiliar na formação do componente final. Em modalidades que utilizam moldagem de expansão por injeção, o molde 312 é projetado de modo que a placa A 324 e a placa B 328 possam ser separadas enquanto a cavidade 332 permanece pressurizada.

[049] Como mostrado na Figura 4A, o molde 312, quando configurado para formar um substrato 120, tem uma porção do lado do motorista 336, uma porção de pilha central 340 e uma porção do lado do passageiro 344 orientadas para formar as respectivas porções 184, 180, 188 do substrato 120 (Figura 2). Durante a injeção do primeiro e do segundo compósitos fundidos 230, 234, uma pressão de retenção é exercida no molde 312 de modo que a pfaca-A 324 e a placa-B 328 sejam juntamente forçadas. A força que atua no molde 312 impede a ocorrência de separação e intermitência do molde no substrato 120. O molde 312, embora descrito em um estado fechado na Figura 5A, pode ser aberto através da separação da placa-A 324 e da placa-B 328. Embora o molde 312 esteja em um estado aberto, o substrato 120 pode ser ejetado e o molde 312 e a cavidade 332 podem, então, ser submetidos à limpeza. O sistema de moldagem por injeção 300 que emprega o molde 312 também pode ser usado de uma maneira similar como descrito acima para formar o reforço 150, o apoio de plenum 220, o duto 212 ou uma variedade de outros componentes de veículo adequados para serem fabricados com compósitos híbridos.

[050] Em referência agora à Figura 6, uma vista esquemática de um método 360 configurado para formação de um componente final, como o substrato 120 do painel de instrumentos 26, é fornecida. O método 360 inclui seis etapas primárias, etapas rotuladas 364, 368, 372, 374, 376 e 380. O

19/23 método 360 começa com a etapa 364 de preparação do primeiro e do segundo compósitos 230, 234, seguido da etapa 368 de preparação do sistema de moldagem por injeção 300. A seguir, a etapa 372 de injeção do primeiro e do segundo materiais de compósito fundido 230, 234 na cavidade 332 do molde 312 é realizada. A etapa 374 de abertura do molde e expansão dos compósitos 230, 234 é realizada. A etapa 376 de resfriamento do primeiro e do segundo compósitos fundidos 230, 234 para formar o componente finai, por exemplo, o substrato 120 do painel de instrumentos 26, é conduzida a seguir. Finalmente, a etapa 380 de remoção do componente final do molde 312 é realizada.

[051] Em referência às Figuras 4A-46, a etapa 364 envolve aquecer o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 no aquecedor 302 a uma temperatura suficiente para fundir os constituintes da resina. Com as resinas fundidas, a bomba 304 tem capacidade para empurrar o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 através das linhas de injeção 316 e na cavidade 332 do molde 312 através das portas de conexão 320. O primeiro e o segundo compósitos 230, 234, particularmente, ao compreender resina de náilon, podem ser injetados em uma temperatura entre 100°C e 400°C e, mais preferencialmente, entre 210°C e 275°C. O primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 são tipicamente superaquecidos a uma temperatura suficientemente alta para impedir sua solidificação prematura nas linhas de injeção 316 antes de alcançar a cavidade 332. Como usado no presente documento, o termo “superaquecimento se refere à diferença de temperatura entre a temperatura de fusão e a temperatura de injeção do primeiro e do segundo compósitos 230, 234. O superaquecimento também é necessário para garantir que o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 tenham viscosidade suficientemente baixa para entrar nas áreas ocas da cavidade 332. O superaquecimento pode ser entre 10°C e 50°C para compósitos 230, 234. Outras temperaturas de injeção e condições de superaquecimento podem ser apropriadas dependendo das composições selecionadas para os compósitos 230, 234, geometria do molde 312 e outras condições.

20/23 [052] Em modalidades de o método 360 que utilizam moldagem de expansão por injeção, a etapa 364 também pode incorporar a preparação do primeiro e do segundo compósitos 230, 234 através da introdução dos agentes de expansão. Os agentes de expansão podem ser introduzidos no primeiro e no segundo compósitos 230, 234 de uma variedade de maneiras. Em uma modalidade, o primeiro e o segundo compósitos sólidos 230, 234 podem ser dotados de agentes de expansão com base em produtos químicos já misturados nos mesmos. Os agentes químicos exemplifícativos que podem ser utilizados incluem hidrazina, bicarbonato de sódio e materiais com base em nitrogênio. Em outras modalidades, o sistema 300 pode incluir um sistema de gás configurado para misturar um gás liquefeito sob pressão no primeiro e no segundo compósitos fundidos 230, 234 para funcionar como o agente de expansão. O gás pode ser misturado no primeiro e no segundo compósitos 230, 234 a jusante do aquecedor 302 de modo que o gás possa ser dissolvido nos compósitos fundidos 230, 234. Os vidros exemplificativos para o agente de expansão podem incluir nitrogênio, dióxido de carbono e outros vidros que não são reativos com a primeira e a segunda composições 230, 234, [053] A etapa 368 de preparação do sistema de moldagem por injeção 300 pode incluir tarefas como pré-aquecimento do molde 312, preparação das linhas de injeção 316, preparação dos sistemas de gás e/ou colocação de uma manta de fibras pré-montadas ou múltiplas mantas na cavidade 332 do molde 312. A etapa 372 de injeção do primeiro e do segundo compósitos 230, 234 pode ter uma duração de entre 5 segundos e 30 segundos e, mais preferencialmente, entre 10 segundos e 20 segundos. Outras durações podem ser apropriadas para geometrias de cavidade de molde mais complexas 332 e/ou composições de viscosidade fundidas inferiores para os compósitos 230, 234. Em algumas modalidades, a injeção do primeiro e do segundo compósitos fundidos 230, 234 pode ser simultânea, enquanto, em outras modalidades, cada compósito é injetado de modo separado. Durante a etapa de injeção 372, o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 são injetados em

21/23 respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 336, 344 do molde 312 (consulte a Figura 5A), causando, desse modo, segregação substancial das fibras no componente final por exemplo, substrato 120. Os compósitos 230, 234 também podem ser injetados em outros pontos na cavidade 332 para criar a segregação desejada ou outras propriedades. Em algumas modalidades, um gás pode ser injetado no molde 312 no avanço do primeiro e do segundo compósitos 230, 234 para uso como um agente de expansão.

[054] Com referência particular à Figura 4A, um corte transversal do molde 312 configurado para produzir o substrato 120 é descrito durante a etapa 372 de injeção do primeiro e do segundo materiais compósitos 230, 234 na cavidade 332 do molde 312. O primeiro e o segundo compósitos 230, 234 são injetados através de uma série de portas (não mostradas). A cavidade 332 pode ser preenchida por injeção do primeiro e do segundo compósitos 230, 234 em respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista 336, 344 da cavidade 332. Mediante a entrada do molde 312, o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 fluem de modo fluido através da cavidade 332 em direção à outra. Uma ou mais ventilações podem ser incorporadas ao molde 312 adjacente à porção de pilha central 340 ou outras áreas em que o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 se encontram, de modo que o ar possa ser expelido do molde 312.

[055] E m referência agora à Figura 4B, em uma localização predeterminada na cavidade 332, o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 continuam a fluir em direção à outra para se combinarem para formar a região limite 240. A região limite 240 inclui uma mistura de fibras e resinas do primeiro e o segundo compósitos 230, 234 e pode ter uma largura entre 1 mm e 50 mm. A localização e a largura da região limite 240 é controlada através do projeto do molde 312, parâmetros de processamento do sistema de moldagem por injeção 300 e a composição particular selecionada para o primeiro e o segundo compósitos 230, 234. Os parâmetros de processamento podem ser

22/23 controlados pelo controlador 308 (Figura 4). Em uma modalidade exemplificativa, mais que dois materiais de compósito que têm diferentes composições podem ser injetados na cavidade 332 durante a etapa de injeção 372. Nessa configuração, pode haver uma região limite 240 entre cada um dos materiais compósitos de modo que cada região limite 240 tenha uma diferente composição das outras regiões limites. Mediante o resfriamento e a solidificação do primeiro e do segundo compósitos 230, 234, a mistura das resinas e fibras dentro da região limite 240 cria uma conexão integral entre o primeiro compósito material 230 e o segundo compósito material 234, mantendo, desse modo, o substrato 120 ou outros componentes finais juntos. [056] Em referência especificamente às Figuras 5A e 5B, a etapa 374 de abertura do molde 312 é realizada através da separação da placa A 324 da placa B 328 por uma distância predeterminada a fim de expandir a cavidade 332 para as dimensões desejadas finais dos componentes do painel de instrumentos 26. A faixa de distâncias de abertura típica de cerca de 0,1 mm a cerca de 10,0 mm e, mais particularmente, entre cerca de 1,0 mm a cerca de 4,0 mm. À medida que o molde 312 é aberto, os agentes de expansão presentes no primeiro e no segundo compósitos 230, 234 geram rapidamente bolhas de ar devido à alteração na pressão exercida no molde 312 e a alteração do volume da cavidade 332. À medida que as bolhas de gás são geradas dentro das resinas do primeiro e do segundo compósitos 230, 234, o volume do componente de painel de instrumentos 26 (por exemplo, substrato 120, reforço 150, duto estrutural 212) que é formado aumenta e resulta em um aumento correspondente nas dimensões de componente. Os agentes de expansão estão presentes em quantidades suficientes para fazer com que o primeiro e o segundo compósitos 230, 234 se expandam e preencham a cavidade alargada 332. Deve ser notado que em outras modalidades a pressão de retenção pode ser liberada do molde 312 que permite que a placa A 324 e a placa B 328 sejam separadas pela expansão do primeiro e do segundo compósitos 230, 234.

23/23 [057] Em referência novamente às Figuras 4 a 6, a etapa 376 para resfriar o primeiro e o segundo compósitos fundidos 230, 234 para formar o componente final, por exemplo, o substrato 120, ocorre enquanto o molde 312 é resfriado. O molde 312 pode ser resfriado por água ou pode ser resfriado por ar para promover a solidificação do componente final. Após a solidificação do substrato 120, o molde é aberto e a etapa 380 de remoção do componente final é executada através da atuação de uma série de pinos de ejeção (não mostrados) para ejetar o componente final da placa-B 328 do molde 312.

[058] Deve ser entendido que as variações e as modificações podem ser feitas na estrutura mencionada anteriormente sem se afastar dos conceitos da presente invenção. Por exemplo, a presente revelação de um compósito híbrido e seu método de fabricação podería ser igualmente aplicada à grelha de um veículo a motor. Os pontos de fixação em uma grelha de compósito híbrido, por exemplo, podem exigir reforço adicionado na forma de fibras de carbono picadas. Além disso, deve ser entendido que tais conceitos se destinam a serem cobertos pelas reivindicações a seguir a menos que essas reivindicações, através de sua linguagem, indiquem expressamente o contrário.

1/5

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Painel de instrumentos veicular caracterizado por compreender; um substrato que compreende uma primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e uma primeira pluralidade de fibras de vidro picadas dentro de uma primeira resina de náilon;

um reforço expandido acoplado ao substrato que compreende uma segunda pluralidade de fibras de carbono picadas dentro de uma segunda resina de náilon, em que a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro no substrato são divididas de modo que as fibras de carbono e as fibras de vidro sejam substancialmente concentradas dentro das respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato; e um duto estrutural expandido que compreende uma segunda pluralidade de fibras de vidro picadas dentro de uma terceira resina de náilon em que o duto, o reforço e o substrato são acoplados para formar um tubo oco.
2. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas no substrato ter uma fração de volume de fibra na resina de náilon de cerca de 15 % a cerca de 40 %.
3. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma primeira e uma segunda pluralidade de bolhas de gás estarem dispostas dentro do reforço expandido e do duto estrutural expandido, respectivamente.
4. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas no substrato ter um comprimento médio de fibra de cerca de 5 mm a cerca de 7 mm.
5. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o substrato compreender adicionalmente uma região limite

2/5 e, adicionalmente, em que a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro no substrato são substancialmente misturadas na região limite.
6. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas na porção do lado do motorista do substrato ter uma fração de volume de fibra de cerca de 30 % a 40 % na primeira resina de náilon, a primeira pluralidade de fibras de vidro picadas na porção do lado do passageiro ter uma fração de volume de fibra de cerca de 30 % a 40 % na primeira resina de náilon e a primeira pluralidade de fibras de carbono picadas e a primeira pluralidade de fibras de vidro picadas na região limite terem uma fração de volume de fibra de cerca de 15 % a 20 % na primeira resina de náilon.
7. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o duto estrutural ser posicionado entre o reforço e o substrato.
8. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o tubo oco definido pelo reforço e o duto ser configurado para distribuir ar através do painel de instrumentos.
9. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o tubo substanciaímente oco se estender pelo comprimento do painel de instrumentos.
10. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a primeira resina de náilon do substrato ser expandida.
11. Painel de instrumentos veicular caracterizado por compreender: um primeiro membro expandido que compreende um primeiro material compósito de fibra;

um segundo membro expandido que compreende um segundo material compósito de fibra;

um substrato acoplado aos membros expandidos que compreende um primeiro material de fibra e um segundo material de fibra dentro de uma

3/5 resina, o primeiro e o segundo materiais de fibra divididos em respectivas porções do lado do passageiro e do lado do motorista do substrato em que o primeiro e o segundo membros expandidos são acoplados para sustentar o substrato.
12. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o primeiro e o segundo membros expandidos conterem uma pluralidade de bolhas de gás dispostas por toda parte.
13. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por o primeiro e o segundo materiais de fibra serem selecionados a partir do grupo de materiais que consiste em carbonos, aramidas, metais de alumínio, óxidos de alumínio, aços, boros, sílicas, carbonetos de silício, nitretos de silício, polietilenos de ultra alto peso molecular, vidros A, vidros E, vidros E-CR, vidros C, vidros D, vidros R e vidros S.
14. Painel de instrumentos veicular, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a resina ser selecionada a partir do grupo de materiais que consiste em um náilon, um polipropiteno, um epoxi, um poliéster, um éster vinílico, uma poliéterétercetona, um poli(sulfeto de fenileno), uma polieterimida, um policarbonato, um silicone, uma poli-imida, uma poli(éter sulfona), um melamina-formaldeído, um fenol-formaldeído e um polibenzimidazol.
15. Método para formar um componente veicular caracterizado por compreender as etapas;

fundir um primeiro compósito que compreende um primeiro material de fibra, uma primeira resina e um primeiro agente de expansão;

fundir um segundo compósito que compreende um segundo material de fibra, uma segunda resina e um segundo agente de expansão;

injetar os compósitos fundidos em um molde de modo que o primeiro e o segundo compósitos sejam substancialmente concentrados nas respectivas primeira e segunda porções do molde;

abrir o molde e permitir que os compósitos fundidos se expandam; e

4/5 resfriar os compósitos expandidos e fundidos para formar um componente de painel de instrumentos,
16. Componente veicular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o primeiro e o segundo materiais de fibra serem selecionados a partir do grupo de materiais que consiste em carbonos, aramidas, metais de alumínio, óxidos de alumínio, aços, boros, sílicas, carbonetos de silício, nitretos de silício, polietilenos de ultra alto peso molecular, vidros A, vidros E, vidros E-CR, vidros C, vidros D, vidros R e vidros S.
17. Componente veicular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a primeira e a segunda resinas serem selecionadas a partir do grupo de materiais que consiste em um náilon, um polipropileno, um epoxi, um poliéster, um éster vinílico, uma poliéterétercetona, um poli(sulfeto de fenileno), uma polieterimida, um policarbonato, um silicone, uma poli-imida, uma poli(éter sulfona), um melamina-formaldeído, um fenol-formaldeído e um polibenzimidazol.
18. Componente veicular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por a primeira e a segunda porções terem uma fração de volume de fibra dos respectivos primeiro e segundo materiais de fibra nas respectivas primeira e segunda resinas de cerca de 15 % a cerca de 40 %.
19. Componente veicular, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por o primeiro material de fibra na primeira porção ter uma fração de volume de fibra de cerca de 30 % a 40 % na primeira resina, o segundo material de fibra na porção ter uma fração de volume de fibra de cerca de 30 % a 40 % na segunda resina e o primeiro e o segundo materiais de fibra na região limite terem uma fração de volume de fibra de cerca de 15 % a 20 % na mistura da primeira e da segunda resinas.
20. Componente veicular, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o primeiro e o segundo agentes de expansão serem selecionados a partir do grupo que compreende nitrogênio, dióxido de carbono,

5/5 hidrazina e bicarbonato de sódio.

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