BR102018071112A2

BR102018071112A2 - Método e sistema de colagem de estruturas de compósito

Info

Publication number: BR102018071112A2
Application number: BR102018071112-1A
Authority: BR
Inventors: Steven Donald Blanchard; Gary D. Oakes; Arne K. Lewis
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2017-12-19
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-07-09
Also published as: ES2965858T3; JP7231375B2; CA3021355C; EP3501806A1; EP3501806B1; CA3021355A1; KR102577575B1; US20190184652A1; CN109927314B; KR20190074207A; JP2019107884A; TW201927525A; US11040496B2; BR102018071112B1; CN109927314A; TWI797173B

Abstract

um método de colar estruturas de compósito inclui posicionar uma segunda estrutura em um local de colagem sobre uma primeira estrutura e acoplar um primeiro saco a vácuo à primeira estrutura, de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra o local de colagem. o método também inclui aplicar um vácuo ao primeiro saco a vácuo para induzir uma primeira força mecânica à segunda estrutura através do primeiro saco a vácuo. um segundo saco a vácuo é acoplado à primeira estrutura, de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura e, pelo menos, uma porção do primeiro saco a vácuo. o método inclui ainda aplicar um vácuo ao segundo saco a vácuo para induzir uma segunda força mecânica à segunda estrutura através do segundo saco a vácuo.

Description

MÉTODO E SISTEMA DE COLAGEM DE ESTRUTURAS DE COMPÓSITO

FUNDAMENTO [001] O campo da divulgação é relativo a sistemas e métodos para colar estruturas de compósito de materiais compósitos e, em particular, a métodos e sistemas para realizar essa ligação fora de autoclave.

[002] O uso de estruturas constituídas de materiais compósitos tem crescido em popularidade, particularmente em aplicações tais como fuselagem de aeronaves, onde os benefícios incluem maior resistência e rigidez, peso reduzido e contagem reduzida de peças. Quando danificadas, no entanto, as estruturas de compósito geralmente exigem trabalhos de reparo extensivos que podem aterrar uma aeronave, somando assim aos custos de suporte da aeronave. Procedimentos atuais de manutenção frequentemente exigem que o componente danificado seja removido e substituído antes que a aeronave possa voltar a voar.

[003] Pelo menos alguns métodos conhecidos de reparação e colagem empregam o uso de um saco a vácuo para aplicar pressão atmosférica para proporcionar contato íntimo durante o processo de cura. Quando o epóxi entre as camadas de compósito cura, o epóxi emite compostos orgânicos voláteis. Sob um vácuo, esta saída de gás aumenta devido à baixa pressão de vapor sob o saco a vácuo. Além disso, qualquer umidade residente na estrutura principal de compósito - a aeronave - também se vaporiza. Tal desgaseificação pode resultar em que níveis inaceitáveis de porosidade sejam aprisionados nas camadas de compósito curadas e/ou na linha de colagem de adesivo. Se ocorrer muita porosidade, o compósito curado pode ser estruturalmente inaceitável. Os técnicos em reparo devem então remover fisicamente todas as camadas afetadas, triturando-as e iniciando o processo de colagem desde o início. Isso pode levar algumas horas ou alguns dias, dependendo da complexidade e do tamanho da peça.

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 50/73 / 16 [004] Pelo menos alguns métodos de reparação e colagem conhecidos curam peças sob pressão em uma autoclave para manter os voláteis em solução durante a cura de resinas epóxi, e assim evitar a porosidade nas peças de compósito. No entanto, as autoclaves são caras para comprar e operar, e elas são limitadas em tamanho. Da mesma forma, autoclaves são raramente usadas para executar reparos ligados a estruturas ou peças de compósito.

BREVE DESCRIÇÃO [005] Em um aspecto, um método de colar uma estrutura é fornecido. O método inclui posicionar uma segunda estrutura em um local de colagem sobre uma primeira estrutura e acoplar um primeiro saco a vácuo à primeira estrutura, de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra o local de colagem. O método também inclui aplicar um vácuo ao primeiro saco a vácuo para induzir uma primeira força mecânica à segunda estrutura através do primeiro saco a vácuo. Um segundo saco a vácuo é acoplado à primeira estrutura, de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura e, pelo menos, uma porção do primeiro saco a vácuo. O método inclui ainda aplicar um vácuo ao segundo saco a vácuo para induzir uma segunda força mecânica à segunda estrutura através do segundo saco a vácuo.

[006] Em outro aspecto, um sistema de colagem de estrutura de compósito é fornecido. O sistema de colar estrutura de compósito inclui uma primeira estrutura que inclui um local de colagem e uma segunda estrutura configurada para acoplar à primeira estrutura no local de colagem. O sistema de colagem de estrutura de compósito também inclui um primeiro saco a vácuo acoplado à primeira estrutura. O primeiro saco a vácuo é configurado para aplicar uma primeira força mecânica à segunda estrutura quando é aplicado vácuo ao primeiro saco a vácuo. O sistema de colagem de estrutura de compósito inclui ainda um segundo saco a vácuo acoplado à primeira estrutura de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura.

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O segundo saco a vácuo é configurado para aplicar uma segunda força mecânica à segunda estrutura quando um vácuo é aplicado ao segundo saco a vácuo.

[007] As características, funções e vantagens que foram discutidas podem ser alcançadas independentemente em várias modalidades ou podem ser combinadas em ainda outras modalidades cujos detalhes adicionais podem ser vistos com referência à descrição e desenhos a seguir.

[008] A invenção é descrita adicionalmente nas seguintes cláusulas:

Cláusula 1. Um sistema de colagem de estrutura de compósito 10 que compreende: uma primeira estrutura 102 compreendendo um local de colagem110, uma segunda estrutura 104 configurada para acoplar à dita primeira estrutura no dito local de colagem, um primeiro saco 106 de vácuo acoplado à dita primeira estrutura, em que o primeiro saco a vácuo é configurado para aplicar uma primeira força mecânica F1 à dita segunda estrutura quando é aplicado vácuo ao primeiro saco a vácuo; um segundo saco a vácuo 108 acoplado à dita primeira estrutura, de tal modo que o segundo saco a vácuo cobre a segunda estrutura, em que o dito segundo saco a vácuo é configurado para aplicar uma segunda força mecânica F2 à dita segunda estrutura quando é aplicado vácuo ao segundo saco a vácuo.

[009] Cláusula 2. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, dito primeiro saco a vácuo 106 e dito segundo saco a vácuo 108 são configurados para aplicar a primeira força mecânica F1 e a segunda força mecânica F2 concorrentemente.

[0010] Cláusula 3. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, em que dito segundo saco a vácuo 108 é configurado para manter a segunda força mecânica F2 sobre dita segunda estrutura 104 e dito primeiro saco a vácuo 106, após dito primeiro saco a vácuo ser pelo menos parcialmente ventilado para a atmosfera.

[0011] Cláusula 4. O sistema de colagem de estrutura de compósito

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 52/73 / 16 de qualquer das reivindicações precedentes, em que dito segundo saco a vácuo 108 está configurado para contatar dito primeiro saco a vácuo 106 sobre uma área total de dita segunda estrutura 104 de tal modo que a segunda força mecânica F2 é aplicada a dito primeiro saco a vácuo e à dita segunda estrutura.

[0012] Cláusula 5. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, compreendendo ainda um cobertor de aquecimento 128 posicionado entre dito primeiro saco a vácuo 106 e dita primeira estrutura 102, em que dita segunda estrutura 104 é posicionada dentro de dito primeiro volume.

[0013] Cláusula 6. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, em que dito primeiro saco a vácuo 106 define um primeiro volume 112 entre dito primeiro saco a vácuo 106 e dita primeira estrutura 102, em que dita segunda estrutura 104 está posicionada dentro de dito primeiro volume.

[0014] Cláusula 7. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, compreendendo ainda uma primeira sonda 116 acoplada a dito primeiro saco a vácuo 106, em que dita primeira sonda acopla seletivamente dito primeiro volume 112 em comunicação de fluxo com uma fonte de vácuo 118.

[0015] Cláusula 8. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, em que dito segundo saco a vácuo 108 define um segundo volume 122 entre dito segundo saco a vácuo, dita primeira estrutura 102 e dito primeiro saco a vácuo 106, em que dita segunda estrutura 104 é posicionada fora de dito segundo volume entre dito primeiro saco a vácuo e dita primeira estrutura.

[0016] Cláusula 9. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, em que dita primeira sonda 116 está posicionada fora de dito segundo volume 122 quando dito segundo

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 53/73 / 16 saco a vácuo 108 está acoplado a dito primeiro saco a vácuo 106.

[0017] Cláusula 10. O sistema de colagem de estrutura de compósito de qualquer das reivindicações precedentes, compreendendo ainda uma segunda sonda 126 acoplada a dito segundo saco a vácuo 108, em que dita segunda sonda acopla seletivamente dito segundo volume 122 em comunicação de fluxo com uma fonte de vácuo 118.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0018] A FIG. 1 é uma vista de cima de um sistema de colagem de estrutura de compósito exemplificativo, que ilustra uma primeira estrutura, uma segunda estrutura e um primeiro saco a vácuo;

A FIG. 2 é uma vista de cima do sistema de colagem de estrutura de compósito mostrado na FIG. 1 ilustrando ainda um segundo saco a vácuo;

A FIG. 3 é uma vista lateral em corte do sistema de colagem de estrutura de compósito mostrado na Fig. 2; e

A FIG. 4 ilustra um método para colar uma estrutura de compósito usando o sistema de colagem de estrutura de compósito mostrado nas FIG. 2 e 3.

DESCRIÇÃO DETALHADA [0019] As implementações aqui descritas incluem métodos e sistemas para colar estruturas de compósito. O método inclui posicionar uma segunda estrutura em um local de colagem em uma primeira estrutura e acoplar um primeiro saco a vácuo à primeira estrutura, de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra o local de colagem. O método também inclui aplicar vácuo ao primeiro saco a vácuo para induzir uma primeira força mecânica à segunda estrutura através do primeiro saco a vácuo. Um segundo saco a vácuo é acoplado à primeira estrutura, de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura e, pelo menos, uma porção do primeiro saco a vácuo. O método inclui ainda aplicar vácuo ao segundo saco a vácuo para induzir uma

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 54/73 / 16 segunda força mecânica à segunda estrutura através do segundo saco a vácuo. Depois de ambas as forças mecânicas serem aplicadas à segunda estrutura concorrentemente, o primeiro saco a vácuo é pelo menos parcialmente ventilado para remover ou reduzir a primeira força mecânica do primeiro saco a vácuo na segunda estrutura, e para expor a segunda estrutura à pressão atmosférica. O vácuo é mantido sobre o segundo saco a vácuo para manter a segunda força mecânica na segunda estrutura enquanto ainda expondo a segunda estrutura à pressão substancialmente atmosférica dentro do primeiro volume. Expondo a segunda estrutura à pressão atmosférica durante a cura e mantendo a força de compactação proporcionada pelo segundo saco a vácuo, os compostos orgânicos voláteis formados durante a cura dentro de pelo menos a segunda estrutura são mantidos em solução, e podem ser removidos da segunda estrutura sem vaporizar, evitando assim porosidade dentro da segunda estrutura.

[0020] O sistema de colagem de estrutura de compósito aqui descrito é utilizado para reparar uma estrutura danificada ou em um processo de colagem secundária para unir duas estruturas de compósito. O sistema permite o uso da pressão de compactação atmosférica sem os problemas associados à baixa pressão de vapor nas tradicionais curas de sacos a vácuo. Mais especificamente, o sistema de colagem de estrutura de compósito aqui descrito permite que a pressão mecânica seja aplicada às estruturas de compósito sem as expor à baixa pressão de vapor. Desta maneira, a porosidade dentro das estruturas de compósito é significativamente reduzida ou evitada, aumentando ou mantendo assim a integridade estrutural da estrutura de compósito. Adicionalmente, o sistema de colagem de estrutura de compósito aqui descrito é projetado para produzir reparações de compósito de colagem a quente de qualidade de autoclave parcialmente curadas ou totalmente curadas em uma primeira estrutura sem a utilização de uma autoclave. Desta maneira, o sistema de colagem de estrutura de compósito

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 55/73 / 16 aqui descrito resulta na junção de estruturas de compósito com qualquer tamanho e forma em um período de tempo reduzido, e com um custo reduzido em comparação com métodos conhecidos.

[0021] A FIG. 1 é uma vista de cima de um sistema exemplificativo de colagem de estrutura de compósito 10 que ilustra uma estrutura principal ou primeira estrutura 102, uma estrutura de reparação ou segunda estrutura 104, e um primeiro saco a vácuo 106. A FIG. 2 é uma vista de cima do sistema 10 de colagem de estrutura de compósito, ilustrando ainda um segundo saco a vácuo 108. A FIG. 3 é uma vista lateral em corte transversal do sistema de colagem de estrutura de compósito 10.

[0022] Na modalidade exemplificativa, a primeira estrutura 102 é um componente de uma aeronave. Por exemplo, a primeira estrutura 102 é qualquer uma de fuselagem, asas ou empenagens de uma aeronave. Além disso, na modalidade exemplificativa, a primeira estrutura 102 é formada a partir de um material compósito (por exemplo, fibras de carbono ou boro embebidas em resina epóxi) tendo uma pluralidade de camadas, e inclui um local de colagem 110 que requer reparação. Como aqui descrito, a reparação será feita utilizando a segunda estrutura 104 posicionada na primeira estrutura 102 no local de colagem 110. Semelhante à primeira estrutura 102, a segunda estrutura 104 é também formada a partir de um material compósito que será compactado, desbastado e completamente curado no local. Como aqui descrito, o sistema de colagem de estrutura de compósito 10 pode ser utilizado como um sistema de reparação para reparar uma estrutura de compósito danificada. Adicionalmente, o sistema 10 de colagem de estrutura de compósito pode ser utilizado para colagem secundária de duas estruturas de compósito pré-curadas.

[0023] Fazendo referência às FIGs. 1-3, o sistema de colagem de estrutura de compósito 10 inclui o primeiro saco a vácuo 106 acoplado à primeira estrutura 102 de tal modo que o primeiro saco a vácuo 106 cobre

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 56/73 / 16 uma totalidade da segunda estrutura 104 e local de colagem 110. Mais especificamente, o primeiro saco a vácuo 106 é acoplado à primeira estrutura 102 tal que um primeiro volume 112 (mostrado na FIG. 3) é definido pelo primeiro saco a vácuo 106 e primeira estrutura 102. Como aqui descrito, a segunda estrutura 104 está contida no primeiro volume 112. O perímetro do primeiro saco a vácuo 106 é vedado à primeira estrutura 102 por um primeiro mecanismo de vedação 114, que envolve a segunda estrutura 104 e o local de colagem 110. Além disso, na modalidade exemplificativa, o sistema de colagem de estrutura de compósito 10 inclui uma primeira sonda 116 acoplada ao primeiro saco a vácuo 106. A primeira sonda 116 passa através de uma abertura no primeiro saco a vácuo 106 e acopla seletivamente o primeiro volume 112 do primeiro saco a vácuo 106 em comunicação de fluxo com uma fonte de vácuo 118 através de uma mangueira 120.

[0024] Na modalidade exemplificativa, o sistema de colagem de estrutura de compósito 10 também inclui o segundo saco a vácuo 108 acoplado à primeira estrutura 102, de tal modo que o segundo saco a vácuo 108 cobre uma totalidade da segunda estrutura 104 e local de colagem 110 e pelo menos uma porção do primeiro saco a vácuo 106. Mais especificamente, o segundo saco a vácuo 108 está acoplado à primeira estrutura 102, de tal modo que um segundo volume 122 (mostrado na FIG. 3) é definido pelo segundo saco a vácuo 108, primeira estrutura 102, e primeiro saco a vácuo 106. Como aqui descrito, o segundo saco a vácuo 108 e, portanto, o segundo volume 122, cobre toda a segunda estrutura. No entanto, enquanto o segundo volume 122 sobrepõe a segunda estrutura 104, a segunda estrutura 104 está posicionada fora do segundo volume 122, entre o primeiro saco a vácuo 106 e a primeira estrutura 102. Mais especificamente, a segunda estrutura 104 é separada do segundo volume 122 pelo primeiro saco a vácuo 106.

[0025] O perímetro do segundo saco a vácuo 108 é vedado à primeira estrutura 102 por um segundo mecanismo de vedação 124, que envolve a

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 57/73 / 16 segunda estrutura 104 e o local de colagem 110. Como melhor mostrado nas FIGS 2 e 3, o segundo mecanismo de vedação 124 se estende parcialmente através do primeiro saco a vácuo 106, tal que uma porção do primeiro saco a vácuo 106 é deixada descoberta pelo segundo saco a vácuo 108. Mais especificamente, a porção do primeiro saco a vácuo 106 deixada descoberta pelo segundo saco a vácuo 108 inclui a primeira sonda 116, tal que a primeira sonda 116 está posicionada do lado de fora do segundo volume 122 quando o segundo saco a vácuo 108 é acoplado à primeira estrutura 102 e ao primeiro saco a vácuo 106.

[0026] Além disso, na modalidade exemplificativa, o sistema de colagem de estrutura de compósito 10 inclui uma segunda sonda 126 acoplada ao segundo saco a vácuo 108. A segunda sonda 126 passa através de uma abertura no segundo saco a vácuo 108 e acopla seletivamente o segundo volume 122 do segundo saco a vácuo 108 em comunicação de fluxo com a fonte de vácuo 118 através de mangueira 120. Opcionalmente, um cobertor de aquecimento 128 está posicionado entre o primeiro saco a vácuo 106 e a segunda estrutura 104 para fornecer calor à primeira estrutura 102 e segunda estrutura 104 durante a cura. Em situações em que o sistema 10 de colagem de estrutura de compósito é utilizado durante um processo de colagem secundária, as estruturas 102 e 104 e os sacos a vácuo 106 e 108 podem ser posicionados no interior de um forno para fornecer aquecimento.

[0027] Em operação, a primeira sonda 116 é acoplada à fonte de vácuo 118 e facilita a aplicação de vácuo ao primeiro saco a vácuo 106 para remover ar do primeiro volume 112. Em uma tal configuração, o primeiro saco a vácuo 106 induz uma primeira força mecânica F1 sobre a segunda estrutura 104 quando um vácuo é aplicado ao primeiro saco a vácuo 106. Mais especificamente, uma vez que o primeiro saco a vácuo 106 cobre completamente a segunda estrutura 104, o primeiro saco a vácuo 106 aplica a primeira força mecânica F1 a uma área total da segunda estrutura 104, isto é,

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 58/73 / 16 primeiro saco a vácuo 106 está em conformidade com a forma da segunda estrutura 104 para aplicar a primeira força mecânica F1 a uma área total da segunda estrutura 104. Na modalidade exemplificativa, a primeira força mecânica F1 é uma força de compressão ou compactação, que pressiona a segunda estrutura 104 para baixo sobre a primeira estrutura 102 para impedir porosidade e, portanto, a expansão da segunda estrutura 104. Embora a FIG. 3 ilustre um espaço entre o primeiro saco a vácuo 106 e a segunda estrutura 104, isto é apenas para fins ilustrativos e, em operação, o primeiro saco a vácuo 106 contata diretamente a segunda estrutura 106 (ou indiretamente através de cobertor de aquecimento opcional 128) para aplicar a primeira força mecânica F1.

[0028] De modo similar, a segunda sonda 126 é acoplada à fonte de vácuo 118 e facilita a aplicação de vácuo ao segundo saco a vácuo 108 para remover o ar do segundo volume 122. Como aqui descrito, o vácuo é aplicado ao segundo saco a vácuo 108 enquanto o primeiro saco a vácuo 106 está também sob vácuo. Em uma tal configuração, o segundo saco a vácuo 108 induz uma segunda força mecânica F2 sobre a segunda estrutura 104 quando é aplicado vácuo ao segundo saco a vácuo 108. Mais especificamente, uma vez que o segundo saco a vácuo 108 cobre completamente a segunda estrutura 104 e cobre a maior parte do primeiro saco a vácuo 106, o segundo saco a vácuo 108 aplica a segunda força mecânica F2 ao primeiro saco a vácuo 106 e a uma área total da segunda estrutura 104, isto é, o segundo saco a vácuo 108 está em conformidade com a forma da segunda estrutura 104 para aplicar a segunda força mecânica F2 a uma área inteira da segunda estrutura 104. Semelhante à primeira força mecânica F1, a segunda força mecânica F2 é uma força de compressão ou compactação que atua na mesma direção que a primeira força mecânica F1 para pressionar a segunda estrutura 104 para baixo sobre a primeira estrutura 102 para evitar porosidade e, portanto, expansão, da segunda estrutura 104. Embora a FIG. 3 ilustre um espaço entre

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 59/73 / 16 o segundo saco a vácuo 108 e o primeiro saco a vácuo 106, isto é apenas para fins ilustrativos e, em operação, o segundo saco a vácuo 108 contata diretamente o primeiro saco a vácuo 106 para aplicar a segunda força mecânica F2 à segunda estrutura.

[0029] Na modalidade exemplificativa o primeiro saco a vácuo 106 e o segundo saco a vácuo 108 aplicam simultaneamente a primeira força mecânica F1 e a segunda força mecânica F2, respectivamente, à segunda estrutura 104 durante um período de tempo pré-determinado. Após o decurso do tempo, o vácuo aplicado ao primeiro saco a vácuo 106 é pelo menos parcialmente removido para ventilar o primeiro volume 112, de tal modo que o primeiro volume 112 e a segunda estrutura 104 sejam expostos à pressão atmosférica. Desta maneira, a primeira força mecânica F1 é pelo menos parcialmente removida da segunda estrutura 104. Em algumas modalidades, o primeiro saco a vácuo 106 é completamente ventilado para a pressão atmosférica. Em outras modalidades, é aplicado um vácuo reduzido ao primeiro saco a vácuo 106 para facilitar a remoção de uma pluralidade de compostos orgânicos voláteis da segunda estrutura 104.

[0030] O vácuo aplicado ao segundo saco a vácuo 108 é mantido após o vácuo aplicado ao primeiro saco a vácuo 106 ser removido. Em uma tal configuração, a manutenção do vácuo no segundo saco a vácuo 108 mantém a segunda força mecânica F2 sobre a segunda estrutura 104 enquanto ainda expõe a segunda estrutura 104 à pressão atmosférica dentro do primeiro volume 112. Consequentemente, o segundo saco a vácuo 108 aplica pressão de compactação para impedir porosidade na segunda estrutura 104. Mais especificamente, expondo a segunda estrutura 104 à pressão atmosférica durante a cura e mantendo a força de compactação proporcionada pelo segundo saco a vácuo 108, os compostos orgânicos voláteis formados durante a cura dentro pelo menos da segunda estrutura 104 são mantidos em solução e podem ser removidos da segunda estrutura 104 sem vaporizar, evitando assim

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 60/73 / 16 porosidade dentro da segunda estrutura 104.

[0031] A FIG. 4 ilustra um método 200 para colar estruturas de compósito, tal como a primeira estrutura 102, utilizando o sistema 10 de colagem de estrutura de compósito (mostrado nas FIGs. 2 e 3). O método 200 inclui posicionar 202, que posiciona uma segunda estrutura, tal como a segunda estrutura 104, em um local de colagem tal como o local de colagem 110 em uma primeira estrutura, tal como a primeira estrutura 102. O método 200 também inclui acoplar 204 um primeiro saco a vácuo, tal como o primeiro saco a vácuo 106, à primeira estrutura de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra o local de colagem. A etapa de acoplar 204 inclui vedar o primeiro saco a vácuo à primeira estrutura com um primeiro mecanismo de vedação, tal como o primeiro mecanismo de vedação 114. Desta maneira, o primeiro saco a vácuo e a primeira estrutura combinam-se para definir um primeiro volume, tal como o primeiro volume 112, que contém a segunda estrutura, de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra a segunda estrutura.

[0032] Na modalidade exemplificativa, uma vez que o primeiro saco a vácuo está acoplado 204 à primeira estrutura, um vácuo é aplicado 206 ao primeiro saco a vácuo para induzir uma primeira força mecânica, tal como a primeira força mecânica F1, à segunda estrutura através do primeiro saco a vácuo. Como aqui descrito, a primeira força mecânica é uma força de compactação que comprime a segunda estrutura na ou em direção à primeira estrutura. A etapa de aplicar vácuo 206 inclui acoplar uma fonte de vácuo, tal como a fonte 118, em comunicação de fluxo com uma primeira sonda, tal como a primeira sonda 116. A primeira sonda acopla o primeiro volume em comunicação de fluxo com a fonte de vácuo para facilitar a remoção do ar de dentro do primeiro volume e induzir a primeira força mecânica sobre a segunda estrutura.

[0033] O método 20 também inclui acoplar 208 um segundo saco a vácuo, tal como o segundo saco a vácuo 108, à primeira estrutura e a uma

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 61/73 / 16 porção do primeiro saco a vácuo tal que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura e pelo menos uma parte do primeiro saco a vácuo. A etapa de acoplar 208 inclui vedar o segundo saco a vácuo à primeira estrutura com um segundo mecanismo de vedação, tal como o segundo mecanismo de vedação 124. Além disso, a etapa de acoplar 208 inclui acoplar 208 o segundo saco a vácuo ao primeiro saco a vácuo de tal modo que a primeira sonda no primeiro saco a vácuo é deixada descoberta pelo segundo saco a vácuo e permanece exposta. Desta maneira, o segundo saco a vácuo, a primeira estrutura, e o primeiro saco a vácuo combinam-se para definir um segundo volume, tal como o segundo volume 122. Como aqui descrito, o segundo saco a vácuo cobre uma totalidade da segunda estrutura. No entanto, a segunda estrutura está localizada fora do segundo volume. Mais especificamente, a segunda estrutura é separada do segundo volume pelo primeiro saco a vácuo. Na modalidade exemplificativa, a ordem na qual o segundo saco a vácuo é acoplado 208 à primeira estrutura e o vácuo é aplicado 206 ao primeiro saco a vácuo, é intercambiável. Na modalidade exemplificativa, uma vez que o segundo saco a vácuo está acoplado 208 à primeira estrutura, um vácuo é aplicado 210 ao segundo saco a vácuo para induzir uma segunda força mecânica, tal como a segunda força mecânica F2, na segunda estrutura através do segundo saco a vácuo. Como aqui descrito, a segunda força mecânica é uma força de compactação que comprime a segunda estrutura na ou em direção à primeira estrutura. A etapa de aplicar vácuo 210 inclui acoplar a fonte de vácuo, tal como a fonte 118, em comunicação de fluxo com uma segunda sonda, tal como a segunda sonda 126. A segunda sonda acopla o segundo volume em comunicação de fluxo com a fonte de vácuo para facilitar a remoção do ar dentro do segundo volume e induz a segunda força mecânica sobre a segunda estrutura.

[0034] Como aqui descrito, uma vez que o segundo saco a vácuo cobre o primeiro saco a vácuo bem como a segunda estrutura, a segunda força

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 62/73 / 16 mecânica é também aplicada ao primeiro saco a vácuo. Adicionalmente, a etapa 210 de aplicar vácuo é realizada após a aplicação do vácuo 206 ao primeiro saco a vácuo, de tal modo que seja aplicado vácuo a ambos os sacos a vácuo simultaneamente, para aplicar ambas as forças mecânicas à segunda estrutura simultaneamente durante um período de tempo pré-determinado.

[0035] O método 20 também inclui ventilar pelo menos parcialmente

212 o primeiro saco a vácuo para remover ou retirar a primeira força mecânica do primeiro saco a vácuo na segunda estrutura. A etapa de ventilar 212 resulta em permitir que o ar entre no primeiro volume do primeiro saco a vácuo para expor a segunda estrutura à pressão atmosférica para facilitar a remoção de uma pluralidade de compostos orgânicos voláteis da segunda estrutura enquanto os voláteis estão em solução. Além disso, a etapa de ventilar 212 é realizada apenas após o vácuo ter sido aplicado 210 ao segundo saco a vácuo. O método 20 também inclui manter 214 o vácuo no segundo saco a vácuo após pelo menos ventilar parcialmente o primeiro saco a vácuo para manter a segunda força mecânica sobre a segunda estrutura. Desta maneira, a primeira força mecânica é removida da segunda estrutura quando o primeiro saco a vácuo é pelo menos parcialmente ventilado 212. Contudo, manter o vácuo no segundo saco a vácuo depois de o vácuo aplicado no primeiro saco a vácuo ser removido, resulta na manutenção da segunda força mecânica sobre a segunda estrutura, expondo ainda a segunda estrutura à pressão atmosférica dentro do primeiro volume. Ao expor 212 a segunda estrutura à pressão atmosférica durante a cura e mantendo a força de compactação proporcionada pelo segundo saco, os compostos orgânicos voláteis formados durante a cura dentro de pelo menos a segunda estrutura, são mantidos em solução e são removidos da segunda estrutura sem vaporizar, evitando assim porosidade dentro da segunda estrutura.

[0036] Opcionalmente, o método 20 também pode incluir posicionar um cobertor, tal como uma manta de aquecimento 128 sob o primeiro saco a

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 63/73 / 16 vácuo para cobrir a segunda estrutura. Além disso, o método 20 também pode incluir outras etapas não expressamente descritas aqui para maior clareza. Por exemplo, tais etapas podem incluir preparar o local de colagem antes de posicionar a segunda estrutura, curar a segunda estrutura e a primeira estrutura no local de colagem a uma temperatura pré-determinada durante um período de tempo pré-determinado, e realizar qualquer acabamento de superfície no local de colagem, como necessário. Além disso, cada uma das etapas de posicionar 202, acoplar 204, aplicar 206, acoplar 208, aplicar 210, ventilar 212, e manter 214 são realizadas fora de uma autoclave e podem ser realizadas diretamente em uma aeronave na linha de vôo.

[0037] O sistema de colagem de estrutura de compósito descrito aqui permite o uso da pressão de compactação atmosférica sem os problemas associados com a baixa pressão de vapor nas curas tradicionais de sacos a vácuo. Mais especificamente, o sistema de colagem de estrutura de compósito aqui descrito permite que a pressão mecânica seja aplicada à segunda e primeira estruturas sem as expor a baixa pressão de vapor. Desta maneira, a porosidade dentro das estruturas de compósito é significativamente reduzida ou evitada, aumentando ou mantendo assim a integridade estrutural das estruturas de compósito. Mais especificamente, expondo a segunda estrutura à pressão atmosférica durante a cura e mantendo a força de compactação proporcionada pelo segundo saco, os compostos orgânicos voláteis formados durante a cura dentro pelo menos da segunda estrutura são mantidos em solução, e podem ser removidos da segunda estrutura sem vaporização, evitando assim porosidade dentro da segunda estrutura.

[0038] Adicionalmente, o sistema de colagem de estrutura de compósito aqui descrito é concebido para produzir reparações de compósito de colagem a quente de qualidade de autoclave, parcialmente curadas ou totalmente curadas em uma primeira estrutura, sem a utilização de uma autoclave. Desta maneira, o sistema de colagem de estrutura de compósito

Petição 870180140700, de 11/10/2018, pág. 64/73 / 16 aqui descrito resulta na colagem de estruturas de compósito tendo qualquer tamanho e forma em um período de tempo reduzido e a um custo reduzido em comparação com métodos conhecidos.

[0039] Embora características específicas de várias modalidades da invenção possam ser mostradas em alguns desenhos e não em outros, isto é apenas para conveniência. De acordo com os princípios da invenção, qualquer característica de um desenho pode ser referenciada e/ou reivindicada em combinação com qualquer característica de qualquer outro desenho.

[0040] Esta descrição escrita utiliza exemplos para divulgar várias modalidades, que incluem o melhor modo, para permitir qualquer pessoa versada na técnica praticar essas modalidades, incluindo a criação e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e a execução de quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram àqueles versados na técnica. Pretende-se que estes outros exemplos estejam dentro do escopo das reivindicações, se tiverem elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações, ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método 200 de colagem de estruturas de compósito, dito método caracterizado pelo fato de que compreende:

posicionar 202 uma segunda estrutura 104 em um local de colagem 110 sobre uma primeira estrutura 102, acoplar 204 um primeiro saco a vácuo 106 à primeira estrutura de tal modo que o primeiro saco a vácuo cubra o local de colagem;

aplicar 206 um vácuo ao primeiro saco a vácuo para induzir uma primeira força mecânica F1 à segunda estrutura através do primeiro saco a vácuo;

acoplar um segundo saco a vácuo 108 à primeira estrutura de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura e ao menos uma porção do primeiro saco a vácuo; e aplicar 210 um vácuo ao segundo saco a vácuo para induzir uma segunda força mecânica F2 à segunda estrutura através do segundo saco a vácuo.
2. Método 200 de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente, pelo menos parcialmente, ventilar 212 o primeiro saco a vácuo 106 para remover pelo menos uma porção da primeira força mecânica F1 sobre a segunda estrutura 104.
3. Método 200 de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que ventilar pelo menos parcialmente 212 o primeiro saco a vácuo 106 compreende ventilar, pelo menos parcialmente, o primeiro saco a vácuo depois de aplicar 210 o vácuo ao segundo saco a vácuo 108.
4. Método 200 de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizado pelo fato de que ventilar 212 pelo menos parcialmente o saco 106, compreende expor a segunda estrutura 104 à pressão atmosférica.
5. Método 200 de acordo com qualquer uma das

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2 / 4 reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente manter 214 o vácuo do segundo saco a vácuo 108 após, pelo menos parcialmente, ventilar 212 o primeiro saco a vácuo106 para manter a segunda força mecânica F2 sobre a segunda estrutura 104.
6. Método 200 de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que manter 214 o vácuo no segundo saco 108 de vácuo para manter a segunda força mecânica F2, compreende manter o vácuo no segundo saco a vácuo 108 para manter uma força de compactação sobre o primeiro saco a vácuo 106 e sobre a segunda estrutura 104, e em que, ventilar pelo menos parcialmente 212 o primeiro saco a vácuo, compreende expor a segunda estrutura à pressão atmosférica para facilitar a remoção de uma pluralidade de compostos orgânicos voláteis da segunda estrutura.
7. Método 200 de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que acoplar 204 o primeiro saco a vácuo106 à primeira estrutura 102, compreende vedar o primeiro saco a vácuo à primeira estrutura com um primeiro mecanismo de vedação 114 e em que, acoplar 208 o segundo saco a vácuo 108 à primeira estrutura 102 compreende vedar o segundo saco a vácuo à primeira estrutura com um segundo mecanismo de vedação 124.
8. Método 200 de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que acoplar 208 o segundo saco a vácuo 108 para cobrir pelo menos uma parte do primeiro saco a vácuo 106, compreende acoplar o segundo saco a vácuo ao primeiro saco a vácuo de tal modo que uma primeira sonda 116 no primeiro saco a vácuo seja descoberta pelo segundo saco a vácuo.
9. Método 200 de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente posicionar um cobertor de aquecimento 128 entre o primeiro saco a vácuo 106 e a segunda estrutura 104.

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10. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma primeira estrutura 102 compreendendo um local de colagem 110, uma segunda estrutura 104 configurada para acoplar à dita primeira estrutura em dito local de colagem, um primeiro saco a vácuo 106 acoplado à dita primeira estrutura, em que o dito primeiro saco a vácuo está configurado para aplicar uma primeira força mecânica F1 à dita segunda estrutura quando um vácuo é aplicado ao primeiro saco a vácuo; e um segundo saco a vácuo 108 acoplado à dita primeira estrutura, de tal modo que o segundo saco a vácuo cubra a segunda estrutura, em que o dito segundo saco a vácuo é configurado para aplicar uma segunda força mecânica F2 à dita segunda estrutura quando é aplicado vácuo ao segundo saco a vácuo.
11. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10 de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de dito segundo saco a vácuo 108 ser configurado para manter a segunda força mecânica F2 sobre a dita segunda estrutura 104 e o dito primeiro saco a vácuo 106 após o dito primeiro saco a vácuo ser pelo menos parcialmente ventilado para a atmosfera.
12. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10 de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 11, caracterizado pelo fato de que dito segundo saco a vácuo 108 está configurado para contatar dito primeiro saco a vácuo 106 sobre uma área total da dita segunda estrutura 104, de tal modo que a segunda força mecânica F2 seja aplicada ao dito primeiro saco a vácuo e à dita segunda estrutura.
13. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10 de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato

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4 / 4 de que dito primeiro saco a vácuo 106 define um primeiro volume 112 entre dito primeiro saco a vácuo 106 e a dita primeira estrutura 102, em que a dita segunda estrutura 104 está posicionada no dito primeiro volume, opcionalmente compreendendo adicionalmente uma primeira sonda 116 acoplada ao dito primeiro saco a vácuo 106, em que a dita primeira sonda acopla seletivamente dito primeiro volume 112 em comunicação de fluxo com uma fonte de vácuo 118.
14. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10 de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que dito segundo saco a vácuo 108 define um segundo volume 122 entre dito segundo saco a vácuo, dita primeira estrutura 102 e dito primeiro saco a vácuo 106, em que dita segunda estrutura 104 está posicionada fora de dito segundo volume entre dito primeiro saco a vácuo e dita primeira estrutura, opcionalmente, em que dita primeira sonda 116 está posicionada fora de dito segundo volume 122 quando dito segundo saco a vácuo 108 está acoplado a dito primeiro saco a vácuo 106.
15. Sistema de colagem de estrutura de compósito 10 de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma segunda sonda 126 acoplada a dito segundo saco a vácuo 108, em que a dita segunda sonda acopla seletivamente dito segundo volume 122 em comunicação de fluxo com uma fonte de vácuo 118.