BR102019018736A2 - Métodos para a fabricação de longarinas ômega curvadas e longarinas em forma de z de material compósito e para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura - Google Patents

Métodos para a fabricação de longarinas ômega curvadas e longarinas em forma de z de material compósito e para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura Download PDF

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Abstract

métodos para a fabricação de longarinas ômega curvadas e longarinas em forma de z de material compósito e para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura. a presente invenção refere-se a um método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, que compreende as etapas a seguir: colocação automática de fita em uma máquina atl ou em uma máquina afp ou em uma máquina flu e corte automático do contorno, após o que é obtida uma pré-forma reta com reforços (7), realizar formação plana para obter uma forma ômega (3) na pré-forma reta para transformar a mesma em uma pré-forma reta em forma de ômega (2), e uma etapa de formação de curva, na qual a pré-forma reta em forma de ômega (2) é colocada em uma ferramenta flexível (4) que compreende uma faixa rígida embutida longitudinalmente (9) e alguns meios de fixação laminados (8), os meios de fixação laminados (8) localizados nos extremes da ferramenta flexível (4), a ferramenta flexível (4) sendo coberta por meios de fechamento mecânico, de modo que a cabeça do pré-forma reta em forma de ômega (2) tenha reforços (7) em ambos os extremos, os reforços (7) sendo mantidos pelos meios de fixação laminados (8) durante o processo de formação, e depois a pré-forma reta em forma de ômega (2) é aquecida e transformada em uma longarina ômega curvada (1).

Description

MÉTODOS PARA A FABRICAÇÃO DE LONGARINAS ÔMEGA CURVADAS E LONGARINAS EM FORMA DE Z DE MATERIAL COMPÓSITO E PARA A FABRICAÇÃO DE UM PAINEL REFORÇADO DE MATERIAL COMPÓSITO COM CURVATURA Campo da invenção
[0001] A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de longarinas ômega curvadas e longarinas em forma de Z de material compósito, que podem ser usadas em painéis reforçados de material compósito com curvatura em aeronaves (por exemplo, painéis de fuselagem, capas de ventilador, etc.).
[0002] A presente invenção também se refere a métodos para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura. Antecedentes da Invenção
[0003] Atualmente, as longarinas com alta curvatura são feitas manualmente devido à sua alta curvatura. Em alguns métodos de fabricação, há um estágio de corte automático dos padrões de tecido, seguido de uma colocação manual dos padrões de tecido em uma ferramenta macho.
[0004] US 2013/0340928 A1 descreve um método e um aparelho de ferramenta para formar uma carga de compósito em uma longarina de lâmina composta com contorno, incluindo um socador alongado e uma matriz alongada flexível ao longo de seus comprimentos. A carga é formada por pressão usando o socador para direcionar a carga para o molde. O socador e a matriz são montados entre um par de placas flexíveis. Uma prensa acoplada às placas contorna a carga ao dobrar as placas no contorno desejado. A longarina é deixada esfriar até a temperatura ambiente enquanto está sendo restringida, antes de retirar a longarina da aparelhagem para reduzir as rugas.
[0005] US 2013/0036922 A1 se refere a um método e dispositivo para transporte, colocação e compactação de reforços compostos. O mesmo descreve um dispositivo para compactar uma disposição de compósito alongado com contornos que incluem primeira e segunda seções flexíveis de resina reforçada com fibra flexível ao longo de seus comprimentos. A primeira seção é flexível dentro de um primeiro plano e a segunda seção é flexível dentro do primeiro plano e também dentro de um segundo plano.
[0006] US 7708546 B2 se refere a um aparelho para formar membros estruturais e proporciona um método e um aparelho associado para formar um membro estrutural compósito a partir de uma carga. A carga pode ser disposta em um primeiro molde do aparelho e formada para uma configuração desejada definida por uma reentrância do molde, inserindo um segundo molde ou uma ferramenta na reentrância. Em alguns casos, o primeiro molde pode incluir duas porções ajustáveis em uma direção transversal, de modo que a reentrância possa ser aberta pela inserção do segundo molde ou ferramenta. O segundo molde ou ferramenta pode ser um membro substancialmente rígido ou uma bexiga inflável. Em qualquer um dos casos, a carga pode ser descartada no primeiro molde, formada e posteriormente processada no primeiro molde, facilitando assim a indexação da carga para cada operação.
[0007] WO 2010047980 A1, se referiu a um método e aparelho para formar peças compósitas altamente contornadas, descreve um método para formar uma carga compósita plana em uma peça compósita contornada que reduz rugas na peça à medida que a carga está sendo formada. Matrizes são usadas para formar uma parte da carga no contorno mais íngreme da peça, enquanto a tensão é mantida na carga à medida que as partes restantes da carga são formadas.
[0008] Embora esses métodos permitam a fabricação de longarinas com alta curvatura, seria desejável obter um processo de fabricação com alto nível de automação que evite deformações, ondas ou rugas na cabeça das longarinas.
Sumário da Invenção
[0009] Assim sendo, o objetivo da presente invenção é proporcionar um método automático para a fabricação de longarinas ômega complexas e grandes com alta curvatura que evite os inconvenientes mencionados.
[0010] A presente invenção proporciona um método para a fabricação de longarinas ômega curvadas de material compósito, que compreende as etapas a seguir:
  • a. colocação automática de fita em uma máquina ATL (máquina “Automated Tape Lay-up”) ou em uma máquina AFP (máquina “Automated Fiber Placement”) ou em uma máquina FLU (máquina “Fiber Lay-Up”) e corte automático de o contorno, após o qual uma pré-forma reta com reforços é alcançada,
  • b. realizar formação plana para obter uma forma de ômega na pré-forma reta para transformar a mesma em uma pré-forma reta em forma de ômega, e
  • c. uma etapa de formação de curvas, na qual a pré-forma reta em forma de ômega é colocada em uma ferramenta flexível compreendendo uma banda rígida embutida longitudinalmente e alguns meios de fixação laminados, os meios de fixação laminados localizados nos extremos da ferramenta flexível, a ferramenta flexível sendo coberta por meios de fechamento mecânico, de modo que a cabeça da pré-forma reta em forma de ômega tenha reforços em ambos os extremos, os reforços sendo mantidos pelos meios de fixação laminados durante o processo de formação e, em seguida, a pré-forma reta em forma de ômega é aquecida e transformada em uma longarina ômega curva.
[0011] A faixa rígida longitudinalmente embutida evita qualquer deformação no comprimento da cabeça da longarina, e os meios de fixação laminados permitem apagar as ondas ou rugas que possam aparecer nos reforços extremos da cabeça da longarina.
[0012] A presente invenção também proporciona um método para a fabricação de longarinas curvadas em forma de Z de material compósito, que compreende as etapas do método para a fabricação de uma longarina ômega curvada de material compósito, e uma etapa adicional na qual a longarina ômega curvada é cortada em duas partes para se obter duas longarinas curvadas em forma de Z.
[0013] A presente invenção também proporciona um método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel compreendendo um revestimento, que compreende as etapas a seguir:
  • a. fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada de acordo com o método para a fabricação de longarinas ômega curvadas de material compósito da presente invenção,
  • b. curar a pelo menos uma longarina ômega curvada, e
  • c. integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada com o revestimento para se obter um painel reforçado coligado de material compósito com curvatura.
[0014] A presente invenção também proporciona um método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel compreendendo um revestimento, que compreende as etapas a seguir:
  • a. fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada de acordo com o método para a fabricação de longarinas ômega curvadas de material compósito da presente invenção,
  • b. integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada com o revestimento, e
  • c. cocurar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada com o revestimento para se obter um painel reforçado de material compósito cocurado com curvatura.
[0015] A presente invenção também proporciona diversas vantagens com relação aos processos da técnica anterior:
[0016] A mesma permite um processo de alta qualidade e repetitivo para obter o formato da longarina ômega.
[0017] A mesma permite um alto nível de automação do processo de fabricação.
[0018] A mesma reduz os custos recorrentes e tempo de espera em produção em série.
[0019] Outras características e vantagens da presente invenção serão claras a partir da descrição detalhada a seguir de várias modalidades ilustrativas de seu objeto em relação às figuras em anexo.
Breve Descrição dos desenhos
[0020] A Figura 1 é diagrama esquemático do método da presente invenção.
[0021] A Figura 2 é uma vista em perspectiva da pré-forma reta obtida em etapas intermediárias da presente invenção.
[0022] As Figuras 3 e 4 mostram a ferramenta flexível usada no método da presente invenção.
[0023] A Figura 5 mostra a montagem da pré-forma, a ferramenta flexível e o saco de vácuo.
[0024] A Figura 6 mostra a ferramenta macho para a formação da curva e a ferramenta flexível com a pré-forma.
[0025] A Figura 7 mostra uma longarina ômega curvada fabricada de acordo com o método da presente invenção.
[0026] A Figura 8 mostra a ferramenta flexível com os meios de fixação laminados.
[0027] A Figura 9 mostra uma longarina em forma de Z fabricada de acordo com a presente invenção.
Descrição detalhada da invenção
[0028] Na Figura 1 o método para a fabricação de longarinas ômega curvadas 1 de material compósito da presente invenção é resumido. As principais etapas do referido método são:
  • a. fita automática colocada em uma máquina ATL ou AFP ou FLU e corte automático do contorno, após o que uma pré-forma reta com reforços 7 é alcançada,
  • b. realizar a formação plana para obter uma forma ômega na pré-forma reta para transformar a mesma em uma pré-forma reta ômega 2, e
  • c. uma etapa de formação de curva, para se obter uma longarina ômega curvada 1.
[0029] A longarina ômega 1 com alta curvatura pode ser curada e, em seguida, integrada com o revestimento dos painéis reforçados com curvatura ou a uma fuselagem de uma aeronave para obter uma parte coberta (como nos processos atuais da técnica anterior), ou pode ser integrada diretamente ao revestimento para obter uma peça cocurada.
[0030] A primeira etapa consiste em uma colocação de fita automática e corte automático. A pré-forma da longarina ômega é colocada automaticamente por uma máquina ATL ou uma máquina AFP ou em uma máquina FLU e o contorno é cortado. Várias pré-formas podem ser instaladas ao mesmo tempo e as pré-formas serão alcançadas após a etapa de corte. Isso economiza custos recorrentes e tempo de espera.
[0031] As dobras na direção 0° só podem ser localizadas na cabeça da longarina para poder realizar o processo de formação a quente sem rugas.
[0032] A segunda etapa consiste em uma formação plana para obter uma forma ômega 3 na pré-forma reta (ver figura 2), transformando a mesma em uma pré-forma reta ômega 2. É possível usar um sistema de formação a quente ou uma prensa.
[0033] A etapa de formação da curva permite obter a alta curvatura na longarina. Nesta etapa, a pré-forma reta ômega 2 está localizada em uma ferramenta flexível 4 (Figuras 3 e 4) para formar a longarina sem rugas ou ondas.
[0034] A ferramenta flexível 4 contém uma faixa rígida embutida longitudinalmente 9 para evitar qualquer deformação no comprimento da cabeça da longarina e garantir a geometria correta após o processo de formação.
[0035] A ferramenta flexível 4 pode compreender duas partes, como mostrado nas Figuras 3 e 4.
[0036] A faixa rígida embutida longitudinalmente 9 pode ser uma faixa de metal.
[0037] A longarina (como uma pré-forma reta ômega 2 neste estágio) é colocada na ferramenta flexível 4 e coberta por meios de fechamento mecânico, de preferência um saco de vácuo 5, para criar um sólido rígido com vácuo e evitar rugas (vide a Figura 5).
[0038] Além disso, alguns meios de fixação laminados 8 estão localizados nos extremos da ferramenta flexível 4 (vide a Figura 8) para apagar as ondas ou rugas que aparecem nos reforços extremos 7 da cabeça da longarina. Os reforços 7 podem ser feitos com um escalonamento e mais longos que o laminado a ser retido pelos meios de fixação do laminado 8 durante o processo de moldagem.
[0039] Preferivelmente, os meios de fixação laminados 8 podem ser meios abrasivos; por exemplo, os mesmos podem ser produzidos de papel abrasivo.
[0040] Então, o mesmo é aquecido e transformado em uma longa-rina ômega curvada 1 na ferramenta. É necessário se ter vácuo suficiente durante a formação de modo a evitar rugas.
[0041] Os meios abrasivos podem ser filmes abrasivos e a ferramenta flexível 4 pode ser produzida de borracha.
[0042] Preferivelmente uma ferramenta macho 6 é usada para transformar a pré-forma reta em forma de ômega 2 em uma longarina ômega curvada 1 (vide as Figuras 6 e 7).
[0043] As longarinas ômega curvadas 1 fabricadas de acordo com o método acima descrito podem ser cortadas em duas partes para se obter duas longarinas curvadas em forma de Z 10.
[0044] Um método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel compreendendo um revestimento, compreende as etapas a seguir:
  • a. fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada 1 de acordo com os métodos descritos acima,
  • b. curar a pelo menos uma longarina ômega curvada 1, e
  • c. integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada 1 com o revestimento para se obter um painel reforçado coligado de material compósito com curvatura.
[0045] Outro método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel compreendendo um revestimento, compreende as etapas a seguir:
  • a. fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada 1 de acordo com os métodos descritos acima,
  • b. integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada 1 com o revestimento, e
  • c. cocurar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada 1 com o revestimento para se obter um painel reforçado de material compósito cocurado com curvatura.
[0046] Embora a presente invenção tenha sido completamente descrita em conexão com modalidades preferidas, é evidente que modificações podem ser introduzidas dentro do seu escopo, não considerando isso como limitado pelas referidas modalidades, mas pelo conteúdo das reivindicações a seguir.

Claims (12)

  1. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, em que compreende as etapas a seguir:
    • - colocação automática de fita em uma máquina ATL ou em uma máquina AFP ou em uma máquina FLU e corte automático do contorno, após o que é obtida uma pré-forma reta com reforços (7),
    • - realizar formação plana para obter uma forma ômega (3) na pré-forma reta para transformar a mesma em uma pré-forma reta em forma de ômega (2),
    caracterizado pelo fato de que o mesmo ainda compreende:
    • - uma etapa de formação de curva, na qual a pré-forma reta em forma de ômega (2) é colocada em uma ferramenta flexível (4) que compreende uma faixa rígida embutida longitudinalmente (9) e alguns meios de fixação laminados (8), os meios de fixação laminados (8) localizados nos extremes da ferramenta flexível (4), a ferramenta flexível (4) sendo coberta por meios de fechamento mecânico, de modo que a cabeça da pré-forma reta em forma de ômega (2) tenha reforços (7) em ambos os extremos, os reforços (7) sendo mantidos pelos meios de fixação laminados (8) durante o processo de formação, e depois a pré-forma reta em forma de ômega (2) é aquecida e transformada em uma longarina ômega curvada (1).
  2. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação plana é realizada em uma máquina de prensa.
  3. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de formação plana é realizada em um sistema de formação a calor.
  4. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação laminados (8) são meios abrasivos.
  5. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que os meios abrasivos são produzidos de papel abrasivo.
  6. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a ferramenta flexível (4) é produzida de borracha.
  7. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o meio de fechamento mecânico é um saco de vácuo (5).
  8. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a faixa rígida embutida longitudinalmente (9) é uma faixa de metal.
  9. Método para a fabricação de longarinas ômega curvadas (1) de material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a ferramenta macho (6) é usada para transformar a pré-forma reta em forma de ômega (2) em uma longarina ômega curvada (1).
  10. Método para a fabricação de longarinas curvadas em forma de Z (10) de material compósito, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas do método como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, e uma etapa adicional na qual a longarina ômega curvada (1) é cortada em duas partes para se obter duas longarinas curvadas em forma de Z (10).
  11. Método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel compreendendo um revestimento, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas a seguir:
    • - fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9,
    • - curar a pelo menos uma longarina ômega curvada (1), e
    • - integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada (1) com o revestimento para se obter um painel reforçado coligado de material compósito com curvatura.
  12. Método para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura, o painel que compreende um revestimento, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas a seguir:
    • - fabricar pelo menos uma longarina ômega curvada (1) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9,
    • - integrar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada (1) com o revestimento, e
    • - cocurar a pelo menos uma longarina ômega curvada curada (1) com o revestimento para se obter um painel reforçado de material compósito cocurado com curvatura.
BR102019018736-0A 2018-09-11 2019-09-10 Métodos para a fabricação de longarinas ômega curvadas e longarinas em forma de z de material compósito e para a fabricação de um painel reforçado de material compósito com curvatura BR102019018736B1 (pt)

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