BR102019026408B1 - METHOD FOR MANUFACTURING A REINFORCED POLYMER COMPOSITE COMPONENT, AND, REINFORCED POLYMER COMPOSITE COMPONENT - Google Patents

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Alexander D. Taylor
Paul Daniel Liddel
Jon PETHICK
Jashen Litesh
Myrto Matzakou
Nathaniel M. Gray
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Crompton Technology Group Limited
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Abstract

MÉTODO PARA FABRICAR UM COMPONENTE COMPÓSITO DE POLÍMERO REFORÇADO, E, COMPONENTE COMPÓSITO DE POLÍMERO REFORÇADO. É fornecido um método de fabricação de um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica (228). O método compreende fornecer um molde (206) compreendendo uma cavidade principal (208) e pelo menos uma cavidade adicional (210) que se estende a partir da cavidade principal (208); introduzir um material de matriz polimérica (222) contendo reforço de fibra cortada no molde (206) para preencher a cavidade principal (208) e a pelo menos uma cavidade adicional (210) para formar um componente compósito de polímero monolítico reforçado por fibra (228) com uma porção principal (230) formada na cavidade principal (208) e pelo menos um recurso elevado (232) formado na cavidade adicional (210) e se estendendo a partir de um plano de superfície da dita porção principal (230). O pelo menos um recurso elevado (232) é disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente (228) é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminadoMETHOD FOR MANUFACTURING A REINFORCED POLYMER COMPOSITE COMPONENT, AND, REINFORCED POLYMER COMPOSITE COMPONENT. A method of manufacturing a monolithic fiber reinforced polymer composite component (228) is provided. The method comprises providing a mold (206) comprising a main cavity (208) and at least one additional cavity (210) extending from the main cavity (208); introduce a polymeric matrix material (222) containing chopped fiber reinforcement into the die (206) to fill the main cavity (208) and the at least one additional cavity (210) to form a monolithic fiber-reinforced polymer composite component (228 ) with a main portion (230) formed in the main cavity (208) and at least one raised feature (232) formed in the additional cavity (210) and extending from a surface plane of said main portion (230). The at least one elevated feature (232) is arranged to incur visually perceptible damage when the component (228) is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist an impact with an energy below of the predetermined impact energy threshold

Description

Campo da TécnicaField of Technique

[001] A presente divulgação refere-se a componentes compósitos (por exemplo, polímero reforçado por fibra) e, em particular, a métodos de fabricação de componentes compósitos que facilitam a detecção de danos por impacto nos mesmos.[001] The present disclosure relates to composite components (e.g., fiber-reinforced polymer) and, in particular, to methods of manufacturing composite components that facilitate the detection of impact damage thereto.

FundamentosFundamentals

[002] Os materiais compósitos, como polímero reforçado por fibras, são usados numa ampla variedade de aplicações, em que parte com alta força, mas baixa massa, são necessárias. Por exemplo, materiais compósitos de polímero reforçado por fibra (FRP) de carbono ou vidro são frequentemente usados para produzir componentes estruturais (por exemplo, escoras, conectores), componentes transmissores de força (por exemplo, eixos geométricos de acionamento, tuchos) e condutos de transferência de fluido (por exemplo, tubos de combustível) nas indústrias de espaço aéreo e automotivo. Os componentes adequados para estas aplicações devem ter alta força para manipular as forças grandes envolvidas, mas também precisam maximizar o peso por motivos de economia de combustível e/ou desempenho.[002] Composite materials, such as fiber-reinforced polymer, are used in a wide variety of applications, where high strength but low mass parts are required. For example, carbon or glass fiber-reinforced polymer (FRP) composite materials are often used to produce structural components (e.g., struts, connectors), force-transmitting components (e.g., drive shafts, tappets), and conduits. of fluid transfer (e.g. fuel pipes) in the aerospace and automotive industries. Components suitable for these applications must have high strength to handle the large forces involved, but also need to maximize weight for fuel economy and/or performance reasons.

[003] As propriedades de material de polímero reforçado por fibras significam que os danos (como delaminação ou fibras quebradas) causados por impactos de energia relativamente baixa (por exemplo, um técnico que deixa uma ferramenta cair numa peça) são frequentemente confinados a ou focados nas regiões internas e/ou um lado inverso (isto é, oposto ao impacto) do material compósito. Portanto, pode ser muito difícil de detectar visualmente tais danos a partir do lado frontal do material. Os danos que são detectáveis por uma inspeção visual detalhada são frequentemente denominados Danos de Impacto Pouco Visíveis (BVID). Os impactos a um componente compósito com uma energia suficiente para causar BVID são, portanto, os impactos de energia mais baixa que podem ser detectados. Entretanto, os impactos que não causam BVID (isto é, impactos de energia mais baixa) ainda podem enfraquecer severamente um material compósito. Sem indicação visível do lado de fora deste enfraquecimento em seu exterior, estes impactos podem levar a falhas não esperadas em componentes bem abaixo do desempenho classificado de um material.[003] Fiber-reinforced polymer material properties mean that damage (such as delamination or broken fibers) caused by relatively low-energy impacts (e.g., a technician dropping a tool on a part) is often confined to or focused in the internal regions and/or a reverse (i.e., opposite to impact) side of the composite material. Therefore, it can be very difficult to visually detect such damage from the front side of the material. Damage that is detectable by detailed visual inspection is often called Barely Visible Impact Damage (BVID). Impacts to a composite component with sufficient energy to cause BVID are therefore the lowest energy impacts that can be detected. However, impacts that do not cause BVID (i.e., lower energy impacts) can still severely weaken a composite material. With no visible indication from the outside of this weakening on its exterior, these impacts can lead to unexpected failures in components well below a material's rated performance.

[004] Em alguns casos, BVID podem ser detectados inspecionando- se visualmente um lado inverso ou superfícies internas de materiais compósitos, por exemplo, as superfícies internas de um tubo compósito. Entretanto, isso pode exigir tempo e nem sempre é conclusivo. Além disto, a geometria de alguns componentes (por exemplo, geometrias complexas de tubo) podem impedir a inspeção visual direta de um lado inverso ou superfície interna sem desmontagem inconveniente e que exige tempo ou o uso de ferramentas especialistas (por exemplo, escopos de inspeção).[004] In some cases, BVID can be detected by visually inspecting a reverse side or internal surfaces of composite materials, for example, the internal surfaces of a composite tube. However, this may take time and is not always conclusive. Additionally, the geometry of some components (e.g., complex tube geometries) may prevent direct visual inspection of a reverse side or inner surface without inconvenient and time-consuming disassembly or the use of specialist tools (e.g., inspection scopes). ).

[005] Como tais, as partes compósitas são tipicamente construídas para resistir qualquer impacto com uma energia abaixo na qual BVID ocorrem (isto é, para garantir que os impactos que não podem ser detectados não diminuam o desempenho da peça). De fato, a identificação de BVID e a redução associada em desempenho estrutural nestes níveis de dano são frequentemente o fator primário que conduz o projeto de materiais e componentes compósitos. Entretanto, isto pode levar componentes compósitos a serem reforçados ou terem resistência aumentada além do necessário para sua função primária (por exemplo, um tubo de combustível que apresenta paredes mais espessas do que o necessário para resistir à pressão do combustível). Isso aumenta o peso e custo de material de componentes. O documento US 2013/0183087 A1 divulga um artigo moldado compreendendo um material compósito polimérico e características de superfície criadas durante a moldagem do material compósito polimérico. O documento DE 20 2015 006737 U1 divulga uma haste de empurrar-puxar feita de material compósito de fibra apresentando uma camada fina de material de espuma plástica dura na superfície voltada para fora da haste de empurrar-puxar para detectar BVID.[005] As such, composite parts are typically constructed to withstand any impact at an energy below which BVID occurs (i.e., to ensure that impacts that cannot be detected do not decrease the performance of the part). In fact, the identification of BVID and the associated reduction in structural performance at these damage levels is often the primary factor driving the design of composite materials and components. However, this can lead to composite components being reinforced or having increased strength beyond what is necessary for their primary function (for example, a fuel pipe that has thicker walls than necessary to resist fuel pressure). This increases the weight and material cost of components. US 2013/0183087 A1 discloses a molded article comprising a polymeric composite material and surface features created during molding of the polymeric composite material. Document DE 20 2015 006737 U1 discloses a push-pull rod made of fiber composite material having a thin layer of hard plastic foam material on the outward facing surface of the push-pull rod for detecting BVID.

[006] É importante poder detectar qualquer dano sustentado por uma parte compósita para proteger contra falhas inesperadas ou desempenho reduzido. Entretanto, também é desejável minimizar o peso e o custo de material de partes compósitas. Como tais, os meios para reduzir o nível de energia em que BVID são estabelecidos para um componente compósito e métodos melhorados para detectar de modo eficaz e confiável BVID são buscados.[006] It is important to be able to detect any damage sustained by a composite part to protect against unexpected failures or reduced performance. However, it is also desirable to minimize the weight and material cost of composite parts. As such, means to reduce the energy level at which BVID is established for a composite component and improved methods to effectively and reliably detect BVID are sought.

Sumáriosummary

[007] A partir de um primeiro aspecto da presente divulgação é fornecido um método de fabricação de um componente de polímero reforçado por fibra monolítica que compreende: fornecer um molde compreendendo uma cavidade principal e pelo menos uma cavidade adicional que se estende a partir da cavidade principal; introduzir um material de matriz polimérica contendo reforço de fibra no molde para preencher a cavidade principal e a pelo menos uma cavidade adicional para formar um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica com uma porção principal formada na cavidade principal e pelo menos um recurso elevado formado na cavidade adicional e se estendendo a partir da referida porção principal; em que o pelo menos um recurso elevado é disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado.[007] From a first aspect of the present disclosure there is provided a method of manufacturing a monolithic fiber reinforced polymer component comprising: providing a mold comprising a main cavity and at least one additional cavity extending from the cavity main; introducing a polymeric matrix material containing fiber reinforcement into the mold to fill the main cavity and the at least one additional cavity to form a monolithic fiber reinforced polymer composite component with a main portion formed in the main cavity and at least one raised feature formed in the additional cavity and extending from said main portion; wherein the at least one elevated feature is arranged to incur visually perceptible damage when the component is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist an impact with an energy below the threshold energy predetermined impact.

[008] A partir de um segundo aspecto da presente divulgação, é fornecido um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica formado a partir de um material de matriz polimérica contendo reforço de fibra cortada, o componente compreendendo: uma porção principal e pelo menos um recurso elevado que se estende a partir de um plano de superfície da referida porção principal; em que o pelo menos um recurso elevado é disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado.[008] From a second aspect of the present disclosure, there is provided a monolithic fiber-reinforced polymer composite component formed from a polymeric matrix material containing chopped fiber reinforcement, the component comprising: a main portion and at least one raised feature extending from a surface plane of said main portion; wherein the at least one elevated feature is arranged to incur visually perceptible damage when the component is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist an impact with an energy below the threshold energy predetermined impact.

[009] O pelo menos um recurso elevado fornece, deste modo, um auxílio visual claro em relação à quando um componente sofreu um impacto com uma energia acima do limiar de energia de impacto predeterminado, mesmo que esse dano não seja visualmente perceptível na porção principal. Por exemplo, um impacto com uma energia acima do limiar de energia de impacto predeterminado pode causar danos à porção principal que não são fáceis de detectar, mas cria danos visualmente perceptíveis ao pelo menos um recurso elevado. O dano visualmente perceptível pode ser visível através da inspeção do lado de fora do componente (por exemplo, por um inspetor humano ou por um dispositivo de detecção, como uma câmera de inspeção automatizada). O que se entende por dano visualmente perceptível é que o dano pode ser distinguido por um olho humano sem ajuda, de modo que o dano seja facilmente detectado durante o manuseio do componente. Adicionalmente ou alternativamente, o dano pode ser visualmente perceptível a um dispositivo de detecção (por exemplo, uma câmera de inspeção) com uma sensibilidade predefinida (por exemplo, uma resolução de imageamento predefinida).[009] The at least one elevated feature thus provides a clear visual aid regarding when a component has suffered an impact with an energy above the predetermined impact energy threshold, even if such damage is not visually perceptible in the main portion . For example, an impact with an energy above the predetermined impact energy threshold may cause damage to the main portion that is not easy to detect, but creates visually noticeable damage to at least one elevated feature. Visually perceptible damage may be visible through inspection from the outside of the component (e.g., by a human inspector or by a detection device such as an automated inspection camera). What is meant by visually perceptible damage is that the damage can be distinguished by an unaided human eye, so that the damage is easily detected when handling the component. Additionally or alternatively, the damage may be visually perceptible to a detection device (e.g., an inspection camera) with a predefined sensitivity (e.g., a predefined imaging resolution).

[0010] Será entendido que um componente polimérico reforçado por fibra monolítica compreende um material de matriz polimérica que é contínua por toda a porção principal e pelo menos um recurso elevado, com o mesmo reforço de fibra cortada distribuído por toda a matriz polimérica. No entanto, como ficará claro a partir da discussão abaixo, a distribuição do reforço de fibra pode variar entre a porção principal e pelo menos um recurso elevado.[0010] It will be understood that a monolithic fiber reinforced polymer component comprises a polymer matrix material that is continuous throughout the main portion and at least one raised feature, with the same cut fiber reinforcement distributed throughout the polymer matrix. However, as will be clear from the discussion below, the distribution of fiber reinforcement may vary between the main portion and at least one elevated feature.

[0011] Como o componente de FRP é monolítico (isto é, não compreende elementos separados ou peças unidas ou ligadas) e é formado em um único processo de moldagem, os recursos elevados são capazes de detectar impactos assim que o componente é produzido, sem o componente tendo que passar por outras etapas de fabricação (como uma camada de detecção sendo aderida a ele). Isso significa que a porção principal nunca existe sem o(s) recurso(s) elevado(s) com detecção de impacto e um inspetor pode ter certeza de que uma porção sem danos visualmente perceptível ao(s) recurso(s) elevado(s) nunca sofreu um impacto com uma energia acima do impacto predeterminado limiar de energia.[0011] Because the FRP component is monolithic (i.e., does not comprise separate elements or joined or bonded parts) and is formed in a single molding process, the high capabilities are capable of detecting impacts as soon as the component is produced, without the component having to go through other manufacturing steps (such as a sensing layer being adhered to it). This means that the main portion never exists without the raised feature(s) with impact detection and an inspector can be assured that an undamaged portion visually noticeable to the raised feature(s) ) has never suffered an impact with an energy above the predetermined impact energy threshold.

[0012] Vários fatores podem ser considerados durante a seleção do limiar de energia de impacto predeterminado, como exposições ao impacto prováveis e probabilidade associada. A porção principal do componente é preferencialmente a parte do componente que ativa a função do componente. Por exemplo, o componente pode compreender um tubo de combustível e a porção principal pode ser a parte do componente que transporta combustível. Em outro exemplo, o componente pode compreender um suporte, e a porção principal pode ser a parte do componente que transmite cargas de compressão e/ou tração.[0012] Various factors may be considered when selecting the predetermined impact energy threshold, such as likely impact exposures and associated probability. The main portion of the component is preferably that part of the component that activates the function of the component. For example, the component may comprise a fuel pipe and the main portion may be the portion of the component that carries fuel. In another example, the component may comprise a support, and the main portion may be that part of the component that transmits compressive and/or tensile loads.

[0013] Em um ou mais exemplos, portanto, o limiar de energia de impacto predeterminado é selecionado com base em uma ou mais propriedades (por exemplo, propriedades mecânicas ou estruturais) da porção principal. As propriedades mecânicas podem incluir, por exemplo, resistência, rigidez, tenacidade, módulo de flexão, módulo de elasticidade, etc. As uma ou mais propriedades podem ser propriedades reais ou esperadas.[0013] In one or more examples, therefore, the predetermined impact energy threshold is selected based on one or more properties (e.g., mechanical or structural properties) of the main portion. Mechanical properties may include, for example, strength, stiffness, toughness, flexural modulus, elastic modulus, etc. The one or more properties can be actual or expected properties.

[0014] Nesses exemplos, um impacto que causaria danos significativos à porção principal (isto é, danos que possam ameaçar o funcionamento adequado do componente) aparece no pelo menos um recurso elevado como dano visualmente perceptível, enquanto impactos que não ameaçam a função do componente não aparecem.[0014] In these examples, an impact that would cause significant damage to the main portion (i.e., damage that would threaten the proper functioning of the component) appears on the at least one elevated feature as visually noticeable damage, while impacts that do not threaten the function of the component do not appear.

[0015] Por exemplo, a porção principal pode ser projetada para ter um certo nível de resistência à carga mecânica, como uma pressão interna máxima (por exemplo, para um tubo de combustível) ou uma carga máxima de compressão ou tração (por exemplo, para um suporte). Em alguns desses exemplos, o limiar de energia de impacto predeterminado pode ser selecionado como uma energia com a qual (ou acima dela) impacta a porção principal pode (ou é provável que) comprometer a resistência à carga mecânica da porção principal.[0015] For example, the main portion may be designed to have a certain level of resistance to mechanical load, such as a maximum internal pressure (e.g., for a fuel pipe) or a maximum compressive or tensile load (e.g., for a support). In some of these examples, the predetermined impact energy threshold may be selected as an energy at which (or above) impacting the main portion may (or is likely to) compromise the mechanical load resistance of the main portion.

[0016] Será apreciado que, em um ou mais exemplos, o limiar de energia de impacto predeterminado pode ser selecionado com base no uso esperado do componente, por exemplo, porque danos significativos em uma aplicação podem não ser significativos em outra aplicação (por exemplo, os requisitos de carga podem ser diferentes em diferentes aplicações).[0016] It will be appreciated that, in one or more examples, the predetermined impact energy threshold may be selected based on the expected use of the component, for example, because significant damage in one application may not be significant in another application (e.g. , load requirements may be different in different applications).

[0017] Em alguns exemplos, o limiar de energia de impacto predeterminado está entre 0,5 J e 4 J. Isso significa que pelo menos um recurso elevado é sensível a qualquer impacto com uma energia acima de 0,5 J e normalmente incorre em danos visualmente perceptíveis sempre que houver risco de danos ao componente compósito. Isso pode ser particularmente adequado para aplicações que exigem alta resistência, por exemplo, quando o componente compósito é um tubo para transporte de fluidos a altas pressões.[0017] In some examples, the predetermined impact energy threshold is between 0.5 J and 4 J. This means that at least one elevated feature is sensitive to any impact with an energy above 0.5 J and typically incurs visually noticeable damage whenever there is a risk of damage to the composite component. This may be particularly suitable for applications requiring high strength, for example when the composite component is a tube for transporting fluids at high pressures.

[0018] O pelo menos um recurso elevado reduz preferencialmente o nível de energia em que o BVID é estabelecido, comparado à porção principal sozinha. Portanto, em alguns exemplos, o limiar de energia de impacto predeterminado pode ser selecionado para ser uma energia de impacto abaixo na qual a porção principal incorreria em danos de impacto visualmente perceptíveis. Em pelo menos alguns exemplos, além ou alternativamente, o limiar de energia de impacto predeterminado pode ser selecionado para ser menor que uma energia de impacto que causaria danos à porção principal. Para evitar a retirada desnecessária de componentes, o limiar de energia de impacto predeterminado pode ser selecionado para estar próximo a essa energia de impacto.[0018] The at least one high feature preferentially reduces the energy level at which the BVID is established, compared to the main portion alone. Therefore, in some examples, the predetermined impact energy threshold may be selected to be an impact energy below which the main portion would incur visually perceptible impact damage. In at least some examples, in addition or alternatively, the predetermined impact energy threshold may be selected to be less than an impact energy that would cause damage to the main portion. To avoid unnecessary removal of components, the predetermined impact energy threshold can be selected to be close to this impact energy.

[0019] Em alguns exemplos, o limiar de energia de impacto predeterminado está entre 2 J e 10 J, por exemplo, cerca de 4 J. Isso significa que pelo menos um recurso elevado é sensível a qualquer impacto com uma energia acima de 2 J, cujo nível de energia está próximo do nível de energia de 3-5 J (ou mais) que causaria danos à porção principal.[0019] In some examples, the predetermined impact energy threshold is between 2 J and 10 J, for example, about 4 J. This means that at least one elevated feature is sensitive to any impact with an energy above 2 J , whose energy level is close to the 3-5 J (or more) energy level that would cause damage to the main portion.

[0020] O recurso elevado pode ser arranjado para fornecer tal indicação visual clara de danos que uma inspeção formal (tipicamente necessário para identificar níveis de BVID de danos) não é necessária para detectar a ocorrência de um impacto (isto é, os danos sustentados são mais visíveis do que os níveis de BVID de danos). Em vez disto, os danos podem ser localizados durante manipulação ou manutenção normal do componente, reduzindo o tempo e recursos necessários para manter a confiança na integridade do componente. Isso possibilita que danos de impacto sejam detectados mais cedo (isto é, entre inspeções periódicas), reduzindo o tempo em que um componente potencialmente comprometido é usado.[0020] The elevated feature may be arranged to provide such clear visual indication of damage that a formal inspection (typically required to identify BVID levels of damage) is not necessary to detect the occurrence of an impact (i.e., sustained damage is more visible than damage BVID levels). Instead, damage can be located during normal handling or maintenance of the component, reducing the time and resources required to maintain confidence in the integrity of the component. This enables impact damage to be detected earlier (i.e. between periodic inspections), reducing the time a potentially compromised component is used.

[0021] Poder detectar de modo rápido e confiável os danos de impacto pode levar a economias de tempo e recurso significativas, assim como aumentar a segurança e confiabilidade de peças compósitas, visto que um componente danificado pode ser imediatamente identificado para reparo ou substituição antes de uso adicional.[0021] Being able to quickly and reliably detect impact damage can lead to significant time and resource savings, as well as increasing the safety and reliability of composite parts, as a damaged component can be immediately identified for repair or replacement before additional use.

[0022] O limiar de energia de impacto predeterminado pode ser medido com o uso de métodos de teste padrão, por exemplo, ASTM D7136/D7136M-15 “Standard Test Método for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a DropWeight Impact Event”. Este método de teste determina a resistência a danos de placas laminadas compósitas de matriz de polímero multidirecional a um evento de impacto de peso de queda. Um ou mais dentre o formato de impactador, energia de impacto, e condições de suporte para a amostra sob teste, pode ser selecionado para representar as ameaças impacto esperado que um dado componente pode sofrer em serviço.[0022] The predetermined impact energy threshold can be measured using standard test methods, for example, ASTM D7136/D7136M-15 “Standard Test Method for Measuring the Damage Resistance of a Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composite to a DropWeight Impact Event.” This test method determines the damage resistance of multidirectional polymer matrix composite laminated plates to a drop weight impact event. One or more of impactor shape, impact energy, and support conditions for the sample under test may be selected to represent the expected impact threats that a given component may experience in service.

[0023] Em um ou mais exemplos, os danos visualmente perceptíveis incorridos pelo ao menos um recurso elevado podem compreender pelo menos uma anomalia menor da porção elevada, como um dente ou uma lasca. Em um ou mais exemplos, os danos visualmente perceptíveis incorridos pelo ao menos um recurso elevado podem compreender uma endentação perceptível, nó, fratura ou craqueamento. Em um ou mais exemplos, os danos visualmente perceptíveis incorridos pelo ao menos um recurso elevado podem compreender uma seção ausente inteira da pelo menos uma porção elevada ou certamente uma ausência completa da pelo menos uma porção elevada. Defeitos menores ao pelo menos um recurso elevado, como arranhões, raspagens ou abrasões, podem não constituir danos visualmente perceptíveis. Em pelo menos alguns exemplos, o dano visualmente perceptível pode compreender uma fenda visível (por exemplo, uma fenda com comprimento de pelo menos 10 mm) ou um entalhe visível (por exemplo, um entalhe com profundidade de pelo menos 0,3 mm ou 0,5 mm). Preferencialmente, os danos visualmente perceptíveis são detectáveis por um inspetor humano sem o uso de ferramentas (por exemplo, lupa ou microscópio). Um recurso elevado é entendido por resistir a um impacto em que não há tais danos visualmente perceptíveis.[0023] In one or more examples, the visually perceptible damage incurred by the at least one elevated feature may comprise at least one minor anomaly of the elevated portion, such as a dent or a chip. In one or more examples, the visually noticeable damage incurred by the at least one elevated feature may comprise a noticeable indentation, knot, fracture or crack. In one or more examples, the visually perceptible damage incurred by the at least one elevated feature may comprise an entire missing section of the at least one elevated portion or certainly a complete absence of the at least one elevated portion. Minor defects to at least one high feature, such as scratches, scrapes or abrasions, may not constitute visually noticeable damage. In at least some examples, the visually perceptible damage may comprise a visible crack (e.g., a crack with a length of at least 10 mm) or a visible notch (e.g., a notch with a depth of at least 0.3 mm or 0. .5mm). Preferably, visually perceptible damage is detectable by a human inspector without the use of tools (e.g., magnifying glass or microscope). A high resource is understood to resist an impact where there is no such visually noticeable damage.

[0024] Além de fornecer um indicador visual de dano de impacto, o pelo menos um recurso elevado pode fornecer adicionalmente ao componente um nível aumentado de resistência ao impacto. Por exemplo, o pelo menos um recurso elevado pode absorver alguma energia de impacto, de modo a reduzir o dano transmitido à porção principal. Isso pode atenuar a falha completa de um componente após a ocorrência de um impacto, mas antes que uma inspeção seja feita para determinar se o componente precisa ser reparado ou substituído.[0024] In addition to providing a visual indicator of impact damage, the at least one elevated feature may additionally provide the component with an increased level of impact resistance. For example, the at least one elevated feature can absorb some impact energy so as to reduce damage transmitted to the main portion. This can mitigate complete failure of a component after an impact has occurred, but before an inspection is performed to determine whether the component needs to be repaired or replaced.

[0025] Pode haver mais de uma maneira pela qual o pelo menos um recurso elevado pode ser disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis para impactos com uma energia acima do limiar de energia de impacto predeterminado. Por exemplo, a geometria, por exemplo, a forma e/ou o tamanho, de pelo menos um recurso elevado pode ser ajustado para controlar pelo menos parcialmente a energia de impacto à qual é resistente. Tais abordagens são divulgadas no pedido de patente pendente do requerente.[0025] There may be more than one way in which the at least one elevated feature may be arranged to incur visually perceptible damage for impacts with an energy above the predetermined impact energy threshold. For example, the geometry, e.g., shape and/or size, of at least one raised feature may be adjusted to at least partially control the impact energy to which it is resistant. Such approaches are disclosed in the applicant's pending patent application.

[0026] De acordo com vários exemplos da presente divulgação, os inventores reconheceram que a maneira pela qual o componente compósito é fabricado (por exemplo, por moldagem por injeção) e/ou a escolha do reforço de fibra cortada pode pelo menos controlar parcialmente a energia de impacto à qual ele é resistente.[0026] According to several examples of the present disclosure, the inventors have recognized that the manner in which the composite component is manufactured (e.g., by injection molding) and/or the choice of chopped fiber reinforcement can at least partially control the impact energy to which it is resistant.

[0027] Em alguns exemplos, o método compreende um processo de moldagem por injeção, em que a introdução da matriz polimérica contendo reforço de fibra cortada compreende injetar uma matriz polimérica termoplástica fundida contendo reforço de fibra cortada no molde.[0027] In some examples, the method comprises an injection molding process, wherein introducing the polymer matrix containing chopped fiber reinforcement comprises injecting a molten thermoplastic polymer matrix containing chopped fiber reinforcement into the mold.

[0028] O uso de um processo de moldagem por injeção é benéfico, pois pode fabricar componentes reforçados por fibra monolítica de maneira consistente e rápida, com custo relativamente baixo. Há pouco material desperdiçado (por exemplo, em comparação com processos de fabricação subtrativos, como usinagem CNC) e existem poucas restrições quanto ao formato do componente que pode ser produzido.[0028] The use of an injection molding process is beneficial as it can manufacture monolithic fiber reinforced components consistently and quickly at relatively low cost. There is little wasted material (for example, compared to subtractive manufacturing processes such as CNC machining) and there are few restrictions on the shape of the component that can be produced.

[0029] As fibras cortadas do reforço de fibras cortadas podem ter substancialmente o mesmo comprimento. No entanto, em muitos casos, as fibras cortadas têm uma variedade de comprimentos que podem ser caracterizados por um comprimento médio de fibra (por exemplo, médio ou mediano) e/ou outros parâmetros de uma distribuição de comprimento de fibra. Em alguns exemplos preferidos, o reforço de fibra cortada tem um comprimento médio de fibra entre 50 e 500 mícrons, por exemplo, 100 mícrons, 150 mícrons, 200 mícrons, 250 mícrons, 300 mícrons, 350 mícrons, 400 mícrons ou 450 mícrons.[0029] The cut fibers of the chopped fiber reinforcement can be substantially the same length. However, in many cases, the cut fibers have a range of lengths that can be characterized by an average fiber length (e.g., mean or median) and/or other parameters of a fiber length distribution. In some preferred examples, the chopped fiber reinforcement has an average fiber length between 50 and 500 microns, for example, 100 microns, 150 microns, 200 microns, 250 microns, 300 microns, 350 microns, 400 microns or 450 microns.

[0030] O reforço de fibra cortada pode compreender uma ou mais fibras de carbono, fibras de vidro, fibras de aramida ou qualquer outro material de fibra adequado. O reforço de fibra cortada pode compreender uma mistura de dois ou mais tipos de fibra.[0030] The chopped fiber reinforcement may comprise one or more carbon fibers, glass fibers, aramid fibers or any other suitable fiber material. Chopped fiber reinforcement may comprise a mixture of two or more types of fiber.

[0031] Como mencionado acima, a matriz polimérica pode compreender uma matriz polimérica termoplástica, por exemplo, como sulfeto de polifenileno (PPS), poliéter éter cetona (PEEK), polietercetonacetona (PEKK), polietercetona (PEK) ou outro polímero que faz parte da família de poliariletercetona (PAEK). A matriz polimérica pode compreender outros materiais, como um polímero termoendurecível. Num exemplo preferido, o componente compósito é formado a partir de uma matriz polimérica PEEK contendo 30% de reforço de fibra de carbono picado.[0031] As mentioned above, the polymer matrix may comprise a thermoplastic polymer matrix, for example, such as polyphenylene sulfide (PPS), polyether ether ketone (PEEK), polyetherketonacetone (PEKK), polyetherketone (PEK) or other polymer that forms part from the polyaryletherketone (PAEK) family. The polymeric matrix may comprise other materials, such as a thermosetting polymer. In a preferred example, the composite component is formed from a PEEK polymeric matrix containing 30% chopped carbon fiber reinforcement.

[0032] A fração em volume de uma peça de FRP que consiste em reforço de fibra é habitualmente referida como a fração de volume de fibra da peça. Normalmente, os componentes de FRP são fabricados para ter uma fração uniforme de volume de fibra, consistência e previsibilidade do desempenho mecânico, além de facilidade de fabricação. De fato, em alguns exemplos da presente divulgação, o componente de polímero reforçado por fibra compreende uma fração de volume de fibra substancialmente constante por toda parte (isto é, em que a fração de volume de fibra na porção principal é substancialmente igual à da pelo menos uma porção elevada).[0032] The volume fraction of an FRP part that consists of fiber reinforcement is commonly referred to as the fiber volume fraction of the part. Typically, FRP components are manufactured to have a uniform fiber volume fraction, consistency and predictability of mechanical performance, and ease of fabrication. Indeed, in some examples of the present disclosure, the fiber-reinforced polymer component comprises a substantially constant fiber volume fraction throughout (i.e., wherein the fiber volume fraction in the main portion is substantially equal to that of the fur). least one elevated portion).

[0033] No entanto, em alguns exemplos preferidos, a distribuição do reforço de fibra cortada varia entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado, isto é, existe um gradiente de fração de volume da fibra ou mudança de etapa entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado. Em alguns desses exemplos, a porção principal do componente compreende uma primeira fração de volume de reforço de fibra e o pelo menos um recurso elevado compreende uma segunda fração de volume diferente do reforço de fibra.[0033] However, in some preferred examples, the distribution of chopped fiber reinforcement varies between the main portion and the at least one raised feature, that is, there is a fiber volume fraction gradient or step change between the portion main and at least one high resource. In some such examples, the main portion of the component comprises a first volume fraction of fiber reinforcement and the at least one elevated feature comprises a second volume fraction other than the fiber reinforcement.

[0034] A fração de volume da fibra de um material FRP afeta as propriedades estruturais do componente compósito. Por exemplo, uma peça de FRP com uma fração de volume de fibra aumentada está associada ao aumento da resistência, mas à ductilidade diminuída (isto é, maior fragilidade) da peça. Da mesma forma, reduzir a fração de volume da fibra pode aumentar a ductilidade e/ou resistência (reduzir a fragilidade) da peça. Assim, diferentes frações de volume de fibra na porção principal e no(s) recurso(s) elevado(s) podem resultar na poção principal e pelo menos uma porção elevada com propriedades estruturais ou mecânicas diferentes. Isso pode facilitar o ajuste do limiar de energia de impacto predeterminado e/ou o tipo (e potencialmente a visibilidade) de dano de impacto sofrido pelo pelo menos um recurso elevado para impactos acima do limiar de energia, idealmente sem alterar as propriedades estruturais ou mecânicas da porção principal.[0034] The fiber volume fraction of an FRP material affects the structural properties of the composite component. For example, an FRP part with an increased fiber volume fraction is associated with increased strength but decreased ductility (i.e., greater brittleness) of the part. Likewise, reducing the fiber volume fraction can increase the ductility and/or strength (reduce brittleness) of the part. Thus, different fiber volume fractions in the main portion and the elevated feature(s) can result in the main potion and at least one elevated portion having different structural or mechanical properties. This may facilitate adjustment of the predetermined impact energy threshold and/or the type (and potentially the visibility) of impact damage suffered by at least one elevated feature for impacts above the energy threshold, ideally without altering structural or mechanical properties. of the main portion.

[0035] Por exemplo, a segunda fração de volume de fibra do pelo menos um recurso elevado pode ser selecionada para ser maior que a primeira fração de volume da fibra para aumentar a fragilidade do pelo menos um recurso elevado e reduzir a energia de impacto na qual o dano ocorre. O tipo de dano (como uma fissura ou quebra) pode ser mais facilmente percebido pelo olho humano sem ajuda. De preferência, em pelo menos alguns exemplos, a segunda fração de volume de fibra do recurso elevado pode ser selecionada para ser menor que a primeira fração de volume de fibra. A segunda fração de volume de fibra sendo menor, diminui a resistência do material do pelo menos um recurso elevado, reduzindo assim a energia de impacto na qual o dano ocorre. Além disso, o tipo de dano pode ter uma aparência visual diferente, como deformação ou amassamento, devido a um aumento na ductilidade e/ou na resistência.[0035] For example, the second fiber volume fraction of the at least one raised feature may be selected to be greater than the first fiber volume fraction to increase the fragility of the at least one raised feature and reduce the impact energy on the what damage occurs. The type of damage (such as a crack or break) can be more easily seen by the unaided human eye. Preferably, in at least some examples, the second fiber volume fraction of the elevated resource may be selected to be smaller than the first fiber volume fraction. The second fiber volume fraction being smaller, decreases the material strength of the at least one high feature, thus reducing the impact energy at which damage occurs. Additionally, the type of damage may have a different visual appearance, such as warping or denting, due to an increase in ductility and/or strength.

[0036] O pelo menos um recurso elevado sendo mais dúctil ou resistente que a porção principal (ou seja, onde a segunda fração de volume de fibra é menor que a primeira fração de volume de fibra) pode ser vantajoso por um ou mais motivos. Por exemplo, o pelo menos um recurso elevado pode fornecer um efeito de absorção de impacto. Por exemplo, uma parte ou a totalidade de um recurso elevado de maior tenacidade é menos provável de se separar da porção principal ao sofrer danos. Isso reduz a probabilidade de fragmentos de compósito (que podem interromper um recurso elevado frágil quando submetido a um impacto) interferindo na função do componente (por exemplo, reduzir a chance de corpos estranhos de compósito entrarem em um tanque de combustível, onde o componente é um componente de sistema do combustível, como um tubo de combustível).[0036] The at least one elevated feature being more ductile or strong than the main portion (i.e., where the second fiber volume fraction is smaller than the first fiber volume fraction) may be advantageous for one or more reasons. For example, at least one elevated feature can provide a shock absorbing effect. For example, a portion or all of an elevated resource of greater tenacity is less likely to separate from the main portion when damaged. This reduces the likelihood of composite fragments (which can disrupt a fragile elevated feature when subjected to an impact) interfering with component function (e.g., reducing the chance of composite foreign bodies entering a fuel tank where the component is a fuel system component, such as a fuel line).

[0037] A segunda fração de volume de fibra pode diferir da primeira fração de volume de fibra em 30% ou mais. No entanto, uma mudança significativa nas propriedades estruturais pode ser obtida com diferenças menores, e a segunda fração de volume de fibra pode diferir da primeira fração de volume em menos de 30%, por exemplo, 20% ou menos, 10% ou menos, 6% ou menos ou até 1-5%. Por exemplo, a primeira fração de volume de fibra pode ser aproximadamente 30% e a segunda fração de volume de fibra pode ser aproximadamente 20%.[0037] The second fiber volume fraction may differ from the first fiber volume fraction by 30% or more. However, a significant change in structural properties can be obtained with smaller differences, and the second fiber volume fraction can differ from the first volume fraction by less than 30%, e.g., 20% or less, 10% or less, 6% or less or up to 1-5%. For example, the first fiber volume fraction may be approximately 30% and the second fiber volume fraction may be approximately 20%.

[0038] De preferência, em pelo menos alguns exemplos, a distribuição do reforço de fibra cortada entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado compreende uma mudança de etapa binária entre a primeira e a segunda frações de volume do reforço de fibra cortada. Em pelo menos exemplos, além ou alternativamente, as frações de volume de fibra na porção principal e o pelo menos um recurso elevado são substancialmente homogêneas (isto é, elas contêm reforço de fibra apenas na primeira e na segunda frações de volume de fibra, respectivamente). Alternativamente, em pelo menos alguns outros exemplos, pode haver uma mudança gradual entre a primeira fração de volume e a segunda fração de volume, por exemplo, entre a porção principal e uma região (por exemplo, uma ponta) do pelo menos um recurso elevado mais distante da porção principal. Obviamente, geometrias específicas de pelo menos um recurso elevado podem resultar naturalmente em um gradiente de fração de volume de fibra mais complexo (por exemplo, incluindo mínimos locais inconsequentes da fração de volume de fibra dentro de partes do recurso elevado), mas a distribuição geral preferida do reforço de fibra cortada é aquele de uma mudança efetiva de passo na fração média do volume de fibra entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado.[0038] Preferably, in at least some examples, the distribution of the chopped fiber reinforcement between the main portion and the at least one elevated feature comprises a binary step change between the first and second volume fractions of the chopped fiber reinforcement . In at least one example, in addition or alternatively, the fiber volume fractions in the main portion and the at least one raised feature are substantially homogeneous (i.e., they contain fiber reinforcement only in the first and second fiber volume fractions, respectively). ). Alternatively, in at least some other examples, there may be a gradual change between the first volume fraction and the second volume fraction, for example, between the main portion and a region (e.g., a tip) of the at least one elevated feature. furthest from the main portion. Obviously, specific geometries of at least one elevated feature may naturally result in a more complex fiber volume fraction gradient (e.g., including inconsequential local minima of fiber volume fraction within parts of the elevated feature), but the general distribution The preferred choice of chopped fiber reinforcement is that of an effective pitch change in the average fiber volume fraction between the main portion and the at least one elevated feature.

[0039] Foi reconhecido que o uso de um processo de moldagem por injeção com um molde configurado adequadamente pode ser particularmente adequado para a produção de componentes compósitos nos quais a distribuição do reforço de fibra cortada varia entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado.[0039] It has been recognized that the use of an injection molding process with a suitably configured mold may be particularly suitable for the production of composite components in which the distribution of chopped fiber reinforcement varies between the main portion and the at least one feature. high.

[0040] As diferentes frações de volume de fibra podem ser produzidas através do controle de vários aspectos do processo de moldagem por injeção, como a forma e/ou os tamanhos da cavidade principal e/ou pelo menos uma cavidade adicional, a configuração geral do molde (por exemplo, de onde e como o polímero é injetado), a temperatura de fusão e o comprimento da fibra cortada.[0040] Different fiber volume fractions can be produced by controlling various aspects of the injection molding process, such as the shape and/or sizes of the main cavity and/or at least one additional cavity, the overall configuration of the mold (e.g. where and how the polymer is injected), the melting temperature and the length of the cut fiber.

[0041] Por exemplo, um material de matriz de polímero termoplástico fundido contendo o reforço de fibra cortada pode ser injetado no molde de modo que siga uma direção de fluxo primária no molde (por exemplo, nos exemplos em que a porção principal compreende uma forma cilíndrica, a direção de fluxo primária pode ser numa direção paralela ao eixo geométrico de simetria rotacional, isto é, eixo geométrico central do cilindro). Em alguns desses exemplos, a pelo menos uma cavidade adicional pode se estender pelo menos parcialmente em uma direção perpendicular à direção de fluxo primária (isto é, radialmente para a porção principal cilíndrica), de modo que o material da matriz polimérica que preenche a cavidade principal tenha a primeira fração de volume do reforço de fibra cortada e o material da matriz polimérica que preenche a cavidade adicional tenha a segunda fração de voluma diferente do reforço de fibra cortada. Os inventores consideraram que uma conexão perpendicular a uma abertura entre a cavidade principal e a pelo menos uma cavidade adicional pode dificultar o fluxo do reforço de fibra cortada para dentro de pelo menos uma cavidade adicional. Esse efeito pode depender do comprimento médio do reforço de fibra cortada.[0041] For example, a molten thermoplastic polymer matrix material containing chopped fiber reinforcement can be injected into the mold so that it follows a primary flow direction in the mold (e.g., in examples where the main portion comprises a shape cylindrical, the primary flow direction may be in a direction parallel to the geometric axis of rotational symmetry, i.e., central geometric axis of the cylinder). In some such examples, the at least one additional cavity may extend at least partially in a direction perpendicular to the primary flow direction (i.e., radially to the main cylindrical portion), such that the polymer matrix material filling the cavity main has the first volume fraction of the chopped fiber reinforcement and the polymeric matrix material that fills the additional cavity has the second volume fraction different from the chopped fiber reinforcement. The inventors have considered that a connection perpendicular to an opening between the main cavity and the at least one additional cavity may hinder the flow of chopped fiber reinforcement into the at least one additional cavity. This effect may depend on the average length of the chopped fiber reinforcement.

[0042] Em tais exemplos, a pelo menos uma cavidade adicional pode se estender da cavidade principal em uma abertura tendo uma dimensão de abertura em uma direção paralela à direção de fluxo primária que é selecionada para criar uma diferença de fração de volume de fibra desejada entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado (por exemplo, uma pequena abertura pode restringir a entrada de fibras cortadas com um comprimento comparável, reduzindo assim a fração de volume de fibra dentro da cavidade adicional e, portanto, a segunda fração de volume resultante no pelo menos um recurso elevado). Em alguns exemplos, a dimensão de abertura (correspondendo a uma largura de uma região base do recurso elevado resultante) está entre 500 e 5.000 mícrons (0,5 - 5 mm), por exemplo, cerca de 1,6 mm. De um modo mais geral, a dimensão de abertura pode ser selecionada para não exceder dez vezes o comprimento médio do reforço de fibra cortada.[0042] In such examples, the at least one additional cavity may extend from the main cavity into an opening having an opening dimension in a direction parallel to the primary flow direction that is selected to create a desired fiber volume fraction difference. between the main portion and the at least one raised feature (e.g., a small opening may restrict the entry of cut fibers of a comparable length, thereby reducing the volume fraction of fiber within the additional cavity and thus the second fraction of resulting volume in at least one high resource). In some examples, the aperture dimension (corresponding to a width of a base region of the resulting raised feature) is between 500 and 5,000 microns (0.5 - 5 mm), for example, about 1.6 mm. More generally, the opening dimension can be selected not to exceed ten times the average length of the chopped fiber reinforcement.

[0043] Os inventores reconheceram que a geometria, por exemplo, a forma e/ou o tamanho, de pelo menos um recurso elevado pode ser ajustado para controlar pelo menos parcialmente a energia de impacto à qual é resistente. Além disso, um ou mais parâmetros geométricos de pelo menos um recurso elevado podem ser selecionados para determinar pelo menos parcialmente a distribuição do reforço de fibra cortada entre a porção principal e o pelo menos um recurso elevado[0043] The inventors have recognized that the geometry, for example, the shape and/or size, of at least one raised feature can be adjusted to at least partially control the impact energy to which it is resistant. Furthermore, one or more geometric parameters of the at least one raised feature may be selected to at least partially determine the distribution of chopped fiber reinforcement between the main portion and the at least one raised feature.

[0044] Em alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado compreende um perfil de corte transversal que é selecionado de tal modo que o pelo menos um recurso elevado resista aos impactos com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto enquanto incorre de modo confiável em danos visualmente perceptíveis quando submetido a um impacto com uma energia acima do limiar de energia de impacto.[0044] In some examples, the at least one raised feature comprises a cross-sectional profile that is selected such that the at least one raised feature resists impacts with an energy below the impact energy threshold while reliably incurring in visually perceptible damage when subjected to an impact with an energy above the impact energy threshold.

[0045] Em alguns exemplos, além ou alternativamente, o pelo menos um recurso elevado compreende um perfil de seção transversal que é selecionado de modo que a porção principal compreenda uma primeira fração de volume do reforço de fibra cortada e o pelo menos um recurso elevado compreende uma segunda fração de volume diferente do reforço de fibra cortada. De preferência, a segunda fração de volume é menor que a primeira fração de volume, como descrito acima.[0045] In some examples, in addition or alternatively, the at least one raised feature comprises a cross-sectional profile that is selected so that the main portion comprises a first volume fraction of the chopped fiber reinforcement and the at least one raised feature comprises a second volume fraction different from the chopped fiber reinforcement. Preferably, the second volume fraction is smaller than the first volume fraction, as described above.

[0046] Na realidade, a distribuição do reforço de fibra cortada entre a porção principal e pelo menos um recurso elevado podem ser controlados por uma ou ambas as etapas de fabricação e considerações geométricas.[0046] In reality, the distribution of chopped fiber reinforcement between the main portion and at least one elevated feature can be controlled by one or both of manufacturing steps and geometric considerations.

[0047] Em pelo menos alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado tem um perfil de seção transversal definido em uma seção transversal feito através do plano de superfície. O perfil de seção transversal pode ter uma forma curvada ou curvilínea. Exemplos de alguns perfis de seção transversal que podem ser utilizados incluem triangular, retangular, poligonal, curvo, semicircular, em forma de sino, etc. Em pelo menos alguns exemplos, o perfil de seção transversal é geralmente triangular. Em vários exemplos, as dimensões e/ou a razão de aspecto de um determinado perfil de seção transversal podem ser ajustadas para alterar a resistência ao impacto de pelo menos um recurso elevado e, portanto, o limiar de energia de impacto acima do qual incorrem danos visualmente perceptíveis.[0047] In at least some examples, the at least one elevated feature has a cross-sectional profile defined in a cross-section made through the surface plane. The cross-section profile can have a curved or curvilinear shape. Examples of some cross-sectional profiles that can be used include triangular, rectangular, polygonal, curved, semicircular, bell-shaped, etc. In at least some examples, the cross-sectional profile is generally triangular. In various examples, the dimensions and/or aspect ratio of a given cross-sectional profile may be adjusted to alter the impact resistance of at least one elevated feature and, therefore, the impact energy threshold above which damage is incurred. visually noticeable.

[0048] O pelo menos um recurso elevado pode ter um único perfil de seção transversal (isto é, constante). No entanto, em alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado pode compreender pelo menos dois perfis de seção transversal diferentes (isto é, em locais diferentes no componente) e/ou pode compreender um perfil de seção transversal variável. Por exemplo, o perfil de seção transversal pode variar ou mudar ao longo de um comprimento do pelo menos um recurso elevado.[0048] The at least one elevated feature may have a single (i.e., constant) cross-sectional profile. However, in some examples, the at least one elevated feature may comprise at least two different cross-section profiles (i.e., at different locations on the component) and/or may comprise a varying cross-section profile. For example, the cross-sectional profile may vary or change along a length of the at least one elevated feature.

[0049] O pelo menos um recurso elevado pode cobrir apenas uma fração pequena da porção principal por área, por exemplo, até 30%, até 20%, ou até mesmo 10% ou menos. Por exemplo, o pelo menos um recurso elevado pode compreender uma crista estreita. Entretanto, até mesmo em exemplos em que o pelo menos um recurso elevado não cobre uma fração grande da superfície da porção principal por área, a detecção de impacto eficaz ainda pode ser alcançada enquanto as áreas da superfície entre o recurso elevado (ou recursos elevados) são suficientemente pequenas. Por exemplo, se o componente for usado num ambiente em que qualquer impacto é propenso a ser causado por objetos de impacto relativamente grande (por exemplo, uma chave inglesa), o pelo menos um recurso elevado não precisa cobrir a superfície inteira da porção principal sem interrupção. Em vez disto, o pelo menos um recurso elevado precisa ser apenas presente na superfície ao ponto que um impacto no componente causado por um dado objeto de impacto necessariamente ou muito provavelmente acertaria (e, deste modo, danificaria, se a energia fosse alta o suficiente) o recurso elevado. Um tipo e/ou fonte de impacto ao qual um componente é propenso a ser submetido pode ser, deste modo, considerado durante a seleção de como o pelo menos um recurso elevado é disposto, por exemplo, seu formato, tamanho e/ou gabarito na superfície da porção principal. O pelo menos um recurso elevado pode cobrir apenas áreas da porção principal que são suscetíveis a danos por impacto.[0049] The at least one high resource may cover only a small fraction of the main portion per area, for example, up to 30%, up to 20%, or even 10% or less. For example, the at least one elevated feature may comprise a narrow ridge. However, even in examples where the at least one raised feature does not cover a large fraction of the surface of the main portion by area, effective impact detection can still be achieved as long as the surface areas between the raised feature (or raised features) are small enough. For example, if the component is used in an environment where any impact is likely to be caused by relatively large impact objects (e.g., a wrench), the at least one raised feature need not cover the entire surface of the main portion without interruption. Instead, the at least one high feature need only be present on the surface to the point that an impact on the component from a given impact object would necessarily or very likely hit (and thus damage, if the energy was high enough). ) the high resource. A type and/or source of impact to which a component is likely to be subjected may thus be considered when selecting how the at least one elevated feature is arranged, e.g., its shape, size and/or template in the surface of the main portion. The at least one elevated feature may cover only areas of the main portion that are susceptible to impact damage.

[0050] No entanto, em alguns exemplos, pelo menos um recurso elevado pode cobrir uma grande fração da porção principal por área (por exemplo, 70% ou mais, 80% ou mais, ou mesmo 90% ou mais). Cobrir uma grande fração da porção principal garante uma detecção confiável de impacto, não importa onde o impacto ocorra.[0050] However, in some examples, at least one high resource may cover a large fraction of the main portion per area (e.g., 70% or more, 80% or more, or even 90% or more). Covering a large fraction of the main portion ensures reliable impact detection no matter where the impact occurs.

[0051] O pelo menos um recurso elevado pode compreender um padrão elevado que se estende através de parte, a maior parte ou toda a superfície da porção principal. Em um ou mais exemplos, a porção principal compreende uma superfície cilíndrica que se estende ao longo de um eixo geométrico central e o pelo menos um recurso elevado compreende uma crista estreita na superfície cilíndrica que se estende numa hélice em torno do eixo geométrico central. O ângulo em que a hélice se estende pode ser selecionado de modo que um espaçamento axial entre passagens da crista seja menor do que a menor dimensão de um objeto de impacto provável.[0051] The at least one raised feature may comprise a raised pattern extending across part, most or all of the surface of the main portion. In one or more examples, the main portion comprises a cylindrical surface extending along a central geometric axis and the at least one raised feature comprises a narrow ridge on the cylindrical surface extending in a helix around the central geometric axis. The angle at which the propeller extends can be selected so that the axial spacing between crest passes is less than the smallest dimension of a likely impact object.

[0052] Em alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado fornece cobertura uniforme sobre a superfície inteira da porção principal, de modo que os impactos em qualquer localização na superfície possam ser detectados.[0052] In some examples, the at least one elevated feature provides uniform coverage over the entire surface of the main portion, so that impacts at any location on the surface can be detected.

[0053] O pelo menos um recurso elevado pode compreender uma pluralidade de recursos elevados. Em alguns exemplos, recursos elevados diferentes podem se estender a partir de áreas diferentes da superfície da porção principal. Em alguns exemplos, os recursos elevados diferentes podem se estender a partir de superfícies diferentes de uma pluralidade de superfícies para fornecer uma resistência de impacto a seções diferentes da porção principal. Preferencialmente, a pluralidade de recursos elevados são dispostos através da pelo menos uma superfície da porção principal e são separados por uma distância de espaçamento. A distância de espaçamento pode ser regular ou irregular e pode ser escolhida dependendo de uma fonte de impacto, conforme descrito acima. Em alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado pode compreender uma série de nervuras circunferenciais que se estendem a partir de uma porção principal cilíndrica e correm em torno de um eixo geométrico central.[0053] The at least one elevated resource may comprise a plurality of elevated resources. In some examples, different elevated features may extend from different areas of the surface of the main portion. In some examples, different raised features may extend from different surfaces of a plurality of surfaces to provide impact resistance to different sections of the main portion. Preferably, the plurality of raised features are disposed across at least one surface of the main portion and are separated by a spacing distance. The spacing distance can be regular or irregular and can be chosen depending on an impact source, as described above. In some examples, the at least one raised feature may comprise a series of circumferential ribs extending from a cylindrical main portion and running around a central geometric axis.

[0054] Uma pluralidade de recursos elevados diferentes (isto é, recursos sensíveis a limiares de energia de impacto diferentes) pode ser fornecida em uma área da pelo menos uma superfície para fornecer mais informações acerca das energias de impactos. Em um ou mais exemplos, a pluralidade de recursos elevados compreende pelo menos dois recursos elevados diferentes. Os pelo menos dois recursos elevados diferentes podem ser tipos diferentes de recursos elevados, por exemplo, um tipo que tem um perfil de corte transversal triangular e outro tipo que tem um perfil de corte transversal arredondado. Por exemplo, altos picos agudos (com um baixo limiar de energia de impacto) podem ser separados por picos arredondados mais baixos (com um limiar de energia de impacto muito mais alto) para habilitar impactos a serem categorizados por energia (isto é, um impacto que resulta em danos visualmente perceptíveis a picos, mas não a picos arredondados mais baixos colocalizados devem ter uma energia entre os respectivos limiares dos dois tipos de pico).[0054] A plurality of different elevated features (i.e., features sensitive to different impact energy thresholds) may be provided in an area of the at least one surface to provide more information about impact energies. In one or more examples, the plurality of elevated resources comprises at least two different elevated resources. The at least two different raised features may be different types of raised features, for example, one type having a triangular cross-sectional profile and another type having a rounded cross-sectional profile. For example, high sharp peaks (with a low impact energy threshold) can be separated by lower rounded peaks (with a much higher impact energy threshold) to enable impacts to be categorized by energy (i.e., an impact which results in visually noticeable damage to spikes, but not to co-located lower rounded spikes should have an energy between the respective thresholds of the two spike types).

[0055] Em um ou mais exemplos, o plano de superfície da porção principal é um plano de superfície cilíndrico que se estende ao longo de um eixo geométrico central (isto é, o eixo geométrico de rotação). Em pelo menos alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado compreende uma ou mais cristas que se estendem a partir do plano de superfície cilíndrico e correndo em uma hélice em torno do eixo geométrico central. Tal arranjo pode contribuir para alcançar uma fração de volume diferente do reforço de fibra cortada nas cristas, em comparação com a porção principal, pois as cristas helicoidais não seguem a direção de fluxo primária. O ângulo em que a hélice corre pode ser selecionado de modo que uma distância axial entre passagens da crista seja menor do que a menor dimensão de um objeto de impacto provável. Em pelo menos alguns exemplos, alternativamente ou além disso, o pelo menos um recurso elevado compreende uma pluralidade de cristas que se estendem do plano de superfície cilíndrica e correm circunferencialmente em torno do eixo geométrico central. Tal arranjo pode contribuir para alcançar uma fração de volume diferente do reforço de fibra cortada nas cristas em comparação com a porção principal, já que as cristas circunferenciais correm perpendicularmente à direção de fluxo primária. Essas cristas circunferenciais podem ser espaçadas axialmente com uma distância de espaçamento conforme divulgada acima, por exemplo, a distância de espaçamento é menor que a menor dimensão de um provável objeto de impacto.[0055] In one or more examples, the surface plane of the main portion is a cylindrical surface plane extending along a central geometric axis (i.e., the geometric axis of rotation). In at least some examples, the at least one elevated feature comprises one or more ridges extending from the cylindrical surface plane and running in a helix about the central geometric axis. Such an arrangement may contribute to achieving a different volume fraction of cut fiber reinforcement in the ridges compared to the main portion, as the helical ridges do not follow the primary flow direction. The angle at which the propeller runs can be selected so that the axial distance between crest passes is less than the smallest dimension of a likely impact object. In at least some examples, alternatively or in addition, the at least one raised feature comprises a plurality of ridges extending from the cylindrical surface plane and running circumferentially about the central geometric axis. Such an arrangement may contribute to achieving a different volume fraction of cut fiber reinforcement in the ridges compared to the main portion, as the circumferential ridges run perpendicular to the primary flow direction. These circumferential ridges may be axially spaced with a spacing distance as disclosed above, for example, the spacing distance is less than the smallest dimension of a likely impact object.

[0056] Em pelo menos alguns exemplos, alternativamente ou além disso, o pelo menos um recurso elevado compreende uma pluralidade de cristas que se estendem do plano de superfície cilíndrica e correm ao longo do eixo geométrico central. Essas cristas circunferenciais podem ser espaçadas circunferencialmente com uma distância de espaçamento conforme divulgada acima, por exemplo, a distância de espaçamento é menor que a menor dimensão de um provável objeto de impacto. Obviamente, uma combinação de um ou mais tipos de crista (helicoidal, circunferencial e/ou axial) pode ser fornecida em qualquer padrão dado de recursos elevados.[0056] In at least some examples, alternatively or in addition, the at least one raised feature comprises a plurality of ridges extending from the cylindrical surface plane and running along the central geometric axis. These circumferential ridges may be spaced circumferentially with a spacing distance as disclosed above, for example, the spacing distance is less than the smallest dimension of a likely impact object. Obviously, a combination of one or more ridge types (helical, circumferential and/or axial) can be provided in any given high feature pattern.

[0057] Em pelo menos alguns exemplos dos métodos aqui divulgados, o molde é moldado para formar uma porção principal tubular tendo um eixo geométrico central e pelo menos um recurso elevado que se estende a partir de um plano de superfície cilíndrico da porção principal e que corre de forma helicoidal e/ou circunferencial e/ou direção axial em relação ao eixo geométrico central. Os métodos divulgados podem, portanto, ser particularmente adequados para a fabricação de componentes tubulares, como condutos de transferência de fluido, por exemplo, um tubo de combustível.[0057] In at least some examples of the methods disclosed herein, the mold is shaped to form a tubular main portion having a central geometric axis and at least one raised feature extending from a cylindrical surface plane of the main portion and which runs in a helical and/or circumferential manner and/or axial direction in relation to the central geometric axis. The disclosed methods may therefore be particularly suitable for manufacturing tubular components such as fluid transfer conduits, for example a fuel pipe.

[0058] Em pelo menos alguns exemplos da presente divulgação, o componente compreende uma porção principal tubular que tem um eixo geométrico central e pelo menos um recurso elevado que se estende a partir de um plano de superfície externa da porção principal e que corre de forma helicoidal e/ou circunferencial e/ou direção axial em relação ao eixo geométrico central.[0058] In at least some examples of the present disclosure, the component comprises a tubular main portion that has a central geometric axis and at least one raised feature that extends from an outer surface plane of the main portion and runs in a manner helical and/or circumferential and/or axial direction in relation to the central geometric axis.

[0059] Em pelo menos alguns exemplos da presente divulgação, o componente compreende uma porção principal tubular com uma espessura de parede entre 0,5 mm e 5 mm. Em pelo menos alguns exemplos, além disso ou alternativamente, o componente compreende uma porção principal tubular tendo uma forma cilíndrica com um diâmetro (interno ou externo) entre 10 mm e 150 mm.[0059] In at least some examples of the present disclosure, the component comprises a tubular main portion with a wall thickness between 0.5 mm and 5 mm. In at least some examples, further or alternatively, the component comprises a tubular main portion having a cylindrical shape with a diameter (internal or external) between 10 mm and 150 mm.

[0060] Em algumas aplicações de materiais compósitos, como tubos de polímero reforçados por fibra de vidro em sistemas de combustível de aeronave, por exemplo, é importante controlar a condutividade do componente compósito. De modo ideal, os tubos de combustível isolam o suficiente para evitarem de se tornar o trajeto preferido para condução de iluminação, enquanto são condutores o suficiente para evitar acúmulo estático devido ao fluxo de combustível. Adicionar uma quantidade particular de um aditivo condutor (por exemplo, negro de carbono) ao polímero durante a fabricação permite que o nível desejado de condutividade seja alcançado. É conhecido por adaptar a condutividade elétrica de tubos de combustível compósitos misturando uma dispersão de enchimento de particulado eletricamente condutor em um material polimérico reforçado por fibra, por exemplo, como divulgado em WO 2009/087372, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência. O aditivo condutivo é presente de modo ideal ao longo do componente (isto é, tanto a porção principal quanto o pelo menos um recurso elevado).[0060] In some applications of composite materials, such as glass fiber reinforced polymer tubes in aircraft fuel systems, for example, it is important to control the conductivity of the composite component. Ideally, fuel lines are insulating enough to avoid becoming the preferred path for driving lighting, while being conductive enough to avoid static build-up due to fuel flow. Adding a particular amount of a conductive additive (e.g., carbon black) to the polymer during manufacturing allows the desired level of conductivity to be achieved. It is known for tailoring the electrical conductivity of composite fuel pipes by mixing an electrically conductive particulate filler dispersion into a fiber-reinforced polymeric material, for example, as disclosed in WO 2009/087372, the contents of which are incorporated herein by reference. The conductive additive is ideally present throughout the component (i.e., both the main portion and the at least one raised feature).

[0061] Em pelo menos alguns exemplos da presente divulgação, o componente compósito é um conduto de transferência de fluido, como um tubo de combustível.[0061] In at least some examples of the present disclosure, the composite component is a fluid transfer conduit, such as a fuel pipe.

[0062] Em alguns exemplos, o pelo menos um recurso elevado compreende um revestimento externo com uma cor que faz contraste com uma cor do FRP (por exemplo, o polímero FRP pode ser preto devido à adição de aditivo de negro de carbono, enquanto o revestimento é branco). Isso pode possibilitar que quaisquer danos ao pelo menos um recurso elevado sejam mais prontamente identificados, uma vez que o material de compósito subjacente exposto devido a danos incorridos pelo ao menos um recurso elevado faria contraste com o revestimento intacto que circunda a área danificada.[0062] In some examples, the at least one raised feature comprises an outer coating with a color that contrasts with a color of the FRP (e.g., the FRP polymer may be black due to the addition of carbon black additive, while the coating is white). This may enable any damage to the at least one raised feature to be more readily identified, since the underlying composite material exposed due to damage incurred by the at least one raised feature would contrast with the intact coating surrounding the damaged area.

[0063] As características de qualquer exemplo aqui descrito podem, quando apropriado, ser aplicadas a qualquer outro exemplo aqui descrito. Quando é feita referência a diferentes exemplos ou conjuntos de exemplos, deve ser entendido que estes não são necessariamente distintos, mas podem sobrepor-se.[0063] The characteristics of any example described herein may, where appropriate, be applied to any other example described herein. When reference is made to different examples or sets of examples, it should be understood that they are not necessarily distinct, but may overlap.

Descrição DetalhadaDetailed Description

[0064] Um ou mais exemplos não limitativos serão agora descritos, com fins exclusivamente exemplificativos e com referência às figuras anexas nas quais: A Figura 1 é uma seção transversal de um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica de acordo com um exemplo da presente divulgação; A Figura 2 é uma seção transversal do componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica ao longo do plano A-A mostrado na Figura 1; A Figura 3 é uma vista em perspectiva do componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica; A Figura 4 é outra vista em perspectiva do componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica; As Figuras 5a e 5b são vistas ampliadas da área B mostrada na Figura 2 de acordo com o primeiro e o segundo exemplos; As Figuras 6-8 mostram o efeito de um impacto em um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica de acordo com um exemplo da presente divulgação; A Figura 9 mostra um tubo compósito de polímero reforçado por fibra de acordo com um exemplo da presente divulgação; A Figura 10 mostra um tuno compósito de polímero reforçado por fibra de acordo com outro exemplo da presente divulgação; As Figuras 11 e 12 ilustram esquematicamente um processo de moldagem por injeção para fabricar um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica de acordo com um exemplo da presente divulgação; e A Figura 13 é uma vista esquemática em seção transversal de um único recurso elevado de um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica de acordo com um exemplo da presente divulgação.[0064] One or more non-limiting examples will now be described, for exemplary purposes only and with reference to the attached figures in which: Figure 1 is a cross-section of a monolithic fiber reinforced polymer composite component according to an example of the present disclosure; Figure 2 is a cross section of the monolithic fiber reinforced polymer composite component along the A-A plane shown in Figure 1; Figure 3 is a perspective view of the monolithic fiber reinforced polymer composite component; Figure 4 is another perspective view of the monolithic fiber reinforced polymer composite component; Figures 5a and 5b are enlarged views of area B shown in Figure 2 according to the first and second examples; Figures 6-8 show the effect of an impact on a monolithic fiber reinforced polymer composite component according to an example of the present disclosure; Figure 9 shows a fiber-reinforced polymer composite tube according to an example of the present disclosure; Figure 10 shows a fiber-reinforced polymer composite tube according to another example of the present disclosure; Figures 11 and 12 schematically illustrate an injection molding process for manufacturing a monolithic fiber-reinforced polymer composite component in accordance with an example of the present disclosure; and Figure 13 is a schematic cross-sectional view of a single raised feature of a monolithic fiber-reinforced polymer composite component in accordance with an example of the present disclosure.

[0065] As Figuras 1-5 mostram vistas diferentes de um componente compósito 2 de polímero reforçado por fibra monolítica (por exemplo, polímero reforçado por fibra de carbono, CFRP). Neste exemplo, o componente 2 compreende um conector cilíndrico flangeado que se estende ao longo de um eixo geométrico central C e compreende uma seção de tubo 2a e uma seção de flange 2b. O componente 2 compreende um polímero termoplástico reforçado com reforço de fibra cortada (as fibras não são mostradas nas Figuras 1-5). O comprimento médio (mediano) do reforço de fibra cortada pode estar entre 50 e 500 mícrons (por exemplo, 200 mícrons).[0065] Figures 1-5 show different views of a monolithic fiber-reinforced polymer composite component 2 (e.g., carbon fiber-reinforced polymer, CFRP). In this example, component 2 comprises a flanged cylindrical connector extending along a central geometric axis C and comprising a pipe section 2a and a flange section 2b. Component 2 comprises a thermoplastic polymer reinforced with chopped fiber reinforcement (fibers are not shown in Figures 1-5). The average (median) length of chopped fiber reinforcement can be between 50 and 500 microns (e.g., 200 microns).

[0066] O componente 2 compreende uma porção principal 4 e uma pluralidade de recursos elevados 6 que se estendem a partir de um plano de superfície S da porção principal 4. Neste exemplo, a pluralidade de recursos elevados 6 compreende uma pluralidade de nervuras com um perfil de seção transversal substancialmente triangular (na seção A-A mostrada na Figura 2). Os recursos elevados 6 se estendem radialmente para longe do plano de superfície S (em relação ao eixo geométrico central C) e correm circunferencialmente em torno da seção de tubo 2a e da seção de flange 2b do componente 2, como visto nas Figuras 3 e 4. Os recursos elevados 6 estão dispostos em todo o comprimento do componente 2.[0066] Component 2 comprises a main portion 4 and a plurality of raised features 6 extending from a surface plane S of the main portion 4. In this example, the plurality of raised features 6 comprises a plurality of ribs with a substantially triangular cross-sectional profile (in section A-A shown in Figure 2). The raised features 6 extend radially away from the surface plane S (relative to the central geometric axis C) and run circumferentially around the pipe section 2a and the flange section 2b of component 2, as seen in Figures 3 and 4 The elevated features 6 are arranged along the entire length of the component 2.

[0067] Os recursos elevados 6 servem para detectar impactos potencialmente prejudiciais ao componente 2. Conforme explicado em mais detalhes abaixo, com referência às Figuras 6-8, quando o componente 2 é submetido a um impacto com uma energia de impacto acima do limiar de energia de impacto predeterminado, pelo menos alguns dos recursos elevados 6 sofrem danos visualmente perceptíveis, mesmo quando a porção principal 4 pode não sofrer, permitindo que um ser humano que inspeciona a peça reconheça de maneira rápida e fácil que a peça foi submetida a um impacto.[0067] High features 6 serve to detect potentially damaging impacts to component 2. As explained in more detail below, with reference to Figures 6-8, when component 2 is subjected to an impact with an impact energy above the threshold of predetermined impact energy, at least some of the raised features 6 suffer visually noticeable damage, even when the main portion 4 may not, allowing a human inspecting the part to quickly and easily recognize that the part has been subjected to an impact .

[0068] Por projeto apropriado dos recursos elevados 6, a energia de limiar acima da qual os recursos elevados 6 são “sensíveis” (isto é, quando danos visualmente perceptíveis são incorridos) pode ser selecionada para ser uma energia na qual os impactos causariam danos severos (isto é, danos que causam impacto no desempenho do tubo) à porção principal 4. Os impactos abaixo desta energia não causam danos visíveis aos recursos elevados 6, mas também não causam danos substanciais à porção principal 4. Como tal, a parte externa do componente 2 pode revelar rapidamente evidências de impactos graves que causam danos, enquanto impactos insignificantes (que não afetam a capacidade do componente de funcionar como pretendido) não são registrados. A presença e a magnitude de danos de impacto ao componente 2 podem ser, portanto, avaliadas rapidamente sem necessitar de uma investigação aprofundada. Os danos visualmente perceptíveis aos recursos elevados 6 podem compreender, por exemplo, uma porção (ou a totalidade) do recurso elevado 6 que quebra. Os mesmos podem compreender alternativamente um entalhe ou outra deformação.[0068] By appropriate design of the raised features 6, the threshold energy above which the raised features 6 are “sensitive” (i.e., when visually perceptible damage is incurred) can be selected to be an energy at which impacts would cause damage. (i.e., damage that impacts pipe performance) to the main portion 4. Impacts below this energy do not cause visible damage to the elevated features 6, but also do not cause substantial damage to the main portion 4. As such, the external of component 2 may quickly reveal evidence of serious impacts that cause damage, while insignificant impacts (which do not affect the component's ability to function as intended) are not recorded. The presence and magnitude of impact damage to component 2 can therefore be quickly assessed without requiring an in-depth investigation. Visually perceptible damage to raised features 6 may comprise, for example, a portion (or all) of raised feature 6 breaking. They may alternatively comprise a notch or other deformation.

[0069] A Figura 5a mostra uma vista em seção transversal em close dos recursos elevados 6 na área B indicada na Figura 2 de acordo com um primeiro exemplo. Neste exemplo, cada recurso elevado 6 compreende um perfil de seção transversal geralmente triangular (embora outras formas de perfil sejam possíveis) se estendendo de uma base 6a adjacente ao plano de superfície S da porção principal 4 até uma ponta mais estreita 6b, com uma altura acima do plano de superfície S (isto é, em uma direção radial em relação ao eixo geométrico central C) de 1,9 mm. A base 6a tem uma largura máxima (em uma direção paralela ao eixo geométrico central C) de 1,60 mm (isto é, menos de dez vezes o comprimento médio da fibra cortada, que neste exemplo é de 200 mícrons). O perfil de seção transversal se estende para longe da base 6a em uma forma convergente que se estreita até uma largura de 1,30 mm antes de se estender ainda mais para a ponta 6b. A ponta 6b tem uma largura substancialmente constante de 0,60 mm e termina com uma curva de raio de 0,30 mm. Os recursos elevados 6 estão dispostos através do plano de superfície s da porção principal 4 e os recursos elevados adjacentes 6 são conectadas um ao outro por uma raiz com um raio de 0,2 mm.[0069] Figure 5a shows a close-up cross-sectional view of the elevated features 6 in area B indicated in Figure 2 according to a first example. In this example, each elevated feature 6 comprises a profile of generally triangular cross-section (although other profile shapes are possible) extending from a base 6a adjacent to the surface plane S of the main portion 4 to a narrower tip 6b, with a height above the surface plane S (i.e. in a radial direction with respect to the central geometric axis C) by 1.9 mm. The base 6a has a maximum width (in a direction parallel to the central geometric axis C) of 1.60 mm (i.e. less than ten times the average cut fiber length, which in this example is 200 microns). The cross-sectional profile extends away from the base 6a in a converging shape that narrows to a width of 1.30 mm before extending further towards the tip 6b. Tip 6b has a substantially constant width of 0.60 mm and ends with a curve of radius 0.30 mm. The raised features 6 are arranged across the surface plane s of the main portion 4 and the adjacent raised features 6 are connected to each other by a root with a radius of 0.2 mm.

[0070] A Figura 5b mostra uma vista em seção transversal em close dos recursos elevados 6' na área B indicada na Figura 2 de acordo com um segundo exemplo. Neste exemplo, cada recurso elevado 6' novamente compreende um perfil de seção transversal geralmente triangular que se estende de uma base 6'a adjacente ao plano de superfície S da porção principal 4 até uma ponta mais estreita 6'b, com uma altura acima do plano de superfície S (isto é, em uma direção radial em relação ao eixo geométrico central C) de 1,9 mm. A base 6'a tem uma largura máxima (em uma direção paralela ao eixo geométrico central C) de 1,9 mm (isto é, mais larga que no primeiro exemplo, mas ainda menos que dez vezes o comprimento médio da fibra cortada, que neste exemplo é de 200 mícrons)A ponta 6'b tem um raio de curvatura de 0,5 mm. Os recursos elevados 6' sendo menos pontiagudos do que os vistos na Figura 5a significa que eles são menos frágeis e podem ser selecionados para definir um valor mais alto para o limiar de energia de impacto predeterminado.[0070] Figure 5b shows a close-up cross-sectional view of the elevated features 6' in area B indicated in Figure 2 according to a second example. In this example, each elevated feature 6' again comprises a generally triangular cross-sectional profile extending from a base 6'a adjacent to the surface plane S of the main portion 4 to a narrower tip 6'b, with a height above the surface plane S (i.e. in a radial direction with respect to the central geometric axis C) of 1.9 mm. The base 6'a has a maximum width (in a direction parallel to the central geometric axis C) of 1.9 mm (i.e., wider than in the first example, but still less than ten times the average cut fiber length, which in this example it is 200 microns) Tip 6'b has a radius of curvature of 0.5 mm. The 6' raised features being less sharp than those seen in Figure 5a means they are less fragile and can be selected to set a higher value for the predetermined impact energy threshold.

[0071] Como visto na Figura 5b, os recursos elevados 6' estão dispostos através do plano de superfície s da porção principal 4 e os recursos elevados adjacentes 6' são conectados um ao outro por uma raiz com um raio de 0,2 mm. O passo (ou distância de espaçamento) entre os recursos elevados adjacentes 6' pode estar na faixa de 1,5 a 15 mm.[0071] As seen in Figure 5b, the raised features 6' are arranged across the surface plane s of the main portion 4 and the adjacent raised features 6' are connected to each other by a root with a radius of 0.2 mm. The pitch (or spacing distance) between adjacent raised features 6' may be in the range of 1.5 to 15 mm.

[0072] Também visto na Figura 5b, os recursos elevados 6' têm um perfil de seção transversal que define um ângulo medido a partir do plano de superfície s, neste exemplo sendo cerca de 60°.[0072] Also seen in Figure 5b, the raised features 6' have a cross-sectional profile that defines an angle measured from the surface plane s, in this example being about 60°.

[0073] Nos exemplos das Figuras 1-5, a pluralidade de recursos elevados 6, 6' está disposta através do plano de superfície s da porção principal 4 em um padrão periódico com uma distância de espaçamento regular entre os recursos elevados adjacentes 6, 6'.[0073] In the examples of Figures 1-5, the plurality of raised features 6, 6' are arranged across the surface plane s of the main portion 4 in a periodic pattern with a regular spacing distance between adjacent raised features 6, 6 '.

[0074] Nos exemplos das Figuras 1-5, a porção principal 4 na seção de tubo 2a do conector 2 é tubular e tem uma espessura de parede T na faixa de 0,5-5 mm.[0074] In the examples of Figures 1-5, the main portion 4 in the tube section 2a of the connector 2 is tubular and has a wall thickness T in the range of 0.5-5 mm.

[0075] As Figuras 6-8 ilustram o efeito de um impacto com uma energia acima do limiar de energia de impacto predeterminado em um componente compósito de polímero reforçado por fibra 102. O componente 102 compreende uma porção principal 104 e uma pluralidade de recursos elevados 106. A pluralidade de recursos elevados 106 é disposta (por exemplo, em virtude de sua forma, tamanho, orientação e/ou fração de volume da fibra) para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente 102 e submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado. O limiar de energia de impacto predeterminado é selecionado para corresponder a uma energia de impacto que provavelmente reduz a capacidade de carga mecânica da porção principal 104.[0075] Figures 6-8 illustrate the effect of an impact with an energy above the predetermined impact energy threshold on a fiber-reinforced polymer composite component 102. The component 102 comprises a main portion 104 and a plurality of raised features 106. The plurality of raised features 106 are arranged (e.g., by virtue of their shape, size, orientation, and/or fiber volume fraction) to incur visually perceptible damage when the component 102 is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and resist an impact with an energy below the predetermined impact energy threshold. The predetermined impact energy threshold is selected to correspond to an impact energy that is likely to reduce the mechanical load capacity of the main portion 104.

[0076] A Figura 6 mostra o componente 102 imediatamente anterior ao impacto no componente 102 por um impactador 150 (por exemplo, uma ferramenta de manutenção descartada). O impacto tem uma energia que está acima do limiar de energia de impacto predeterminado. A Figura 7 mostra o momento do impacto e a Figura 8 mostra as consequências do impacto.[0076] Figure 6 shows component 102 immediately prior to impact on component 102 by an impactor 150 (e.g., a discarded maintenance tool). The impact has an energy that is above the predetermined impact energy threshold. Figure 7 shows the moment of impact and Figure 8 shows the consequences of the impact.

[0077] Pode ser visto nas Figuras 7 e 8 que o impacto faz com que a porção principal 104 incorra em danos internos significativos 108 que provavelmente afetam negativamente as capacidades mecânicas do componente 102, mas podem não ser facilmente identificados por uma inspeção externa do componente 102 como a maior parte do dano 108 é para uma parede interna do componente 102. No entanto, porque o impacto está acima do limiar de energia, ele faz com que os recursos elevados 106 incorram em danos visivelmente perceptíveis 110 que são facilmente identificáveis por uma inspeção externa, por exemplo, por um olho humano sem ajuda. Neste caso, vários dos recursos elevados 106 foram amassados, lascados, quebrados ou deformados de outra maneira de uma maneira que é facilmente visível.[0077] It can be seen from Figures 7 and 8 that the impact causes the main portion 104 to incur significant internal damage 108 that likely negatively affects the mechanical capabilities of the component 102, but may not be easily identified by an external inspection of the component. 102 as the majority of the damage 108 is to an internal wall of the component 102. However, because the impact is above the energy threshold, it causes the elevated features 106 to incur visibly noticeable damage 110 that is easily identifiable by a external inspection, for example, by an unaided human eye. In this case, several of the elevated features 106 have been dented, chipped, broken, or otherwise deformed in a manner that is readily visible.

[0078] Os recursos elevados 106, portanto, fornecem um meio de detectar e avaliar facilmente o dano interno 108 ao componente 102.[0078] The elevated features 106 therefore provide a means of easily detecting and assessing internal damage 108 to component 102.

[0079] A Figura 9 mostra uma vista lateral de um tubo compósito de polímero reforçado por fibra 1202 de acordo com um exemplo da presente divulgação. O tubo 1202 compreende uma porção principal 1204 que se estende ao longo de um eixo geométrico central C e dois recursos elevados 1206, os quais se estendem a partir de uma superfície externa do tubo 1202 e continuam numa hélice ao longo da superfície externa do tubo 1202 em torno do eixo geométrico central C. As linhas tracejadas são usadas para indicar o trajeto de um dos recursos elevados 1206 no lado inverso do tubo 1202.[0079] Figure 9 shows a side view of a fiber-reinforced polymer composite tube 1202 according to an example of the present disclosure. The tube 1202 comprises a main portion 1204 extending along a central geometric axis C and two raised features 1206 which extend from an outer surface of the tube 1202 and continue in a helix along the outer surface of the tube 1202 around the central geometric axis C. Dashed lines are used to indicate the path of one of the elevated features 1206 on the reverse side of the tube 1202.

[0080] O tubo 1202 é construído a partir de compósito de polímero reforçado por fibra (por exemplo, polímero reforçado por fibra de carbono, CFRP). Isto dota a porção principal 1204 de alta força e resiliência, mas também significa que um impacto à superfície externa pode causar danos significantes às camadas internas de porção principal 1204 sem deixar uma indicação visualmente perceptível na superfície externa da porção 1204.[0080] Tube 1202 is constructed from fiber-reinforced polymer composite (e.g., carbon fiber reinforced polymer, CFRP). This endows the main portion 1204 with high strength and resilience, but also means that an impact to the outer surface can cause significant damage to the inner layers of main portion 1204 without leaving a visually noticeable indication on the outer surface of the portion 1204.

[0081] Os recursos elevados 1206, no entanto, são dispostos para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente compósito é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado (por exemplo, devido a com uma geometria específica e/ou fração de volume da fibra). Como resultado, quando o tubo 1202 é submetido a um impacto acima de uma energia de impacto de limiar, os recursos elevados 1206 incorrem em danos visualmente perceptíveis até mesmo quando a porção principal 1204 pode não ocorrer. Por projeto apropriado dos recursos elevados 1206, a energia de limiar acima da qual os recursos elevados 1206 são “sensíveis” (isto é, quando danos visualmente perceptíveis são incorridos) é selecionada para ser uma energia na qual os impactos causariam danos severos (isto é, danos que causam impacto no desempenho do tubo) à porção principal 1204. Os impactos abaixo desta energia não causam danos visíveis aos recursos elevados 1206, mas também não causam danos substanciais à porção principal 1204. Deste modo, o exterior do tubo 1202 (qualquer que seja sua geometria interna) pode revelar rapidamente a evidência de impactos que causam danos severos enquanto impactos significantes não são registrados. A presença e a magnitude de danos de impacto ao tubo 1202 podem ser, portanto, avaliadas rapidamente sem necessitar de uma investigação aprofundada. Os danos visualmente perceptíveis aos recursos elevados 1206 podem compreender, por exemplo, uma porção (ou a totalidade) do recurso elevado 1206 que quebra. Os mesmos podem compreender alternativamente um entalhe ou outra deformação significativa.[0081] The high features 1206, however, are arranged to incur visually noticeable damage when the composite component is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist an impact with an energy below of the predetermined impact energy threshold (e.g. due to a specific geometry and/or fiber volume fraction). As a result, when the tube 1202 is subjected to an impact above a threshold impact energy, the raised features 1206 incur visually noticeable damage even when the main portion 1204 may not occur. By appropriate design of the elevated features 1206, the threshold energy above which the elevated features 1206 are “sensitive” (i.e., when visually perceptible damage is incurred) is selected to be an energy at which impacts would cause severe damage (i.e., , damage that impacts tube performance) to the main portion 1204. Impacts below this energy do not cause visible damage to the elevated features 1206, but also do not cause substantial damage to the main portion 1204. Thus, the exterior of the tube 1202 (any whatever its internal geometry) can quickly reveal evidence of impacts that cause severe damage while significant impacts are not recorded. The presence and magnitude of impact damage to tube 1202 can therefore be quickly assessed without requiring an in-depth investigation. Visually perceptible damage to the raised feature 1206 may comprise, for example, a portion (or all) of the raised feature 1206 breaking. They may alternatively comprise a notch or other significant deformation.

[0082] O formato e/ou modelo dos recursos elevados 1206 são cuidadosamente selecionados para dar aos mesmos a sensibilidade necessária. O perfil de seção transversal dos recursos 1206 pode ser selecionado para dar aos recursos 1206 um certo nível de resistência ao impacto. Os recursos elevados 1206 da Figura 9 têm um perfil de seção transversal triangular.[0082] The shape and/or model of the raised features 1206 are carefully selected to give them the necessary sensitivity. The cross-sectional profile of the features 1206 may be selected to give the features 1206 a certain level of impact resistance. The elevated features 1206 of Figure 9 have a triangular cross-sectional profile.

[0083] A Figura 10 mostra uma vista lateral de um tubo compósito de polímero reforçado por fibra 1302 de acordo com outro exemplo da presente divulgação. O tubo 1302 compreende uma porção principal 1304 que se estende ao longo de um eixo geométrico central C e recursos elevados 1306 que se estendem a partir de uma superfície externa do tubo 1302 e continuam num padrão cruzado ao longo do tubo 1302. Os recursos elevados 1306 correm nas direções circunferencial e axial em relação ao eixo geométrico central. Similar àqueles mostrados na Figura 9, os recursos elevados da Figura 10 compreendem um perfil de corte transversal triangular. Entretanto, conforme mencionado acima, muitos perfis diferentes de recurso elevado podem ser utilizados (e/ou frações de volume de fibra) para fornecer aos recursos elevados uma resistência/sensibilidade ao impacto desejada.[0083] Figure 10 shows a side view of a fiber-reinforced polymer composite tube 1302 according to another example of the present disclosure. The tube 1302 comprises a main portion 1304 that extends along a central geometric axis C and raised features 1306 that extend from an outer surface of the tube 1302 and continue in a criss-cross pattern along the tube 1302. The raised features 1306 they run in the circumferential and axial directions in relation to the central geometric axis. Similar to those shown in Figure 9, the elevated features of Figure 10 comprise a triangular cross-section profile. However, as mentioned above, many different high resource profiles can be utilized (and/or fiber volume fractions) to provide the high resources with a desired impact resistance/sensitivity.

[0084] As Figuras 11 e 12 ilustram um processo de moldagem por injeção para a fabricação de um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica, como os mostrados nas Figuras 1-10.[0084] Figures 11 and 12 illustrate an injection molding process for manufacturing a monolithic fiber-reinforced polymer composite component, such as those shown in Figures 1-10.

[0085] Como mostrado na Figura 11, uma primeira porção de molde 202 e uma segunda porção de molde 204 são reunidas para formar um molde completo 206. O molde completo 206 compreende uma cavidade principal 208 e uma pluralidade de cavidades adicionais 210 que se estendem a partir da cavidade principal 208. Embora não seja mostrado neste exemplo, a cavidade principal 208 e/ou cavidades adicionais 210 podem compreender formas e/ou recursos adicionais para formar recursos correspondentes no componente resultante (por exemplo, uma saliência na cavidade principal 208 pode ser usada para formar um correspondente orifício de passagem no conector resultante).[0085] As shown in Figure 11, a first mold portion 202 and a second mold portion 204 are brought together to form a complete mold 206. The complete mold 206 comprises a main cavity 208 and a plurality of additional cavities 210 that extend from the main cavity 208. Although not shown in this example, the main cavity 208 and/or additional cavities 210 may comprise additional shapes and/or features to form corresponding features in the resulting component (e.g., a protrusion in the main cavity 208 may be used to form a corresponding through hole in the resulting connector).

[0086] Uma ferramenta de injeção 216 compreendendo uma câmara 218 e um parafuso 220 é usado para injetar polímero termoplástico fundido 222 contendo reforço de fibra cortada (não mostrado) no molde 206. A ferramenta de injeção 216 é aquecida para fundir o polímero termoplástico 222 (por exemplo, fornecido como peletes sólidos) e o parafuso 220 é girado para forçar o polímero termoplástico fundido 222 e seu reforço de fibra cortada no molde 206, de modo que preencha as cavidades principal e adicional 208, 210.[0086] An injection tool 216 comprising a chamber 218 and a screw 220 is used to inject molten thermoplastic polymer 222 containing chopped fiber reinforcement (not shown) into the mold 206. The injection tool 216 is heated to melt the thermoplastic polymer 222 (e.g., supplied as solid pellets) and the screw 220 is turned to force the molten thermoplastic polymer 222 and its chopped fiber reinforcement into the mold 206 so that it fills the main and additional cavities 208, 210.

[0087] À medida que o polímero 222 é injetado, ele preenche a cavidade principal 208, fluindo na direção de fluxo primária 224. As cavidades adicionais 210 se estendem da cavidade principal 208 em uma direção perpendicular à direção de fluxo primária 224 (isto é, radialmente), com uma dimensão de abertura 226 em uma direção paralela à direção de fluxo primária (isto é, as cavidades adicionais se estendem a partir da cavidade principal via uma abertura com uma certa largura).[0087] As polymer 222 is injected, it fills the main cavity 208, flowing in the primary flow direction 224. Additional cavities 210 extend from the main cavity 208 in a direction perpendicular to the primary flow direction 224 (i.e. , radially), with an opening dimension 226 in a direction parallel to the primary flow direction (i.e., additional cavities extend from the main cavity via an opening with a certain width).

[0088] A dimensão de abertura 226 é selecionada para não exceder dez vezes o comprimento médio do reforço de fibra cortada (por exemplo, uma dimensão de abertura de 1,6 mm para um comprimento médio de fibra de 200 mícrons). Como o polímero 222 tem que se desviar da direção de fluxo primária 224 e passar por essa abertura limitada para preencher as cavidades adicionais 210, ele carrega menos do reforço de fibra cortada para as cavidades adicionais 210. Como resultado, o polímero 222 que preenche a cavidade principal 208 tem uma primeira fração volumétrica de reforço de fibra cortada e o polímero 222 que preenche as cavidades adicionais 210 possui uma segunda fração volumétrica menor de reforço de fibra cortada.[0088] The opening dimension 226 is selected not to exceed ten times the average length of the chopped fiber reinforcement (e.g., an opening dimension of 1.6 mm for an average fiber length of 200 microns). Because the polymer 222 has to deviate from the primary flow direction 224 and pass through this limited opening to fill the additional cavities 210, it carries less of the chopped fiber reinforcement into the additional cavities 210. As a result, the polymer 222 that fills the Main cavity 208 has a first volume fraction of chopped fiber reinforcement and the polymer 222 that fills additional cavities 210 has a second smaller volume fraction of chopped fiber reinforcement.

[0089] Depois que as cavidades 208, 210 foram preenchidas com o polímero termoplástico reforçado por fibra cortada 222, o molde 206 e seu conteúdo são deixados esfriar (isso pode em alguns exemplos envolver elementos de resfriamento ativos que não são mostrados nas Figuras 11 ou 12) e o polímero termoplástico injetado 222 solidifica para formar um conector compósito de polímero reforçado por fibra 228 (mostrado na Figura 12). O conector compósito de polímero reforçado por fibra 228 resultante tem uma porção principal 230, correspondente à cavidade principal 208, e uma pluralidade de recursos elevados 232, correspondentes às cavidades adicionais 210.[0089] After the cavities 208, 210 have been filled with the chopped fiber reinforced thermoplastic polymer 222, the mold 206 and its contents are allowed to cool (this may in some examples involve active cooling elements that are not shown in Figures 11 or 12) and the injected thermoplastic polymer 222 solidifies to form a fiber-reinforced polymer composite connector 228 (shown in Figure 12). The resulting fiber-reinforced polymer composite connector 228 has a main portion 230, corresponding to the main cavity 208, and a plurality of raised features 232, corresponding to the additional cavities 210.

[0090] O conector 228 pode então ser extraído facilmente do molde 206, por exemplo, dividindo a segunda porção de molde 204 ao longo da linha 234 e depois deslizando o conector 228 para fora da primeira porção de molde 202.[0090] The connector 228 can then be easily extracted from the mold 206, for example, by dividing the second mold portion 204 along line 234 and then sliding the connector 228 out of the first mold portion 202.

[0091] A Figura 13 mostra uma vista em seção transversal de perto de um componente compósito de FRP 302 (como os componentes descritos acima) compreendendo um recurso elevado 306 com uma fração de volume de fibra diferente daquela da porção principal 304. O recurso elevado 306 se estende a partir de um plano de superfície S da porção principal 304, ambos produzidos a partir de um polímero termoplástico 308 reforçado por fibras cortadas 310 usando um processo de moldagem por injeção como o descrito acima com referência às Figuras 11 e 12. O recurso elevado 306 compreende um perfil de seção transversal substancialmente triangular, estendendo-se de uma base 306a adjacente ao plano de superfície S até uma ponta mais estreita 306b que define uma altura máxima acima do plano de superfície S da porção principal 304.[0091] Figure 13 shows a close-up cross-sectional view of an FRP composite component 302 (like the components described above) comprising a raised feature 306 with a fiber volume fraction different from that of the main portion 304. The raised feature 306 extends from a surface plane S of the main portion 304, both produced from a thermoplastic polymer 308 reinforced by chopped fibers 310 using an injection molding process as described above with reference to Figures 11 and 12. Elevated feature 306 comprises a substantially triangular cross-sectional profile, extending from a base 306a adjacent to the surface plane S to a narrower tip 306b that defines a maximum height above the surface plane S of the main portion 304.

[0092] Embora todo o reforço de fibras cortadas 310 na Figura 13 seja esquematicamente mostrado como fibras com substancialmente o mesmo comprimento, isso é apenas para facilitar a ilustração e, na realidade, os comprimentos das fibras cortadas 310 podem variar.[0092] Although all of the chopped fiber reinforcement 310 in Figure 13 is schematically shown as fibers of substantially the same length, this is only for ease of illustration and, in reality, the lengths of the chopped fibers 310 may vary.

[0093] O recurso elevado 306 se estende do plano de superfície S da porção principal 304 em uma direção perpendicular a uma direção de fluxo primária 324 do processo de moldagem por injeção. Devido pelo menos parcialmente à geometria da porção elevada 306 e à distribuição média de comprimento/comprimento de fibra do reforço de fibra cortada 310, o processo de moldagem por injeção produz uma diferença de volume de fibra entre a porção principal 304 e o recurso elevado 306.[0093] The raised feature 306 extends from the surface plane S of the main portion 304 in a direction perpendicular to a primary flow direction 324 of the injection molding process. Due at least partially to the geometry of the raised portion 306 and the average length/fiber length distribution of the chopped fiber reinforcement 310, the injection molding process produces a fiber volume difference between the main portion 304 and the raised feature 306 .

[0094] Neste exemplo, a porção principal 304 compreende uma primeira fração de volume de fibra 312 de aproximadamente 30% (alguma variação menor pode ocorrer através da largura da porção elevada 306) e o recurso elevado 306 compreende uma segunda fração de volume de fibra 314 de aproximadamente 20% em média (isto é, menor que a primeira fração de volume de fibra 312). A fração de volume de fibra na base 306a do recurso elevado 306 pode ser ligeiramente diferente daquela na ponta 306b, mas ambas são significativamente menores que a primeira fração de volume de fibra 312, de modo que a diferença efetiva de fração de volume de fibra é uma mudança de etapa entre a primeira fração de volume 312 na porção principal 304 e a segunda fração de volume 314 no recurso elevado 306.[0094] In this example, the main portion 304 comprises a first fiber volume fraction 312 of approximately 30% (some minor variation may occur across the width of the raised portion 306) and the raised feature 306 comprises a second fiber volume fraction 314 of approximately 20% on average (i.e., less than the first fiber volume fraction 312). The fiber volume fraction at the base 306a of the raised feature 306 may be slightly different from that at the tip 306b, but both are significantly smaller than the first fiber volume fraction 312, so the effective fiber volume fraction difference is a step change between the first volume fraction 312 in the main portion 304 and the second volume fraction 314 in the elevated feature 306.

[0095] Embora a presente divulgação tenha sido descrita com referência a vários exemplos, será entendido pelos versados na técnica que várias mudanças na forma e nos detalhes podem ser feitas sem se afastar do escopo da divulgação, conforme estabelecido nas reivindicações anexas.[0095] Although the present disclosure has been described with reference to several examples, it will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details can be made without departing from the scope of the disclosure as set forth in the appended claims.

Claims (15)

1. Método para fabricar um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica (228), o método compreendendo: fornecer um molde (206) compreendendo uma cavidade principal (208) e pelo menos uma cavidade adicional (210) que se estende a partir da cavidade principal (208); e introduzir um material de matriz polimérica (222) contendo reforço de fibra cortada no molde (206) para preencher a cavidade principal (208) e a pelo menos uma cavidade adicional (210) para formar um componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica (228) com uma porção principal (230) formada na cavidade principal (208) e pelo menos um recurso elevado (232) formado na cavidade adicional (210) e se estendendo a partir de um plano de superfície da dita porção principal (230); caracterizado pelo fato de que o pelo menos um recurso elevado (232) é disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente (228) é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado.1. Method for manufacturing a monolithic fiber reinforced polymer composite component (228), the method comprising: providing a mold (206) comprising a main cavity (208) and at least one additional cavity (210) extending from the main cavity (208); and introducing a polymeric matrix material (222) containing chopped fiber reinforcement into the mold (206) to fill the main cavity (208) and the at least one additional cavity (210) to form a monolithic fiber-reinforced polymer composite component ( 228) with a main portion (230) formed in the main cavity (208) and at least one raised feature (232) formed in the additional cavity (210) and extending from a surface plane of said main portion (230); characterized by the fact that the at least one elevated feature (232) is arranged to incur visually perceptible damage when the component (228) is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist a impact with an energy below the predetermined impact energy threshold. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende um processo de moldagem por injeção, em que a introdução do material de matriz polimérica (222) contendo reforço de fibra cortada compreende injetar um material de matriz polimérica termoplástica fundida (222) contendo reforço de fibra cortada no molde (206).2. The method of claim 1, wherein it comprises an injection molding process, wherein introducing the polymeric matrix material (222) containing chopped fiber reinforcement comprises injecting a molten thermoplastic polymeric matrix material (222) 222) containing mold-cut fiber reinforcement (206). 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o material da matriz de polímero termoplástico fundido (222) contendo reforço de fibra cortada é injetado no molde (206), de modo que siga uma direção de fluxo primária (224) no molde (206); e Em que a pelo menos uma cavidade adicional (210) se estende pelo menos parcialmente em uma direção perpendicular à direção de fluxo primária (224), de modo que o material da matriz polimérica (222) que preenche a cavidade principal (208) tenha uma primeira fração de volume de reforço de fibra cortada e o material da matriz polimérica (222) que preenche a cavidade adicional (210) tenha uma segunda fração de volume diferente de reforço de fibra cortada.3. The method of claim 2, wherein the molten thermoplastic polymer matrix material (222) containing chopped fiber reinforcement is injected into the mold (206) so that it follows a primary flow direction (224 ) in the mold (206); and Wherein the at least one additional cavity (210) extends at least partially in a direction perpendicular to the primary flow direction (224), such that the polymeric matrix material (222) filling the main cavity (208) has a first volume fraction of chopped fiber reinforcement and the polymer matrix material (222) filling the additional cavity (210) has a second different volume fraction of chopped fiber reinforcement. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a primeira fração de volume é maior que a segunda fração de volume.4. Method according to claim 3, characterized by the fact that the first volume fraction is greater than the second volume fraction. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o molde (206) compreende uma pluralidade de cavidades adicionais (210) dispostas para formar uma pluralidade correspondente de recursos elevados (232).5. Method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the mold (206) comprises a plurality of additional cavities (210) arranged to form a corresponding plurality of raised features (232). 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o reforço de fibra cortada tem um comprimento médio de fibra entre 50 e 500 mícrons.6. Method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the chopped fiber reinforcement has an average fiber length between 50 and 500 microns. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que: a pelo menos uma cavidade adicional (210) tem uma dimensão de abertura em uma direção paralela à direção de fluxo primária (224) que está entre 500 e 5.000 mícrons; e/ou a pelo menos uma cavidade adicional (210) tem uma dimensão de abertura em uma direção paralela à direção de fluxo (224) que não é superior a 10 vezes o comprimento médio da fibra do reforço de fibra cortada.7. Method according to any one of claims 3 to 6, characterized by the fact that: the at least one additional cavity (210) has an opening dimension in a direction parallel to the primary flow direction (224) that is between 500 and 5,000 microns; and/or the at least one additional cavity (210) has an opening dimension in a direction parallel to the flow direction (224) that is not more than 10 times the average fiber length of the chopped fiber reinforcement. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o molde (206) é moldado para formar uma porção principal tubular (230) tendo um eixo geométrico central (C) e pelo menos um recurso elevado (232) que se estende a partir de um plano de superfície cilíndrico da porção principal (230) e que corre de forma helicoidal e/ou circunferencial e/ou direção axial em relação ao eixo geométrico central (C).8. Method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the mold (206) is molded to form a tubular main portion (230) having a central geometric axis (C) and at least one raised feature ( 232) which extends from a cylindrical surface plane of the main portion (230) and which runs in a helical and/or circumferential manner and/or axial direction relative to the central geometric axis (C). 9. Componente compósito de polímero reforçado por fibra monolítica (228) formado a partir de um material de matriz polimérica (222) contendo reforço de fibra cortada, o componente (228) compreendendo: uma porção principal (230) e pelo menos um recurso elevado (232) que se estende a partir de um plano de superfície da dita porção principal (230); caracterizado pelo fato de que o pelo menos um recurso elevado (232) é disposto para incorrer em danos visualmente perceptíveis quando o componente (228) é submetido a um impacto com uma energia acima de um limiar de energia de impacto predeterminado e para resistir a um impacto com uma energia abaixo do limiar de energia de impacto predeterminado.9. Monolithic fiber-reinforced polymer composite component (228) formed from a polymer matrix material (222) containing chopped fiber reinforcement, the component (228) comprising: a main portion (230) and at least one raised feature (232) extending from a surface plane of said main portion (230); characterized by the fact that the at least one elevated feature (232) is arranged to incur visually perceptible damage when the component (228) is subjected to an impact with an energy above a predetermined impact energy threshold and to resist a impact with an energy below the predetermined impact energy threshold. 10. Componente (228) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção principal (230) compreende uma primeira fração de volume do reforço de fibra cortada e o pelo menos um recurso elevado (232) compreende uma segunda fração de volume diferente do reforço de fibra cortada.10. Component (228) according to claim 9, characterized in that the main portion (230) comprises a first volume fraction of chopped fiber reinforcement and the at least one raised feature (232) comprises a second fraction of different volume of chopped fiber reinforcement. 11. Componente (228) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a segunda fração de volume é menor que a primeira fração de volume.11. Component (228) according to claim 10, characterized in that the second volume fraction is smaller than the first volume fraction. 12. Componente (228) de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que compreende uma mudança de etapa binária entre a primeira e a segunda frações de volume de reforço de fibra cortada.12. Component (228) according to claim 10 or 11, characterized in that it comprises a binary step change between the first and second volume fractions of chopped fiber reinforcement. 13. Componente (228) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de que o limiar de energia de impacto predeterminado é selecionado com base em uma ou mais propriedades mecânicas da porção principal (230).13. Component (228) according to any one of claims 10 to 12, characterized in that the predetermined impact energy threshold is selected based on one or more mechanical properties of the main portion (230). 14. Componente (228) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que é feito por um processo de moldagem por injeção.14. Component (228) according to any one of claims 10 to 13, characterized in that it is made by an injection molding process. 15. Componente (228) de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que o componente (228) compreende uma porção principal tubular (230) que tem um eixo geométrico central (C) e pelo menos um recurso elevado (232) que se estende a partir de um plano de superfície externa da porção principal (230) e que corre de forma helicoidal e/ou circunferencial e/ou direção axial em relação ao eixo geométrico central (C).15. Component (228) according to any one of claims 10 to 14, characterized in that the component (228) comprises a tubular main portion (230) having a central geometric axis (C) and at least one raised feature (232) which extends from an external surface plane of the main portion (230) and which runs in a helical and/or circumferential and/or axial direction relative to the central geometric axis (C).
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