BR102019026585B1 - Tubo compósito de polímero, e, método para fabricar um tubo compósito de polímero - Google Patents

Tubo compósito de polímero, e, método para fabricar um tubo compósito de polímero Download PDF

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Abstract

tubo compósito de polímero, e, método para fabricar um tubo compósito de polímero. tubo compósito de polímero reforçado com fibra (1) compreendendo um primeira extremidade (1a) e uma segunda extremidade (1b), o tubo (1) definindo um eixo geométrico central disposto em uma direção longitudinal da primeira extremidade (1a) até a segunda extremidade (1b), e o tubo (1) incluindo pelo menos uma porção não linear (6) ao longo do eixo geométrico central entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b); um primeiro material (2) se estendendo continuamente da primeira extremidade (1a) até a segunda extremidade (1b), o primeiro material (2) sendo um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra em uma matriz de polímero e tendo uma resistividade elétrica derterminada por um reforço de fibra eletricamente condutor e/ou um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero; e um segundo material (4) arranjado em pelo menos uma porção não linear (6) e se estendendo descontinuamente entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b), o segundo material (4) sendo um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono em uma matriz de polímero e com um módulo elástico provido pel reforço de fibra de carbono, em que o módulo elástico do segundo material (4) é maior que o módulo elástico do primeiro material (2) na direção longitudinal.

Description

Campo Técnico
[001] A presente descrição diz respeito a tubos compósitos (por exemplo, polímero reforçado com fibra) e, em particular, a tubos tendo pelo menos uma porção não linear ou geometrias mais complexas.
Fundamentos
[002] Materiais compósitos, tais como polímeros reforçados com fibra, são usados em uma ampla variedade de aplicações onde partes com alta resistência, mas pouca massa, são exigidos. Por exemplo, materiais compósitos de polímero reforçado com fibra de carbono ou vidro (FRP) são frequentemente usados para produzir componentes estruturais (por exemplo, suportes, conectores), componentes de transmissão de força (por exemplo, eixos de acionamento, varetas impulsoras) e condutos de transferência de fluido (por exemplo, tubos de combustível) em nas indústrias aeroespacial e automotiva. Componentes adequados para essas aplicações precisam ter alta resistência para lidar com as grandes forças envolvida, mas também precisam minimizar o peso para economia de combustível e/ou motivos de desempenho.
[003] Aeronave com asas de compósito modernas não fornecem proteção adequada ao sistema de combustível contra raios. Os tubos de combustível no sistema de combustível devem ter uma condutividade elétrica baixa o bastante para impedir descarga elétrica de um raio, mas condutividade elétrica suficiente par impedir acúmulo de eletricidade estática. É de conhecimento adaptar a condutividade elétrica de tubos de combustível compósitos misturando uma dispersão de carga particulada eletricamente condutora em um material de polímero reforçado com vidro, por exemplo, como revelado em WO 2009/087372.
[004] Além das propriedades de condutividade elétrica, ainda existe um desafio de formar tubos compósitos que também tenham rigidez suficiente para suportar fluxo pressurizado para uma faixa de geometrias de tubo. Seria desejável que os tubos de combustível, por exemplo, não fossem restritos a um formato linear. Entretanto, geometrias complexas introduzem demandas extras já que pode haver uma tendência para que um tubo pressurizado deforme em qualquer dobra. Deflexões em um tubo compósito podem fazer com que o tubo se solte de seus conectores de extremidade.
[005] Ainda existe uma necessidade de melhorias em tubos compósitos.
Sumário
[006] De acordo com presente revelação, é provido um tubo compósito de polímero reforçado com fibra compreendendo: uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, o tubo definindo um eixo geométrico central disposto em uma direção longitudinal da primeira extremidade até a segunda extremidade, e o tubo incluindo pelo menos uma porção não linear ao longo do eixo geométrico central entre a primeira extremidade e a segunda extremidade; um primeiro material se estendendo continuamente da primeira extremidade até a segunda extremidade, o primeiro material sendo um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra em um matriz de polímero e tendo uma resistividade elétrica determinada por um reforço de fibra eletricamente condutor e/ou um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero; e um segundo material arranjado em pelo menos uma porção não linear e se estendendo descontinuamente entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, o segundo material sendo um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono em uma matriz de polímero e tendo um módulo elástico provido pelo reforço de fibra de carbono, em que o módulo elástico do segundo material é maior que o módulo elástico do primeiro material na direção longitudinal.
[007] Tubos compósitos de acordo com esta revelação não ficam dispostos de forma reta ao longo do eixo geométrico central, já que eles incluem pelo menos uma porção não linear (tal como uma dobra) entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. Em outras palavras, tais tubos ficam dispostos em uma direção axial não constante. Em alguns exemplos, a segunda extremidade pode ser deslocada da primeira extremidade em decorrência de pelo menos uma porção não linear. Em alguns exemplos, a primeira extremidade e a segunda extremidade podem ser colineares, mas com uma ou mais porções não lineares entre as mesmas, por exemplo, formando um tubo que tem um formato complexo, em vez de ser reto.
[008] Percebe-se que tubos compósitos de acordo com esta revelação têm o primeiro material que se estende continuamente de extremidade a extremidade, o que significa que o trajeto de condução elétrica geral sempre inclui o primeiro material. O segundo material provê uma maior rigidez axial em decorrência de seu reforço de fibra de carbono, que pode de outra forma prover uma maior condutividade elétrica do que desejado. Entretanto, como o segundo material não se estende continuamente de extremidade a extremidade, a condutividade elétrica geral do tubo pode ser adaptada pelo primeiro material. Por exemplo, a resistividade elétrica do primeiro material pode ser projetada para compensar a excessiva condutividade resultante do reforço de fibra de carbono no segundo material. No entanto, o segundo material beneficamente provê maior rigidez axial para a(s) porção(ões) não linear(es) que é(são) mais suscetíveis a deformação. Já que tanto o primeiro quanto o segundo materiais são eletricamente condutores, não existe descontinuidade no trajeto de condução elétrica ao longo do tubo. As exigências de condutividade extremidade a extremidade do tubo, bem como exigências de espessura de parede, podem ser atendidas pela adaptação adequada do primeiro material.
[009] Em alguns exemplos, o primeiro material tem uma resistividade elétrica pelo menos parcialmente determinada por um reforço de fibra eletricamente condutor. Por exemplo, o reforço de fibra eletricamente condutor pode compreender fibra de carbono picada. Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser um termoplástico, por exemplo, polieter éter cetona - "PEEK".
[0010] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra de carbono picada na matriz de polímero, e tendo uma resistividade elétrica pelo menos parcialmente determinada pelo reforço de fibra de carbono picada. Em tais exemplos, o reforço de fibra de carbono picada pode estar presente no primeiro material em uma quantidade entre 5% e 15% do material em peso ou volume.
[0011] Quando uma fibra de menor condutividade pode ser exigida, por exemplo, para compensar o segundo material, o reforço de fibra pode compreender fibras de vidro, fibras poliméricas (por exemplo, aramida), e/ou alumina sílica. Tal reforço de fibra eletricamente não condutora pode ser misturada com fibras de carbono picadas em alguns exemplos. Além do mais, ou alternativamente, o reforço de fibra não condutor pode compreender uma ou mais fibras contínuas.
[0012] Em pelo menos alguns exemplos, adicionalmente, ou alternativamente, o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibra compreendendo um reforço de fibra eletricamente não condutora na matriz de polímero, e tendo uma resistividade elétrica pelo menos parcialmente determinada por um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero. O aditivo eletricamente condutor pode ser incorporado no primeiro material em quantidades variadas para alcançar a resistividade elétrica desejada para uma aplicação particular. Como aqui mencionado, um reforço de fibra eletricamente não condutor adequado pode incluir uma ou mais de: fibras de vidro, fibras poliméricas (por exemplo, aramida), ou fibras de alumina sílica. Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser uma resina de termocura, por exemplo, epóxi.
[0013] Em pelo menos alguns exemplos, o aditivo eletricamente condutor é escolhido de um ou mais de: negro-de-fumo, grafeno, nanotubos de carbono, e partículas de óxido de metal condutoras. Por exemplo, partículas de óxido de metal condutoras podem ser feitas de óxidos de antimônio estanho (ATO) ou óxido de índio estanho (ITO).
[0014] Em exemplos nos quais o aditivo condutor compreende negro- de-fumo, o negro-de-fumo pode estar presente no primeiro material em uma quantidade entre 1% e 5% do material em peso ou volume.
[0015] Em exemplos nos quais o aditivo condutor compreende nanotubos de carbono, os nanotubos de carbono podem estar presentes no primeiro material em uma quantidade entre cerca de 0,1% e 0,8% do material em peso ou volume, por exemplo, cerca de 0,5% em peso ou volume.
[0016] Em pelo menos alguns exemplos, o aditivo eletricamente condutor está presente na matriz de polímero em uma quantidade até 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2%, 1% ou 0,5% da matriz de polímero em peso ou volume.
[0017] A composição do primeiro material pode ser adequada para prover um nível desejado de condutividade elétrica, por exemplo, como no geral descrito em WO 2009/087372, cujos conteúdos estão por meio disso incorporados pela referência. A condutividade elétrica ou resistividade do primeiro material pode ser escolhida para assegurar que o tubo compósito tenha um nível desejado de resistência por unidade de comprimento, por exemplo, levando-se em conta a espessura do tubo. A resistência geral por unidade de comprimento do tubo compósito pode ser especificada para uma aplicação ou ambiente particular.
[0018] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material tem uma resistividade elétrica selecionada de maneira tal que o tubo compósito tenha uma resistência geral por unidade de comprimento entre 50 kQ por metro e 4 MQ por metro, e preferivelmente entre 150 kQ por metro e 1,4 MQ por metro.
[0019] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material tem uma resistividade elétrica selecionada de maneira tal que o tubo compósito tenha uma resistência geral por unidade de comprimento de menos que que 1,25 MQ por metro.
[0020] O propósito principal do primeiro material é atender as exigências de condutividade elétrica extremidade a extremidade do tubo. O primeiro material pode ser mais próximo a uma superfície interna ou uma superfície externa do tubo. O primeiro material pode ser prensado entre camadas do segundo material no locais onde o segundo material está presente.
[0021] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material assume a forma de um tubo interno ou um tubo externo.
[0022] A condutividade elétrica extremidade a extremidade geral do tubo pode ser afetada pela espessura de parede do tubo. Uma mínima espessura de parede pode ser estipulada, por exemplo, para aplicações pressurizadas tais como tubos de combustível. A espessura tanto do primeiro material e/ou do segundo material pode ser ajustada da maneira apropriada para atender as exigências de espessura de parede. Em pelo menos alguns exemplos, o tubo compósito tem espessura de parede na faixa de 1-10 mm.
[0023] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material é formado pela colocação automática de fibra (AFP). Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser um material termoplástico.
[0024] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material é formado por enrolamento de filamento do reforço de fibra, por exemplo, enrolando fibras contínuas em baixos ângulos em relação ao eixo geométrico central do tubo. Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser um material termoplástico.
[0025] Embora várias técnicas de fabricação convencionais para compósitos de polímero reforçados com fibra possam ser empregadas para fabricar tubos compósitos de acordo com a presente revelação, percebe-se que algumas técnicas podem ser mais bem adequadas do que outras para fabricar tubos não retos e tubos de geometrias mais complexas.
[0026] Em pelo menos alguns exemplos, o primeiro material é formado por moldagem por transferência de resina (RTM) usando um pré- forma trançada para o reforço de fibra. Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser um material de termocura.
[0027] Durante a penetração em uma malha de fibras, as fibras podem atuar para filtrar o negro-de-fumo ou outro condutor aditivo na matriz de polímero material. Isto não é desejável, já que as características do primeiro material podem ser levadas a variar no comprimento do tubo dependendo da porcentagem de aditivo filtrado. Usando métodos RTM, descritos adicionalmente a seguir, o efeito de filtração das fibras é minimizado já que a resina é distribuída na extensão longitudinal do molde antes de penetrar radialmente nas fibras. Este efeito pode ser otimizado injetando a resina no molde sob pressão e/ou aplicando um vácuo ao molde.
[0028] Como é descrito a seguir, em pelo menos alguns exemplos, pode ser eficiente formar tanto o primeiro material quanto o segundo material em um único processo RTM. Uma pré-forma trançada pode ser usada para o reforço de fibra do primeiro e/ou segundo material. Tais construções podem resultar no tubo compósito com um melhor desempenho quanto a impacto, por exemplo, comparado a um material compósito feito por enrolamento de filamento.
[0029] Como o segundo material não se estende continuamente entre a primeira e a segunda extremidades do tubo, seu reforço de fibra de carbono pode ser adaptado para prover um módulo elástico desejado sem preocupações a respeito de condutividade elétrica excessiva.
[0030] Em pelo menos alguns exemplos, o segundo material é um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono contínua em uma matriz de polímero. O reforço de fibra contínua pode tornar o segundo material mais rígido que fibras descontínuas ou picadas.
[0031] A matriz de polímero do segundo material pode ser um termoplástico ou um de termocura. Isto pode depender da(s) técnica(s) usadas para aplicar o segundo material, como é discutido adicionalmente a seguir.
[0032] Em alguns exemplos, o segundo material possivelmente poderia ser formado por enrolamento de filamento do reforço de fibra de carbono, por exemplo, por enrolamento de fibras de carbono contínuas a baixos ângulos em relação ao eixo geométrico central do tubo. Entretanto, enrolamento de filamento é normalmente limitado a um ângulo mínimo de cerca de 30 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo.
[0033] Em outros exemplos, técnicas são usadas para alcançar ângulos de 30 graus ou menos em relação ao eixo geométrico central do tubo. Em particular, arranjar pelo menos parte do reforço de fibra de carbono a 0 grau, isto é, fibras axiais, melhora demais a rigidez e resistência axial.
[0034] Pode ser preferível que pelo menos parte do reforço de fibra de carbono contínua se estenda a um ângulo entre -30 graus e +30 graus em relação ai eixo geométrico central do tubo. Em pelo menos alguns exemplos, substancialmente todo o reforço de fibra de carbono contínua se estende em um ângulo entre -30 graus e +30 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo.
[0035] Pode ser preferível que pelo menos parte do reforço de fibra de carbono contínua se estenda a um ângulo entre -5 graus e +5 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo. Em pelo menos alguns exemplos, substancialmente todo o reforço de fibra de carbono contínua se estende em um ângulo entre -5 graus e +5 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo.
[0036] Pode ser preferível que pelo menos parte do reforço de fibra de carbono contínua se estendem em um ângulo de cerca de 0 grau em relação ao eixo geométrico central do tubo. Por exemplo, o segundo material pode ser formado colocando fibras de carbono pré-tecidas incluindo pelo menos algumas fibras axiais a 0 grau.
[0037] Em pelo menos alguns exemplos, o segundo material é um material de polímero reforçado com fibra de carbono formado pela colocação automática de fibra (AFP). Em tais exemplos, a matriz de polímero pode ser um termoplástico.
[0038] Uma técnica preferida é trançar o reforço de fibra de carbono contínua de maneira a conseguir um ou mais ângulos de fibra desejados e usar moldagem por transferência de resina para consolidar a pré-forma de fibra em uma matriz de termocura (tal como resina de epóxi). Dessa forma, em pelo menos alguns exemplos, o segundo material é um material de polímero reforçado com fibra de carbono formado por moldagem por transferência de resina (RTM).
[0039] A pré-forma de fibra de carbono pode assumir a forma de uma trançagem triaxial. Um tubo triaxialmente trançado pode compreender três conjuntos de fibras trançadas ou entrelaçadas entre si para construir uma meia de pré-forma como é conhecido na técnica de materiais compósitos.
[0040] Em pelo menos alguns exemplos, o reforço de fibra de carbono contínua é formado por um tubo triaxialmente trançado compreendendo um primeiro grupo de fibras de carbono contínuas que se estende substancialmente ao longo do eixo geométrico central do tubo, um segundo grupo de fibras de carbono contínuas que se estende em um ângulo de + 5085 graus (por exemplo, cerca de +75 graus) em relação ao eixo geométrico central do tubo, e um terceiro grupo de fibras de carbono contínuas que se estende em um ângulo de - 50-85 graus (por exemplo cerca de -75 graus) em relação ao eixo geométrico central do tubo. Os segundo e terceiro grupo de fibras de carbono contínuas podem contribuir tanto para resistência axial quanto resistência circunferencial.
[0041] Em tais exemplos, os primeiro, segundo e terceiro grupos de fibras podem ser intertecidos para formar o tubo triaxialmente trançado. Em qualquer exemplo da revelação, o primeiro grupo de fibras poderia se estender em um ângulo entre -10 e 10 graus, ou mais preferivelmente entre -5 e 5 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo. Em qualquer exemplo da revelação, o segundo grupo de fibras poderia se estender em um ângulo entre 60 e 90 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo. Em qualquer exemplo da revelação, o terceiro grupo de fibras poderia se estender em um ângulo entre -60 e -90 graus (300 e 270 graus) em relação ao eixo geométrico central do tubo. Usando máquinas de trançagem atuais, não é normalmente eficiente trançar os segundo e terceiro grupos de fibras em um ângulo de mais que +/- 85 graus ou mais que +/- 75 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo.
[0042] Percebe-se que as quantidades relativas e ângulos dos primeiro, segundo e terceiro grupos de fibras no tubo triaxialmente trançado podem ser variadas para atender as exigências de projeto de um tubo particular.
[0043] Em alguns exemplos, o tubo triaxialmente trançado pode ser pré-formado e então deslizado sobre a superfície radialmente externa de um tubo feito do primeiro material. Alternativamente, o tubo triaxialmente trançado pode ser formado trançando diretamente em torno da superfície radialmente externa de um tubo feito do primeiro material.
[0044] Em alguns exemplos, o tubo triaxialmente trançado pode ser pré-formado e então deslizado sobre uma conformadora para definir o segundo material em posições desejadas ao longo de um tubo antes de o primeiro material ser formado por cima.
[0045] Em outros exemplos, o reforço de fibra de carbono contínua pode ser formado por um pano ou malha biaxialmente tecido compreendendo um primeiro grupo de fibras de carbono que se estende a cerca de 0 graus (isto é, substancialmente paralelo ao eixo geométrico central do tubo) e intertecido com um segundo grupo de fibras de carbono que se estende a cerca de 90 graus (isto é, substancialmente perpendicular ao eixo geométrico central do tubo).
[0046] Em qualquer exemplo da revelação, se necessário aumentar a resistência do segundo material contra carcas radiais igualmente, fibras de carbono adicionais podem ser circunferencialmente enroladas sobre o tubo triaxialmente trançado ou o pano biaxialmente tecido. Isto pode ser mais benéfico quando usado com um material triaxialmente trançado no qual não existem fibras se estendendo perpendicularmente ou a cerca de 90 graus com o eixo geométrico central do tubo.
[0047] Após o arranjo exigido de fibras de carbono (por exemplo, compreendendo o tubo triaxialmente trançado supradescrito) ter sido colocado na posição, a matriz de polímero, por exemplo, resina, é então adicionada para formar o segundo material. Em qualquer exemplo da revelação, uma técnica RTM pode ser usada. Um molde de duas partes é colocado em torno da pré- forma e o tubo subjacente ou conformadora. O molde é então fechado por grampos e um vácuo é aplicado enquanto uma resina tal como resina de epóxi é injetada sob pressão no molde. A combinação de injeção sob pressão e o vácuo aplicado puxa a resina através do molde para penetrar radialmente nas fibras de carbono.
[0048] Em qualquer exemplo da revelação, resinas de cura rápida ou imediata podem ser usadas para reduzir o tempo exigido para curar a resina no segundo material.
[0049] Calor é então aplicado ao molde para curar a resina. Isto faz com que o arranjo de fibra e a resina consolidem em um material reforçado sólido. O molde pode então ser desprendido e aberto de forma que o tubo incluindo o segundo material na(s) porção(ões) não linear(es) possa ser removido.
[0050] Em alguns exemplos, o segundo material pode ser formado ao mesmo tempo que o primeiro material, por exemplo, em um processo RTM ou de infusão de resina compartilhado. Em tais exemplos, o reforço de fibra do primeiro material pode ser formado por uma primeira pré-forma trançada ou tecida, por exemplo, colocada sobre um formador ou mandril adequado, e o reforço de fibra de carbono do segundo material pode ser formado por uma segunda pré-forma trançada ou tecida colocada próxima à primeira pré-forma trançada ou tecida. Por exemplo, a segunda pré-forma trançada ou tecida pode ser colocada por cima ou dentro da primeira pré-forma trançada ou tecida. Após arranjada as primeira e segunda pré-formas em um molde adequado, uma material de matriz de polímero, por exemplo, resina de epóxi é então adicionada para formar os primeiro e segundo materiais. A matriz de polímero pode ser o mesmo material no tubo compósito em tais exemplos. Tais métodos de fabricação são adicionalmente revelados a seguir.
[0051] Em alguns exemplos, adicionalmente, ou alternativamente, o segundo material pode ser seletivamente adicionado ao primeiro material em uma etapa de processo subsequente de maneira a ficar localizada na(s) porção(ões) não linear(es) do tubo.
[0052] Em pelo menos alguns exemplos, adicionalmente, ou alternativamente, o segundo material assume a forma de uma camada de material seletivamente adicionada em pelo menos uma porção não linear.
[0053] O arranjo de um primeiro material que se estende extremidade a extremidade e um segundo material descontínuo, como revelado aqui, é ideal para formar geometrias de tubo complexas incluindo múltiplas dobras. Em pelo menos alguns exemplos, o tubo inclui uma pluralidade de porções não lineares ao longo do eixo geométrico central entre a primeira extremidade e a segunda extremidade, e o segundo material é arranjado em cada porção não linear.
[0054] Em pelo menos alguns exemplos, o tubo compósito é um tubo de combustível.
[0055] É adicionalmente revelado aqui um método para fabricar um tubo compósito de polímero reforçado com fibra compreendendo: prover uma cavidade de molde modelada para formar um tubo tendo uma primeira extremidade, uma segunda extremidade, e pelo menos uma porção não linear entre a primeira extremidade e a segunda extremidade; colocar uma ou mais pré-formas de fibra na cavidade de molde para formar o reforço de fibra de um primeiro material se estendendo continuamente da primeira extremidade até a segunda extremidade; colocar uma ou mais pré-formas de fibra de carbono no molde em pelo menos uma porção não linear para formar o reforço de fibra de um segundo material que se estende descontinuamente entre a primeira extremidade e a segunda extremidade; e encher a cavidade de molde com um material de matriz de polímero para formar o primeiro material como um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra em uma matriz de polímero e o segundo material como um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono em uma matriz de polímero.
[0056] Métodos exemplares de acordo com a presente revelação podem tirar vantagem de um processo RTM compartilhado, como anteriormente descrito, ou qualquer outro processo de fabricação de compósito adequado que permite que pré-formas de fibra sejam impregnadas por um material de matriz de polímero para produzir materiais de polímero reforçados com fibra. Exemplos podem incluir processos de saco de vácuo ou outros processos de infusão de resina.
[0057] Após o molde ter sido cheio com o material de matriz de polímero, normalmente na forma líquida, o material de matriz de polímero é solidificado naturalmente. O material de matriz de polímero pode ser termoplástico ou de termocura. Em alguns exemplos, o material de matriz de polímero é uma resina de termocura e o molde pode opcionalmente ser aquecido para curar a resina.
[0058] Em pelo menos alguns exemplos do método revelado, o primeiro material tem uma resistividade elétrica determinada por um reforço de fibra eletricamente condutor e/ou um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero, e o segundo material tem um módulo elástico provido pelo reforço de fibra de carbono, em que o módulo elástico do segundo material é maior que o módulo elástico do primeiro material na direção longitudinal.
[0059] Recursos de qualquer exemplo descrito aqui podem, sempre que apropriado, ser aplicados a qualquer outro exemplo descrito aqui. Onde é feita referência a diferentes exemplos ou conjuntos de exemplos, deve-se entender que esses não são necessariamente distintos, mas podem se sobrepor. Descrição Detalhada
[0060] Um ou mais exemplos não limitantes serão agora descritos, apenas a título de exemplo, e com referência às figuras anexas, em que: a Figura 1 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um primeiro exemplo; a Figura 2 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um segundo exemplo; a Figura 3 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um terceiro exemplo; a Figura 4 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um quarto exemplo; a Figura 5 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um quinto exemplo; e a Figura 6 é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito de acordo com um sexto exemplo; a Figura 7 é uma vista em seção transversal esquemática de um molde usado em um método exemplar de fabricação de um tubo compósito; a Figura 8a é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito com conectores de extremidade como conhecido na técnica anterior; e a Figura 8b é uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito com conectores de extremidade de acordo com um ou mais exemplos da presente revelação.
[0061] No primeiro ao sexto exemplos revelados aqui, é visto um tubo compósito que é oco e pode transportar um fluido pressurizado, por exemplo, em uso como um tubo de combustível. Como visto nas Figuras 8a e 8b, um tubo de combustível compósito é tipicamente conectado no sistema combustível por vedações flutuantes em suas primeira e segunda extremidades. Isto significa que qualquer deslocamento axial, resultante de dobras no tubo que passa por deformação em decorrência do fluxo pressurizado, pode fazer com que o tubo fique solto. É portanto desejável reforçar as porções não lineares do tubo para impedir deformações.
[0062] No primeiro exemplo visto na Figura 1, um tubo compósito 1 tem uma primeira extremidade 1a e uma segunda extremidade 1b com um eixo geométrico central (linha tracejada) disposto entre as duas extremidades 1a, 1b em uma direção longitudinal. O tubo 1 é feito de um primeiro material 2 que se estende continuamente da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b. Como revelado aqui, o primeiro material 2 é um material de polímero reforçado com fibra com uma resistividade elétrica predeterminada. O tubo 1 também inclui um segundo material 4 arranjado nas duas porções não lineares 6. Neste exemplo, o segundo material 4 é localizado nas duas porções não lineares 6 e não se estende da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b. Como revelado aqui, o segundo material 4 é um material de polímero reforçado com fibra de carbono com um maior módulo elástico do que o primeiro material 2 na direção longitudinal. O segundo material 4 portanto provê rigidez/resistência axial adicional nas dobras no tubo 1.
[0063] No segundo exemplo visto na Figura 2, o tubo compósito 11 é novamente feito do primeiro material 2 que se estende continuamente da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b. O segundo material 14 é arranjado nas duas porções não lineares 6 e se estende entre as duas porções não lineares 6, mas não se estende continuamente da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b.
[0064] No terceiro exemplo visto na Figura 3, o tubo compósito 21 é novamente feito do primeiro material 2 que se estende continuamente da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b. O segundo material 24 é arranjado nas duas porções não lineares 6 e se estende de cada porção não linear 6 até a extremidade mais próxima 1a, 1b, mas não se estende continuamente da primeira extremidade 1a até a segunda extremidade 1b.
[0065] Nos exemplos das Figuras 1-3, o segundo material 4 é formado como uma camada no lado externo do primeiro material 2. O primeiro material 2 forma um tubo interno.
[0066] Nos exemplos seguintes das Figuras 4-6, o segundo material é formado como uma camada no lado interno do primeiro material. O primeiro material forma um tubo externo.
[0067] No quarto exemplo visto na Figura 4, um tubo compósito 100 tem uma primeira extremidade 100a e uma segunda extremidade 100b com um eixo geométrico central (linha tracejada) disposta entre as duas extremidades 100a, 100b em uma direção longitudinal. O tubo 100 é feito de um primeiro material 102 que se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b. Como revelado aqui, o primeiro material 102 é um material de polímero reforçado com fibra com uma resistividade elétrica predeterminada. O tubo 100 também inclui um segundo material 104 arranjado nas duas porções não lineares 106. Neste exemplo, o segundo material 104 é localizado nas duas porções não lineares 106 e não se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b. Como revelado aqui, o segundo material 104 é um material de polímero reforçado com fibra de carbono com um maior módulo elástico que o primeiro material 102 na direção longitudinal. O segundo material 104 portanto provê rigidez/resistência adicional nas dobras no tubo 100.
[0068] No quinto exemplo visto na Figura 5, o tubo compósito 111 é novamente feito do primeiro material 102 que se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b. O segundo material 114 é arranjado nas duas porções não lineares 106 e se estende entre as duas porções não lineares 106, mas não se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b.
[0069] No sexto exemplo visto na Figura 6, o tubo compósito 121 é novamente feito do primeiro material 102 que se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b. O segundo material 124 é arranjado nas duas porções não lineares 106 e se estende de cada porção não linear 106 até a extremidade mais próxima 100a, 100b, mas não se estende continuamente da primeira extremidade 100a até a segunda extremidade 100b.
[0070] Nos exemplos vistos na Figuras 1-6, as porções lineares dos tubos, isto é, as porções que não são as porções não lineares 6, 106, são referidas como “regiões de condutividade adaptada” em virtude de apenas o primeiro material estar presente. Como é revelado aqui, o primeiro material 2, 102 tem uma resistividade elétrica determinada por um reforço de fibra eletricamente condutor e/ou um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero, e esta resistividade elétrica pode ser adaptado de maneira a alcançar uma resistência geral desejada por unidade de comprimento para o tubo compósito.
[0071] Nos exemplos ilustrados aqui, os tubos 1, 11, 21, 100, 111, 121 não são lineares e, em vez disso, têm um formato mais complexo, mostrado incluindo duas dobras ou porções não lineares 6, 106. Entretanto, percebe-se que a presente revelação pode ser aplicada a formatos de tubo complexo qualquer número de curvas.
[0072] A Figura 7 ilustra esquematicamente um processo de fabricação exemplar para um tubo 1 tal como visto na Figura 1. Em um processo de Moldagem por Transferência de Resina (RTM), um molde de duas partes 200a, 200b inclui um macho 202 e uma cavidade de moldagem 204. Neste exemplo, uma ou mais pré-formas de fibra 206 para o primeiro material são colocadas sobre o macho 202 na cavidade 204 de maneira a criar uma camada de material que se estende continuamente de uma extremidade do macho 202 até a outra extremidade. Uma ou mais pré-formas de fibra de carbono 208 para o segundo material são colocadas na cavidade 204 nas porções não lineares, isto é, dobras. As duas partes 200a, 200b do molde são então cintadas e um vácuo é aplicado enquanto uma resina tal como resina de epóxi é injetada sob pressão na cavidade 204. A combinação de injeção sob pressão e o vácuo aplicado deve extrair a resina através das pré-formas de fibra 206, 208. Calor é então aplicado ao molde 200 para curar a resina. Isto faz com que o reforço de fibra e a resina consolidem na forma de um tubo compósito reforçado com fibra sólido. O molde 200 pode então ser desprendido e aberto de forma que o tubo incluindo o segundo material na(s) porção(ões) não linear((es) possa ser removido. Neste exemplo, um único processo RTM compartilhado é usado para formar o tubo 1.
[0073] É visto na Figura 8a uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito reto 300 com conectores de extremidade 30 como é conhecido na técnica. Os conectores 30 compreendem cada qual um cubo cilíndrico 32, que se estende paralelo ao eixo geométrico central C do tubo 300, e um flange 34, que se estende em uma direção perpendicular ao eixo geométrico central C. O flange 34 pode ser usado para prender o conector 30 a uma outra estrutura, por exemplo, uma asa de aeronave.
[0074] Onde o cubo 32 circunda o tubo 300, um anel-O elastomérico 36 é localizado entre o cubo 32 e o tubo 300, retido entre uma parede interna co cubo 32 e uma parede externa do tubo 300. O anel-O 36 é confinado entre um par de saliências de retenção 38 que se estendem radialmente para fora do tubo 300 em suas extremidades. O anel-O 36 provê uma vedação entre o conector 30 e o tubo 300, de maneira tal que fluido possa escoar ao longo do tubo 300 e para dentro do conector 30 sem escapar. Além do mais, a configuração do anel-O 36 permite que o tubo 300 mova uma pequena distância na direção longitudinal do eixo geométrico central C em relação aos conectores 30 sem comprometer a vedação. Isto permite que uma estrutura na qual o conector 30 é preso mova ou flexione uma pequena quantidade sem conferir grandes tensões ao tubo 300 (como seria o caso se conector 30 fosse rigidamente afixado ao tubo 300). Em vez disso, o tubo 300 “flutua” no anelO 36 de maneira tal que ele possa deslizar longitudinalmente uma pequena distância sem romper a vedação. Por exemplo, a estrutura à qual o conector 30 é afixado pode ser uma longarina da asa de aeronave, que é projetada para mover uma pequena quantidade durante o voo à medida que a asa flexiona por causa da carga aerodinâmica e/ou flutuações de temperatura. O tubo 300 pode compreender um tubo de combustível localizado dentro da asa que portanto tem que ser capaz de lidar com flexão durante o voo.
[0075] É visto na Figura 8b uma vista em seção transversal esquemática de um tubo compósito modelado complexo 300’ com os mesmos conectores de extremidade padrões 30. A geometria mais complexa do tubo 300’ introduz demandas extra, já que pode haver uma tendência de o tubo 300’ se deformar em suas porções não lineares (isto é, dobras) 306. Deflexões no tubo compósito 300’ podem fazer com que as extremidades do tubo 300’ movam maiores distâncias na direção longitudinal do eixo geométrico central C em relação aos conectores 30, fazendo com que o tubo 300’ se solte em seus conectores de extremidade 30. Entretanto, este problema é abordado usando um tubo compósito que tem suas porções não lineares reforçadas por um segundo material de acordo com qualquer dos exemplos revelados aqui. [0076] Embora a presente revelação tenha sido descrita com referência a vários exemplos, versados na técnica devem entender que várias mudanças na forma e detalhe podem ser feitas sem fugir do escopo da revelação na forma apresentada nas reivindicações anexas.

Claims (15)

1. Tubo compósito de polímero reforçado com fibra (1) compreendendo: uma primeira extremidade (1a) e uma segunda extremidade (1b), o tubo (1) definindo um eixo geométrico central disposto em uma direção longitudinal da primeira extremidade (1a) até a segunda extremidade (1b), e o tubo (1) incluindo pelo menos uma porção não linear (6) ao longo do eixo geométrico central entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b); e caracterizado pelo fato de que um primeiro material (2) se estendendo continuamente da primeira extremidade (1a) até a segunda extremidade (1b), o primeiro material (2) sendo um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra em uma matriz de polímero e tendo uma resistividade elétrica determinada por um reforço de fibra eletricamente condutor e/ou um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero; e um segundo material (4) arranjado em pelo menos uma porção não linear (6) e se estendendo descontinuamente entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b), o segundo material (4) sendo um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono em uma matriz de polímero e com um módulo elástico provido pelo reforço de fibra de carbono, em que o módulo elástico do segundo material (4) é maior que o módulo elástico do primeiro material (2) na direção longitudinal.
2. Tubo compósito (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro material é um material de polímero reforçado com fibra compreendendo um reforço de fibra eletricamente não condutor na matriz de polímero, e com uma resistividade elétrica pelo menos parcialmente determinada por um aditivo eletricamente condutor na matriz de polímero.
3. Tubo compósito (1) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o aditivo eletricamente condutor é escolhido de um ou mais de: negro-de-fumo, grafeno, nanotubos de carbono, e partículas de óxido de metal condutoras.
4. Tubo compósito (1) de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que o aditivo eletricamente condutor está presente na matriz de polímero em uma quantidade até 40%, 30%, 20%, 10%, 5%, 2%, 1% ou 0,5% da matriz de polímero em peso ou volume.
5. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (2) é um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra de carbono picada na matriz de polímero, e com uma resistividade elétrica pelo menos parcialmente determinada pelo reforço de fibra de carbono picada.
6. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que: o primeiro material (2) tem uma resistividade elétrica selecionada de maneira tal que o tubo compósito (1) tenha uma resistência geral por unidade de comprimento entre 50 kQ por metro e 4 MQ por metro, preferivelmente entre 150 kQ por metro e 1,4 MQ por metro; ou o primeiro material (2) tem uma resistividade elétrica selecionada de maneira tal que o tubo compósito (1) tenha uma resistência geral por unidade de comprimento de menos que 1,25 MQ por metro.
7. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (2) assume a forma de um tubo interno ou um tubo externo.
8. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o segundo material (4) é um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono contínua em uma matriz de polímero.
9. Tubo compósito (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos parte do reforço de fibra de carbono contínua se estende em um ângulo entre -30 graus e +30 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo (1), e preferivelmente em que pelo menos parte do reforço de fibra de carbono contínua se estende em um ângulo -5 graus e +5 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo (1).
10. Tubo compósito (1) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o reforço de fibra de carbono contínua é formado por um tubo triaxialmente trançado compreendendo um primeiro grupo de fibras de carbono contínuas que se estende ao longo do eixo geométrico central do tubo, um segundo grupo de fibras de carbono contínuas que se estende de um ângulo de + 50-85 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo (1), e um terceiro grupo de fibras de carbono contínuas que se estende em um ângulo de - 50-85 graus em relação ao eixo geométrico central do tubo (1).
11. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (2) e/ou o segundo material (4) é formado por moldagem por transferência de resina (RTM).
12. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o primeiro material (2) e/ou o segundo material (4) é formado por colocação automática de fibra (AFP).
13. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que o segundo material (4) assume a forma de uma camada de material seletivamente adicionada em pelo menos uma porção não linear (6).
14. Tubo compósito (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que o tubo (1) inclui uma pluralidade de porções não lineares (6) ao longo do eixo geométrico central entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b), e o segundo material (4) é arranjado em cada porção não linear (6).
15. Método para fabricar um tubo compósito de polímero reforçado com fibra (1) como definido na reivindicação 1, o método caracterizado pelo fato de que compreende: prover uma cavidade de molde (204) modelada para formar um tubo (1) com uma primeira extremidade (1a), uma segunda extremidade (1b), e pelo menos uma porção não linear (6) entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b); colocar uma ou mais pré-formas de fibra (206) na cavidade de molde (204) para formar o reforço de fibra de um primeiro material (2) que se estende continuamente da primeira extremidade (1a) até a segunda extremidade (1b); colocar uma ou mais pré-formas de fibra de carbono (208) no molde em pelo menos uma porção não linear (6) para formar o reforço de fibra de um segundo material (4) que se estende descontinuamente entre a primeira extremidade (1a) e a segunda extremidade (1b); e encher a cavidade de molde (204) com um material de matriz de polímero para formar o primeiro material (2) como um material de polímero reforçado com fibra compreendendo reforço de fibra em uma matriz de polímero e o segundo material (4) como um material de polímero reforçado com fibra de carbono compreendendo reforço de fibra de carbono em uma matriz de polímero, o segundo material (4) com um módulo de elasticidade fornecido pelo reforço de fibra de carbono; em que o primeiro material (2) tem uma resistividade elétrica determinada por um reforço de fibra eletricamente condutiva e/ou um aditivo eletricamente condutivo na matriz do polímero, e o módulo de elasticidade do segundo material (4) é maior do que o módulo de elasticidade do primeiro material (2) na direção longitudinal.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114526381A (zh) * 2022-01-17 2022-05-24 胜利油田北方实业集团有限责任公司 碳纤维高性能复合管及其制备方法

Family Cites Families (54)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1222041A (en) 1968-03-19 1971-02-10 Johns Manville Improvements relating to pipe fittings
US3651661A (en) 1970-02-02 1972-03-28 United Aircraft Corp Composite shaft with integral end flange
BE794065A (fr) 1972-01-18 1973-07-16 Bayer Ag Tuyau de matiere synthetique renforce par des fibres et procedeet dispositif pour sa fabrication en
US4256790A (en) 1978-01-19 1981-03-17 Rockwell International Corporation Reinforced composite structure and method of fabrication thereof
NL175755C (nl) 1978-10-31 1984-12-17 Wavin Bv Buisdeel met flens beide van vezelversterkte thermohardende kunsthars alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk buisdeel met flens.
US4391594A (en) 1980-08-25 1983-07-05 Lord Corporation Flexible coupling
US4511423A (en) 1981-09-08 1985-04-16 Ameron, Inc. Apparatus for winding fiber reinforced pipe fittings
US4622091A (en) 1984-11-29 1986-11-11 The Boeing Company Resin film infusion process and apparatus
NL8503198A (nl) 1985-11-20 1987-06-16 Wavin Bv Flens uit vezelversterkte thermohardende kunsthars met scheurvormingwerende beschermingslaag in een hoekovergang.
US4980006A (en) 1987-11-11 1990-12-25 Ameron, Inc. Method for making a fiber-reinforced pipe flange
FR2627840B1 (fr) 1988-02-29 1990-10-26 Inst Francais Du Petrole Tube en materiaux composites peu sensible a la variation d'allongement sous l'effet de la pression interne
DE4005771C1 (en) 1990-02-23 1991-09-19 Deutsche Forschungsanstalt Fuer Luft- Und Raumfahrt Ev, 5300 Bonn, De Cpd. fibre coupling mfg. - uses tubular wound section flanked by conical wound sections to be compressed into flanges
JP2875865B2 (ja) 1990-08-28 1999-03-31 芦森工業株式会社 立体織物
US5397272A (en) 1993-02-08 1995-03-14 Pressure Technology, Inc. Braided composite shaft with yoke member
JP3398455B2 (ja) 1993-04-26 2003-04-21 トヨタ自動車株式会社 駆動軸の製造方法および駆動軸の結合装置
FR2706574A1 (fr) 1993-06-10 1994-12-23 Eivs Sa Procédé de réalisation d'éléments de tuyauterie en polytétrafluoroéthylène avec frettage en résine époxyde renforcée et éléments de tuyauterie.
JP3276221B2 (ja) 1993-09-30 2002-04-22 積水化学工業株式会社 繊維強化樹脂製フランジ付管及びその製造方法
DE19906618A1 (de) 1999-02-17 2000-08-24 Inst Konstruktion Und Verbundb Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Bauteilen aus Faserverbundkunststoffen
US7138167B2 (en) 2002-08-12 2006-11-21 Shikibo Ltd. Preform precursor for fiber-reinforced composite material, preform for fiber-reinforced composite material, and method of manufacturing the precursor and the preform
DE102006024329A1 (de) 2006-05-24 2007-11-29 Bayerische Motoren Werke Ag Flanschbauteil in Verbundbauweise sowie Verfahren zur Herstellung eines Flanschbauteiles
US7943073B2 (en) 2006-06-23 2011-05-17 Battelle Memorial Institute Composite materials and method of making
US20090011247A1 (en) 2007-07-02 2009-01-08 Oil States Industries, Inc. Molded Composite Mandrel for a Downhole Zonal Isolation Tool
GB0722933D0 (en) 2007-11-23 2008-01-02 Dewhurst Mike Mechanical connection between composite tubular structure and an end fitting of any engineering material
GB0800538D0 (en) 2008-01-11 2008-02-20 Crompton Technology Group Ltd Fuel pipes with controlled resistivity
DE102008028337B4 (de) 2008-06-13 2013-09-26 Ellergon Antriebstechnik Gmbh Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle mit mindestens einem integralen Flansch aus Faserverbundwerkstoff
FR2937396B1 (fr) 2008-10-17 2011-05-20 Hutchinson Canalisation pour tuyauterie de transfert de fluides de vehicule aerien ou spatial, son procede de fabrication et structure aeronautique l'incorporant
FR2940167B1 (fr) 2008-12-24 2012-12-21 Messier Dowty Sa Procede de liaison d'un element structurel en materiau composite a un tube.
JP5406607B2 (ja) 2009-02-16 2014-02-05 積水化学工業株式会社 樹脂管の接合方法、および繊維強化樹脂成形品の成形方法
WO2011039828A1 (ja) 2009-09-29 2011-04-07 株式会社Ｉｈｉエアロスペース 繊維強化複合材用ファブリック、その製造方法、繊維強化複合材製構造体及びその製造方法
GB2486231B (en) 2010-12-07 2013-04-03 Gkn Aerospace Services Ltd Composite structure
GB201106794D0 (en) 2011-04-21 2011-06-01 Rolls Royce Plc A composite flange element
DE102011077287B4 (de) 2011-06-09 2022-06-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Faserverbundbauteil
JP2013044358A (ja) 2011-08-23 2013-03-04 Sekisui Chem Co Ltd フランジ継手およびその製造方法
US9950480B2 (en) 2012-03-09 2018-04-24 The Boeing Company Composite structure and methods of assembling same
JP5598528B2 (ja) 2012-11-29 2014-10-01 株式会社豊田自動織機 筒状繊維構造体
US20150129119A1 (en) * 2013-08-13 2015-05-14 Yoldas Askan Method of calculating the pathway of rigid strip over objects of complex curvature and covering object surface with fiber steering
CN105829788B (zh) * 2013-11-06 2020-08-04 哈金森公司 连接装置、包含该连接装置的用于航空器或航天器的流体输送管线的管道以及用于制造该装置的方法
FR3015627B1 (fr) 2013-12-19 2015-12-18 Airbus Operations Sas Ensemble comprenant deux elements de tuyauterie montes avec un joint d'interface
DE102014004157B4 (de) 2014-03-17 2015-11-12 Technische Universität Dresden Verfahren zur Herstellung von Lasteinleitungs-Flanschen an faserverstärkten Hohlprofilen mit thermoplastischer Matrix
CN104260373B (zh) * 2014-08-08 2016-08-17 北京卫星制造厂 采用多向复合材料接头rtm模具成型复合材料接头的方法
JP6603463B2 (ja) * 2015-03-03 2019-11-06 本田技研工業株式会社 軸状複合部材及びその製造方法
JP7067931B2 (ja) 2015-03-03 2022-05-16 タイトフレックス コマーシャル インコーポレイティド 複合ホースアセンブリ
US9731453B2 (en) 2015-03-04 2017-08-15 The Boeing Company Co-curing process for the joining of composite structures
US9897122B2 (en) 2015-05-22 2018-02-20 Goodrich Corporation Attachment of composite lug to composite structural tube
JP6526495B2 (ja) * 2015-06-25 2019-06-05 東洋紡株式会社 パイプ成形品の製造方法
GB2546280A (en) 2016-01-12 2017-07-19 Crompton Tech Group Ltd Composite tubular structure
US9937671B2 (en) 2016-01-15 2018-04-10 Moog Inc. All-composite torque tube with metal eyelets
US9908634B2 (en) 2016-04-26 2018-03-06 The Boeing Company Pressurized composite fluid lines and method
GB2552170B (en) * 2016-07-11 2022-01-12 Lentus Composites Ltd Fuel pipe
WO2018094339A1 (en) * 2016-11-18 2018-05-24 Saprex, Llc Composite insulation system
US10539174B2 (en) 2016-12-12 2020-01-21 Goodrich Corporation Composite joint assembly
CN106828616A (zh) * 2016-12-31 2017-06-13 石恬瑜 拉链咬合碳纤维编织结构件及环接制备的立体框架和应用
JP2018126932A (ja) 2017-02-08 2018-08-16 本田技研工業株式会社 軸状複合部材
US20190113158A1 (en) * 2017-10-13 2019-04-18 Eaton Intelligent Power Limited Lightweight composites tubes for high pressure aerospace hydraulic application

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