BR102021004482A2

BR102021004482A2 - Rolos que fixam a vacuo objetos a superfícies complexas

Info

Publication number: BR102021004482A2
Application number: BR102021004482-9A
Authority: BR
Inventors: Eric Carlton Anderson; Allen James Halbritter; Daniel Johnson; Adam Lee; Luis Velasquez
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2020-03-13
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2021-09-28
Also published as: EP3878639A2; US20210283868A1; JP2021167105A; EP3878639A3; CN113386372A

Abstract

rolos que fixam a vacuo objetos a superfícies complexas. a presente invenção refere-se a sistema, método, e aparelho (dispositivos) para a compactação de objetos sobre ferramentas; e dispositivos de meio de armazenamento. uma modalidade é um método de compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. o método inclui a colocação de um objeto sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, a disposição de um efetor terminal sobre o objeto, a expansão das articulações do efetor terminal, fazendo com que um rolo de material entre as articulações seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto, e aplicando uma pressão negativa ao rolo que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida.

Description

ROLOS QUE FIXAM A VACUO OBJETOS A SUPERFÍCIES COMPLEXAS

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se ao campo da fabricação, e em particular, da preparação de peças compósitas.

Antecedentes da Invenção

[002] Peças compósitas, tais como peças de fibra de carbono, são formadas por meio do enrijecimento de preformas de material reforçado com fibra, ao mesmo tempo mantendo desejadas quantidades de pressão e temperatura. Uma preforma que ainda não foi endurecida em uma peça compósita ainda não exibe uma completa resistência estrutural. Assim dizendo, uma preforma "verde" poderá ser incapaz de suportar a si mesma quando disposta sobre uma superfície (por exemplo, uma superfície vertical ou outra superfície não horizontal) antes de ser endurecida. Isso complica a disposição de grandes preformas sobre superfícies complexas (por exemplo, formatos de barril), uma vez que isso aumentará a chance de uma porção de uma preforma se descamar ou se deslocar da ferramenta de formação antes de um assentamento ser completado. Sendo assim, a colocação ou o posicionamento preciso de bandejas grandes e/ou pesadas continua difícil.

[003] Quanto às preformas que são endurecidas através de técnicas de cura em bolsas de vácuo, é difícil fixar uma bolsa de vácuo em torno da preforma antes de a preforma se descamar (ou se deslocar com relação a) uma correspondente superfície complexa. Para complicar ainda mais a questão, os materiais, tais como fita adesiva, que são usados para fixar a bolsa de vácuo à superfície de ferramenta, não são de contato aprovado e, por conseguinte, não conseguem tocar o material compósito não curado/não endurecido. Como resultado, o assentamento como um todo deverá ser feito antes da aplicação da bolsa de vácuo e da fixação da bolsa de vácuo (através de um selante) à superfície complexa. Sendo assim, permanece a necessidade de uma fixação rápida e eficaz de preformas (e/ou outros objetos) a superfícies complexas, particularmente quando preformas estão sendo dispostas em montagens complexas.

[004] Deste modo, será desejável ter um método e um aparelho (dispositivos que incluem o de meio de armazenamento em computador) que levem em consideração pelo menos algumas das questões acima apresentadas, bem como outras questões possíveis.

Sumário da Invenção

[005] As modalidades descritas no presente documento proveem técnicas nas quais um rolo de material é rapidamente desdobrado sobre uma preforma que é colocada sobre um mandril. O rolo inclui uma camada permeável que permite um fluxo de ar, bem como uma camada impermeável que se estende para além do limite da camada permeável. Durante e após a colocação do rolo, a aplicação de uma pressão negativa faz com que o rolo pressione e compacte a preforma subjacente através de um processo de compactação sem fita. Após o término da compactação, o rolo poderá ser rapidamente removido a fim de permitir o ensacamento a vácuo e o endurecimento da preforma.

[006] Uma modalidade é um método de compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. O método inclui a colocação de um objeto sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, a disposição de um efetor terminal sobre o objeto, a expansão das articulações do efetor terminal, fazendo com que um rolo de material entre as articulações seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto, e aplicando uma pressão negativa ao rolo que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida.

[007] Uma outra modalidade é um meio legível por computador não transitório incorporando instruções programadas que, quando executadas por um processador, são operáveis para a execução de um método de compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. O método inclui a colocação de um objeto sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, a disposição de um efetor terminal sobre o objeto, a expansão das articulações do efetor terminal, fazendo com que um rolo de material entre as articulações seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto, e aplicando uma pressão negativa ao rolo que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida.

[008] Uma outra modalidade é um aparelho para a compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. O aparelho inclui um efetor terminal que é configurado para se movimentar em direção a uma ferramenta rígida, articulações que são acopladas ao efetor terminal e configuradas de modo a girar com relação ao efetor terminal, fusos que são acoplados às articulações e rotativamente montados nas articulações, e um rolo de material que é armazenado sobre os fusos, e que é configurado para colocação sobre um objeto na ferramenta rígida.

[009] Uma outra modalidade é um aparelho que inclui um fuso, e um rolo de material que é enrolado em torno do fuso. Uma extremidade do rolo é selada ao fuso, e uma outra extremidade do rolo é fixada a um objeto. O material compreende uma camada permeável, e uma membrana impermeável que contata a camada permeável.

[010] Uma outra modalidade é um aparelho que inclui pelo menos um fuso. O fuso inclui um exterior, uma câmara, e perfurações que acoplam a câmara ao exterior. O aparelho inclui ainda um rolo de material que é enrolado em torno do fuso. Uma extremidade do rolo é selada ao fuso. O material compreende uma camada permeável, e uma membrana impermeável que contata a camada permeável.

[011] Uma outra modalidade é um aparelho para a compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. O aparelho inclui múltiplos fusos, e um rolo de material que é armazenado sobre os fusos, e que é configurado para colocação sobre um objeto na ferramenta rígida à medida que os fusos se movimentam separados um do outro.

[012] Uma outra modalidade é um método de compactação de um objeto colocado sobre uma superfície de uma ferramenta rígida. O método inclui o desenrolamento de um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto, e aplicando uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida.

[013] Uma outra modalidade é um meio legível por computador não transitório incorporando instruções programadas que, quando executadas por um processador, são operáveis para a execução de um método de compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida. O método inclui o desenrolamento de um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto, e aplicando uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida.

[014] Outras modalidades ilustrativas (por exemplo, métodos e meios legíveis por computador relacionados às modalidades acima) serão descritas abaixo. As características, as funções, e as vantagens apresentadas poderão ser obtidas de forma independente em várias modalidades ou poderão ser combinadas em ainda outras modalidades, cujos maiores detalhes poderão ser notados com referência à descrição e aos desenhos a seguir.

Descrição dos Desenhos

[015] Algumas modalidades do presente relatório descritivo são descritas a seguir, tão somente a título de exemplo, e com referência aos desenhos em anexo. Os mesmos numerais de referência representam os mesmos elementos ou o mesmo tipo de elemento em todos os desenhos.

[016] A Figura 1 ilustra um sistema de desdobramento de rolo de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[017] A Figura 2 é um fluxograma ilustrando um método de operação de um sistema de desdobramento de rolo de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[018] A Figura 3 ilustra um efetor terminal com um rolo não desdobrado de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[019] A Figura 4 ilustra um efetor terminal com um rolo desdobrado de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[020] A Figura 5 é uma vista em seção parcial de um rolo de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[021] A Figura 6 é uma vista ampliada de uma porção de um rolo que inclui camadas de material reforçado com fibra de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[022] A Figura 7 ilustra uma camada permeável de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[023] A Figura 8 é um diagrama ilustrando um sistema de vácuo acoplado a um fuso de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[024] A Figura 9 é uma vista em seção do fuso da Figura 8 de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[025] A Figura 10 é um fluxograma ilustrando um método de aplicação de uma pressão negativa através de um fuso de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[026] A Figura 11 é um fluxograma ilustrando um método de desenrolamento de um rolo de um único fuso de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[027] A Figura 12 é um diagrama de fluxo de metodologia de produção e funcionamento de uma aeronave de acordo com uma modalidade ilustrativa.

[028] A Figura 13 é um diagrama de blocos de uma aeronave de acordo com uma modalidade ilustrativa.

Descrição da Invenção

[029] As figuras e a descrição a seguir proveem modalidades ilustrativas específicas do presente relatório descritivo. Sendo assim, será apreciado que as pessoas versadas na técnica serão capazes de imaginar várias disposições que, embora não explicitamente descritas ou mostradas no presente documento, incorporam os princípios do presente relatório descritivo e são incluídas no âmbito de aplicação do presente relatório descritivo. Em adendo, quaisquer exemplos descritos no presente documento têm a intenção de auxiliar no entendimento dos princípios do presente relatório descritivo, e devem ser construídos sem limitação a tais exemplos e condições especificamente ilustrados. Como resultado, o presente relatório descritivo não se limita às modalidades ou exemplos específicos descritos a seguir, mas, sim, às reivindicações e seus equivalentes.

[030] Os sistemas de desdobramento de rolo descritos no presente documento são capazes de serem utilizados para compactar preformas para peças compósitas, tais como a preforma para seções de uma fuselagem. As peças compósitas, tais como as peças de Polímero Reforçado com Fibras de Carbono (CFRP), são inicialmente dispostas em múltiplas camadas que, em conjunto, são referidas como uma preforma. As fibras individuais dentro de cada camada da preforma são alinhadas paralelas umas às outras, porém diferentes camadas exibem diferentes orientações de fibra a fim de aumentar a resistência da peça compósita resultante ao longo de diferentes dimensões. A preforma inclui uma resina viscosa que se solidifica a fim de enrijecer a preforma em uma peça compósita (por exemplo, para uso em uma aeronave). A fibra de carbono que é impregnada com uma resina termorrígida não curada ou com uma resina termoplástica é referida como um "prepreg" (compósito pré-impregnado). Outros tipos de fibra de carbono incluem "fibra seca" que não é impregnada com uma resina termorrígida, mas poderá incluir um agente de pegajosidade ou aglutinante. A fibra seca é infundida com resina antes do endurecimento. Quanto às resinas termorrígidas, o endurecimento é um processo de uma via referido como cura, enquanto que para as resinas termoplásticas, a resina atinge uma forma viscosa quando a mesma é reaquecida, após o que a mesma poderá ser consolidada em uma forma desejada e solidificada. Tal como usado no presente documento, o termo guarda-chuva para o processo de transição de uma preforma até uma forma endurecida final (ou seja, a transição de uma preforma em uma peça compósita) é referido como "endurecimento," e esse termo abrange ambas a cura de preformas termorrígidas e a formação/solidificação de preformas termoplásticas em uma forma final desejada.

[031] A Figura 1 ilustra esquematicamente um sistema de desdobramento de rolo 100 de acordo com uma modalidade ilustrativa. O sistema de desdobramento de rolo 100 compreende qualquer sistema ou dispositivo que seja capaz de desdobrar um rolo de material sobre um objeto disposto em uma ferramenta rígida (por exemplo, uma preforma para uma seção de fuselagem de uma aeronave, disposta em um mandril), e aplicar uma pressão negativa que uniformemente compacta o objeto sobre a ferramenta rígida. De acordo com essa modalidade, o sistema de desdobramento de rolo 100 compreende um efetor terminal 120 que é configurado de modo a se movimentar em direção (por exemplo, para baixo em direção) a uma ferramenta rígida 110. As articulações 122 são acopladas ao efetor terminal e são configuradas de modo a girar com relação ao efetor terminal. À medida que as articulações 122 giram, as suas extremidades distais 123 se afastam uma da outra. Os fusos 124 são acoplados às articulações, e rotativamente montados nas articulações 122. Além disso, cada um dos fusos 124 armazena uma porção de um rolo de material contínuo 130 que é configurado para colocação sobre um objeto 140 na ferramenta rígida 110. Por conseguinte, os fusos 124 carregam o rolo de material 130. De acordo com uma modalidade, o rolo 130 compreende uma camada permeável e uma membrana impermeável, e a membrana impermeável se estende para além de um perímetro da camada permeável. De acordo com outras modalidades, o rolo 130 inclui ainda uma ou mais camadas de material reforçado com fibra para compactação sobre o objeto 140.

[032] O movimento em pivô das articulações 122 faz com que os fusos 124 girem, o que irá desdobrar o rolo de material 130 dos fusos 124. Após desdobramento, o rolo 130 cobrirá o objeto 140, e se estenderá para além dos limites do objeto 140 (por exemplo, circunferencialmente, bem como para dentro e para fora da página). Por conseguinte, a Figura 1 ilustra o rolo 130 em uma configuração desdobrada com relação ao objeto 140. De acordo com essa modalidade, o objeto 140 é uma preforma que compreende múltiplas camadas de material reforçado com fibra (por exemplo, CFRP), é disposto em uma superfície 112 de uma ferramenta rígida 110, e aguarda endurecimento em uma peça compósita.

[033] Durante e/ou após o desdobramento do rolo 130, uma bomba 150 é operada no sentido de puxar o ar de baixo do rolo 130.
Em termos específicos, a bomba 150 puxa o ar de baixo de uma membrana impermeável 132 (por exemplo, uma folha de látex ou outro material que exibe altos níveis de alongamento e ao mesmo tempo retém impermeabilidade) do rolo 130 que cobre o objeto 140. A bomba 150 puxa o ar através de um canal 152 que penetra no rolo 130 em uma abertura 133, por meio da aplicação de uma pressão negativa através do canal 152. De acordo com essa modalidade, o canal 152 é posicionado em uma porção de extremidade superior 182 do rolo 130. No entanto, o canal 152 poderá ser posicionado conforme desejado em outras porções do rolo. O canal 152 penetra na membrana impermeável 132, e poderá contatar diretamente ou ser posicionado diretamente sobre a camada permeável 134 do rolo 130.

[034] A camada permeável 134 é permeável ao ar tanto no sentido lateral como verticalmente, o que permite que a pressão negativa seja uniformemente distribuída ao longo do rolo 130. Isso significa que a pressão negativa puxada através do canal 152 é uniformemente aplicada ao longo do objeto 140 ao invés de ser localizada no canal 152. A pressão negativa fixa as abas de extremidade 136 do rolo à ferramenta rígida 110 e forma uma selagem frouxa entre as abas de extremidade 136 e a ferramenta rígida 110. Ou seja, mesmo quando as abas de extremidade 136 não incluem um adesivo ou outro meio de ligação química, a pressão negativa aplicada selará frouxamente as abas de extremidade na ferramenta rígida 110 através de sucção, contanto que a quantidade de ar puxado pela bomba 150 seja pelo menos igual à quantidade de ar perdido nos vazamentos entre as abas de extremidade 136 e a ferramenta rígida 110. A pressão negativa também compacta o rolo 130 sobre o objeto 140, o que garantirá que o objeto 140 permaneça no lugar na ferramenta rígida 110.

[035] A bomba 150 é uma bomba de alto volume de fluxo, o que significa que a bomba 150 é capaz de puxar uma grande quantidade de ar através do canal 152, mas não necessariamente em uma alta pressão. De acordo com uma modalidade, a bomba 150 aplica entre vinte e duas a vinte e nove polegadas de mercúrio (pol. Hg) de pressão negativa para formar um vácuo, mas em dezenas de Pés Cúbicos por Minuto (CFM) de fluxo de ar (por exemplo, entre cinquenta e duzentos CFM). Por conseguinte, a bomba 150 e o canal 152 podem ser capazes de manter uma pressão de pelo menos uma polegada de mercúrio ao longo da membrana impermeável (por exemplo, a área coberta). Isso poderá ser feito somente pela bomba 150, ou em combinação com outras bombas, conforme desejado. A quantidade de pressão aplicada e a quantidade de CFM puxados pela bomba 150 poderão variar como uma função do comprimento limite total do rolo 130.

[036] A controladora 160 monitora as operações da bomba 150 com base na entrada de um sensor (não mostrado), tal como um sensor de pressão ou um sensor de taxa de fluxo, a fim de garantir que a pressão negativa está constantemente dentro de uma faixa desejada a fim de vencer os vazamentos ao longo do perímetro do rolo 130. Os sensores podem ser colocados em qualquer local adequado, tal como na camada permeável 134, no rolo 130, no canal 152, na bomba 150, etc. De acordo com uma modalidade, a controladora 160 aumenta ou diminui a velocidade ou intensidade das operações de bombeamento da bomba 150 a fim de manter um fluxo de ar de volume constante, ou a fim de manter uma pressão negativa constante. A controladora 160 pode ser implementada, por exemplo, como um circuito personalizado, como um processador de hardware que executa instruções programadas, ou alguma combinação dos mesmos.

[037] A quantidade de força de retenção (FH) aplicada por parte do rolo 130 ao objeto 140 se baseia na diferença entre um volume por unidade de tempo puxado pela bomba 150 (VP), um volume por unidade de tempo no qual o ar vaza através das abas de extremidade 136 do rolo 130 (VL), e uma área total coberta pelo rolo 130. A força FH poderá também ser modelada como uma função da pressão aplicada pela bomba 150. VL é superado por VP. Desta forma, VP deve ser igual ao ou maior que VL. O rolo 130 não é fixado à ferramenta rígida 110 através de um selante, cola, prendedores, ímã, etc. No entanto, o vácuo sob o rolo 130 é mantido pela bomba 150 enquanto o ar estiver vazando para o sistema através do perímetro. Sendo assim, menores vazamentos de ar poderão ainda existir nessa configuração, uma vez que a pressão negativa é a força primária (por exemplo, a única força) que fixa o rolo 130 à ferramenta rígida 110. Os vazamentos de ar podem ser causados pelas rugas do rolo 130 que proveem passagens para fluxo de ar. No entanto, as rugas são tão somente uma causa dos vazamentos de ar, uma vez que o ar vazará para fora da borda do rolo 130 quando o rolo 130 não é selado na ferramenta rígida 110. Mesmo assim, VL permanece pequeno, e, por conseguinte, a pressão negativa é mantida pela evacuação de uma quantidade de ar igual ou maior que é perdida através dos vazamentos entre as abas de extremidade 136 da membrana impermeável 132 e a ferramenta rígida 110.

[038] A camada permeável 134 compreende um material que é capaz de se deformar à medida que a membrana impermeável 132 aplica uma força que se puxa firmemente sobre o objeto 140, ao mesmo tempo ainda permitindo que o ar seja puxado livremente ao longo do objeto 140. Ou seja, a camada permeável 134 permite o puxamento do ar através do objeto 140 sem causar marca no objeto 140. Por exemplo, a camada permeável 134 pode compreender um material de malha biplanar flexível que facilita o fluxo de ar. A camada permeável 134 é um material de alto fluxo, o que significa que a camada permeável 134 não restringe substancialmente a taxa à qual a bomba 150 puxa o ar. A resistência da camada permeável 134 ao fluxo de ar, portanto, terá um impacto insignificante sobre a taxa de fluxo da bomba 150. De acordo com algumas modalidades, a camada permeável 134 compreende um material de espuma de célula aberta. No entanto, de acordo com tais modalidades, o material de espuma de célula aberta escolhido será suficientemente rígido de modo que o mesmo não se deforme abaixo da membrana impermeável 132, e suficientemente aberto para que o fluxo de ar não seja inibido. A deformação da membrana impermeável 132 poderia fechar ou restringir o fluxo de ar, o que será indesejável, uma vez que o fluxo de ar, nesse caso, ficaria restrito nessas áreas abaixo da membrana impermeável 132.

[039] A membrana impermeável 132 pode compreender qualquer material adequado impermeável a gás que seja maleável. Por exemplo, a membrana impermeável 132 poderá compreender uma folha plástica que impede que o ar vaze diretamente através da mesma. De acordo com outras modalidades, a membrana impermeável 132 e a camada permeável 134 poderão ser estruturalmente unidas ou ligadas para fins de conveniência. De acordo com uma modalidade, tanto a camada permeável 134 como a membrana impermeável 132 compreendem materiais de contato aprovados que são aceitáveis para uso com compósitos de fibra de carbono e que não interagem quimicamente com resina.

[040] Detalhes ilustrativos da operação do sistema de desdobramento de rolo 100 serão apresentados com relação a uma modalidade de um método, que é mostrado como o método 200 na Figura 2. Pressupõe-se, nessa modalidade, que a ferramenta rígida 110 aguarda a colocação de uma preforma para compactação e endurecimento em uma peça compósita.

[041] A Figura 2 é um fluxograma ilustrando um método 200 de operação de um sistema de desdobramento de rolo de acordo com uma modalidade ilustrativa. As etapas do método 200 são descritas com referência ao sistema de desdobramento de rolo 100 da Figura 1, porém as pessoas versadas na técnica apreciarão que o método 200 pode ser realizado em outros sistemas. As etapas dos fluxogramas descritas no presente documento não são de forma alguma inclusivas e poderão incluir outras etapas não mostradas. As etapas descritas no presente documento podem também ser realizadas em uma ordem alternativa.

[042] Na etapa 202, o objeto 140 é colocado sobre a superfície 112 da ferramenta rígida 110. De acordo com uma modalidade, isso compreende a colocação de uma preforma sobre a superfície 112 através de uma máquina de Colocação Automatizada de Fibras (AFP) ou outra ferramenta. De acordo com outras modalidades, isso compreende a retirada/colocação de uma preforma de/em um outro local e a colocação da mesma sobre a superfície 112.

[043] A etapa 204 compreende a disposição de um efetor terminal 120 sobre o objeto 140. De acordo com uma modalidade, isso compreende a movimentação do efetor terminal 120 sobre um trilho, cavalete, ou esteira (não mostrados) a fim de alinhar o efetor terminal com o objeto 140.

[044] A etapa 206 inclui a expansão das articulações 122 do efetor terminal 120, fazendo com que um rolo de material 130 entre as articulações 122 seja disposto sobre o objeto 140, ao mesmo tempo também envolvendo o objeto. De acordo com uma modalidade, as articulações 122 são expandidas por gravidade quando os fusos 124 seguem um contorno da ferramenta rígida quando o efetor terminal 120 é baixado. Ao se expandir, as articulações giram com relação ao efetor terminal 120. Isso faz com que as articulações 122 contatem e inclinem a ferramenta rígida 110 (e/ou o objeto 140), oscilando para fora. De acordo com outras modalidades, as articulações são motorizadas, e ativamente acionadas separadamente uma da outra. Quando as articulações 122 se expandem, os fusos 124 que são acoplados às articulações que giram. Uma vez que o rolo 130 é enrolado em torno dos fusos 124, a rotação dos fusos faz com que o rolo 130 seja dispensado, ou que o material no rolo seja desenrolado/depositado no lugar. Isso significa que, à medida que as articulações 122 se expandem, os fusos 124 continuam a girar em direções opostas, o que expõe o rolo 130 para desdobramento. Ou seja, uma vez que uma porção do rolo 130 é mantida em um fuso 124 para uma das articulações 122, e uma outra porção do rolo é mantida em um fuso para uma outra das articulações, a etapa de expandir as articulações desenrola o rolo 130 dos fusos.

[045] Na etapa 208, o rolo 130, que compreende uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e se estende para além de um limite da camada permeável, é desenrolado sobre o objeto 140. De acordo com uma modalidade, isso ocorre em resposta à expansão das articulações, enquanto que, de acordo com outras modalidades nas quais articulações não são utilizadas, isso compreenderá o desenrolamento do rolo 130 através de qualquer outro meio adequado.

[046] Na etapa 210, o canal 152 aplica uma pressão negativa ao rolo 130 que desloca os vazamentos de ar entre o rolo 130 e o objeto 140, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto 140 sobre a ferramenta rígida 110. A aplicação da pressão negativa puxa as abas de extremidade 136 da membrana impermeável 132 do rolo 130 para contato com a ferramenta rígida 110. A aplicação da pressão negativa poderá ser feita ao puxar uma quantidade desejada de fluxo volumétrico através da bomba 150 tal como acima mencionado, ou ao aplicar uma quantidade de pressão constante através da bomba 150. Uma vez que o ar é puxado através do canal 152, a aplicação de uma pressão negativa evacua o ar de baixo do rolo 130. A pressão negativa aplica uma quantidade desejada de força por um desejado período de tempo a fim de compactar totalmente o objeto 140.

[047] Após finalizar a compactação, as articulações 122 se retraem, fazendo com que o rolo 130 seja removido da preforma. Nas modalidades nas quais o rolo 130 inclui uma ou mais camadas de material reforçado com fibra, o processo de compactação fixa o material reforçado com fibra ao objeto 140. Deste modo, quando o rolo 130 é retraído, essas camadas de material reforçado com fibra permanecem no objeto 140, enquanto a camada permeável 134 e a membrana impermeável 132 são retraídas. Depois de o rolo 130 ser removido, o rolo 130 poderá ser limpo, recarregado com mais camadas de material reforçado com fibra, e/ou substituído por um outro fuso que já está limpo e carregado com materiais desejados.

[048] O método 200 oferece uma técnica benéfica sobre as técnicas anteriores, uma vez que o mesmo permite o rápido desdobramento de um sistema de compactação sem fita, através de um efetor terminal que ocupa um espaço relativamente pequeno. O mesmo também permite o desdobramento de camadas de material reforçado com fibra como uma parte do processo de compactação. Isso aumenta a velocidade de produção e diminui o trabalho.

[049] A Figura 3 ilustra um efetor terminal 300 com um rolo não desdobrado de acordo com uma modalidade ilustrativa. De acordo com essa modalidade, o efetor terminal 300 inclui uma estrutura 330, bem como bases 332, a partir das quais as articulações 334 se estendem. Atuadores 336 são dispostos nas articulações 334, e facilitam a retração das articulações 334 após o término da compactação, ao rolar os fusos 338 para cima ao longo de um mandril 310. De acordo com uma modalidade, os atuadores 336 compreendem motores com embreagens deslizantes que movimentam os fusos 338 novamente para cima após o término da compactação ter sido completado. De acordo com essa modalidade, o efetor terminal 300 desdobra um rolo de material dos fusos 338 sobre uma preforma 320 que é colocada sobre o mandril 310.

[050] A Figura 4 ilustra o efetor terminal 300 da Figura 3 com um rolo desdobrado 400 de acordo com uma modalidade ilustrativa. Tal como mostrado na Figura 4, os fusos 338 se movimentam de modo a desdobrar o rolo 400 de tal maneira que o rolo 400 cubra a totalidade da preforma 320. Um canal de vácuo 410 é utilizado por uma bomba 420 a fim de aplicar uma pressão negativa durante o desdobramento do rolo 400, e é também usado após o desdobramento a fim de compactar a preforma 320 no lugar.

[051] A Figura 5 é uma vista em seção parcial de um rolo 400 de acordo com uma modalidade ilustrativa, e corresponde às setas 5 da Figura 3. O rolo 400 é enrolado em torno dos fusos 338 que giram separados um do outro à medida que as articulações 334 se expandem para fora. Isso faz com que a manta 500 do rolo 400 fique exposta para desdobramento.

[052] A Figura 6 é uma vista ampliada de uma porção de um rolo que inclui camadas de material reforçado com fibra de acordo com uma modalidade ilustrativa, e corresponde à região 6 da Figura 5. A Figura 6 ilustra que o rolo 400 inclui múltiplas camadas. De acordo com essa modalidade, o rolo 400 inclui uma ou mais camadas 612 de material reforçado com fibra. As camadas 612 contatam diretamente um objeto subjacente quando o rolo 400 é desdobrado, e podem formar dobras de Linha de Molde Externa (OML) ou de Linha de Molde Interna (IML) para uma peça compósita. Uma camada permeável 614 segue as camadas 612, e permite que uma pressão negativa seja uniformemente distribuída ao longo do lado inferior do rolo 400 quando desdobrado, tal como acima descrito. Nas modalidades nas quais o rolo 400 não inclui camadas de material reforçado com fibra, a camada permeável 614 é colocada em contato direto com o objeto subjacente. A camada permeável 614 é seguida de uma camada impermeável 616 que impede que um fluxo de ar atravesse a mesma quando o rolo é desdobrado. Quando assentado plano, o rolo 400 incluirá apenas um grupamento 610 de camada 612, de camada permeável 614, e de camada impermeável 616. No entanto, o rolo 400 é enrolado em torno de um fuso de tal modo que o grupamento 610 se torne visível muitas vezes ao longo do diâmetro do fuso.

[053] A Figura 7 ilustra uma camada permeável que é tanto vertical como lateralmente permeável ao ar de acordo com uma modalidade ilustrativa. Ou seja, o ar 710 pode fluir livremente através dos intervalos 720 da camada permeável 700, bem como através dos intervalos 720 da camada permeável 700. Isso é possível porque a camada permeável 700 é uma malha biplanar. Uma primeira camada 730 da malha biplanar compreende elementos estruturais 732 que são dispostos paralelos uns aos outros, e uma segunda camada 740 da malha biplanar compreende elementos estruturais 742 que são dispostos paralelos uns aos outros, mas em uma direção diferente da primeira camada 730. A primeira camada 730 permite que o ar flua horizontalmente em uma primeira direção, e a segunda camada 740 permite que o ar flua horizontalmente em uma segunda direção. Entretanto, ambas as camadas permitem que o ar flua livremente no sentido vertical. Assim, quando uma pressão negativa é aplicada a uma porção da camada permeável 700, a pressão negativa poderá puxar o ar uniformemente através de toda a camada permeável 700. A camada permeável 700 permite um fluxo de ar livre, e não interfere no arrasto do ar feito por uma bomba. Ou seja, a camada permeável 700 não limita a taxa de CFM (pés cúbicos por minuto) de uma bomba. A camada permeável 700 pode compreender polietileno, polipropileno, náilon, etc. De acordo com uma modalidade, a camada permeável 700 é escolhida como um material de "contato aprovado" que não interfere quimicamente com a aderência de uma resina curável no objeto a ser fixado. Por exemplo, a camada permeável 700 pode ser feita de um material livre de silicone que não marca um objeto subjacente 140.

[054] O aparelho e o método acima descritos se referem ao uso de um par de cilindros opostos, e um canal de vácuo configurado de modo a aplicar vácuo através de uma abertura do material. No entanto, outras configurações são possíveis em outras modalidades. A título de exemplo, de acordo com outras modalidades, o material é enrolado sobre um único cilindro ao invés de sobre um par de cilindros opostos, e/ou um vácuo é aplicado através da extremidade do fuso do rolo, através de uma câmara no fuso e das perfurações do fuso. A fim de ilustrar essas configurações, uma modalidade de um sistema de vácuo que inclui essas duas configurações, bem como os métodos de utilização de tal sistema, são mostrados nas Figuras 8 a 11 e descritos a seguir.

[055] A Figura 8 é um diagrama 800 ilustrando um sistema de vácuo 870 acoplado a um fuso 840 de acordo com uma modalidade ilustrativa. Tal como mostrado na Figura 8, o fuso 840 inclui uma câmara 842 com múltiplas perfurações 844, as quais se conduzem para um exterior 846. A câmara 842 se comunica com o canal de vácuo 850, o que significa que, quando o sistema de vácuo 870 evacua o ar do canal de vácuo 850, o ar dentro da câmara 842 é removido.

[056] Um rolo 838 do material 830 é enrolado em torno do fuso 840, e cobre uma preforma subjacente 860 para uma peça compósita, ou qualquer outro objeto adequado. Uma extremidade do rolo 838 é selada ao fuso 840 ao redor das perfurações 844, de tal modo que a sucção aplicada através do canal de vácuo 850 resulte na distribuição de uma pressão negativa através do rolo 838. Detalhes adicionais desse arranjo são providos na Figura 9 descrita abaixo.

[057] Uma outra extremidade 836 do rolo 838 do material 830 é fixada através da fita 820 a uma superfície 812 do mandril 810. De acordo com outras modalidades, a extremidade 836 é fixada ao mandril 810 através da aplicação de uma pressão negativa ao rolo 838. O material 830 inclui múltiplas camadas, incluindo pelo menos uma membrana impermeável 832, bem como uma camada permeável 834 (por exemplo, uma malha biplanar) disposta sob a membrana impermeável 832. A camada permeável 834 fica em comunicação fluida com a câmara 842 dentro do fuso 840. Mais detalhes de um arranjo de camadas para o material 830 são apresentados abaixo com relação à Figura 9.

[058] A implementação de um fuso 840 que é oco, e/ou o acoplamento de um canal de vácuo 850 à porção oca do fuso 840, resulta em inúmeros benefícios ao permitir que um único componente (ou seja, o fuso) realize múltiplas funções que facilitam não apenas o desenrolamento de um material, mas também a compactação de uma preforma subjacente 860. De acordo com outras modalidades, múltiplos fusos (tais como os fusos ilustrados nas Figuras 3 a 4) são implementados como fusos ocos com câmaras e canais de vácuo a fim de aplicar uma pressão negativa. Em tais modalidades, os canais de vácuo para diversos fusos poderão ser colocados no mesmo lado de cada um dos fusos, em diferentes lados dos fusos, ou em ambos os lados dos fusos, conforme desejado.

[059] A Figura 9 é uma vista em seção 900 do fuso 840 da Figura 8 de acordo com uma modalidade ilustrativa. As dimensões da Figura 9 foram ajustadas a fim de melhor ilustrar o fuso 840 com relação aos demais componentes ilustrados na Figura 8, e, por conseguinte, as dimensões dessas Figuras não se correspondem. A Figura 9 ilustra como o fluxo de ar se desloca do material 830 para o fuso 840 quando uma sucção é aplicada, conforme indicado pelas setas. Tal como mostrado na Figura 9, a camada permeável 834 se estende para contato com as perfurações 844, e, desta maneira, fica em comunicação fluida com as perfurações 844. Além disso, as perfurações 844 são feitas entre os locais 938 onde uma extremidade 936 do rolo é selada ao fuso 840. A camada permeável 834 é delimitada por uma primeira membrana impermeável 832 que forma um limite superior no topo da preforma 860, e é também delimitada por uma segunda membrana impermeável 910 que forma um limite inferior. As membranas impermeáveis contatam a camada permeável, e, por conseguinte, contêm o fluxo de ar para dentro da camada permeável 834.

[060] A primeira membrana impermeável 832 termina depois da camada permeável 834, e a segunda membrana impermeável 910 termina antes de atingir a preforma 860. A segunda membrana impermeável 910 impede uma perda de pressão por parte da camada permeável 834 durante e após o processo de desenrolamento ao prover uma passagem de fluxo direta para a câmara 842 do fuso 840. De acordo com outras modalidades tais como as descritas acima, o rolo 838 é enrolado em torno de um segundo fuso, e a extremidade 836 do rolo é selada ao segundo fuso de uma maneira similar à acima descrita para a extremidade 936.

[061] A Figura 10 é um fluxograma ilustrando um método 1000 de aplicação de pressão negativa através de um fuso de acordo com uma modalidade ilustrativa. A etapa 1002 inclui a disposição de um fuso 840 sobre um objeto, tal como uma preforma para uma peça compósita. Isso poderá compreender a colocação física do fuso 840 sobre o objeto, ou sobre um mandril 810 sobre o qual o objeto foi assentado. A etapa 1004 inclui o desenrolamento de um rolo 838 do material 830 do fuso 840 sobre o objeto, desta forma cobrindo o objeto com o material. De acordo com algumas modalidades, a etapa de desenrolar coloca a camada permeável diretamente em contato com o objeto.

[062] A etapa 1006 inclui a aplicação de uma pressão negativa a uma camada permeável 834 do material 830 que fica em comunicação fluida com uma câmara 842 dentro do fuso 840. De acordo com uma modalidade, a aplicação da pressão negativa é feita através de um canal de vácuo 850 em comunicação fluida com a câmara 842, e através das múltiplas perfurações 844 do fuso 840 que ligam a câmara 842 à camada permeável 834. A pressão negativa é distribuída ao longo da membrana impermeável através da camada permeável, o que irá garantir que a membrana impermeável não se "solte" ou se torne autosselante em resposta à pressão negativa em um local indesejado. A etapa 1008 inclui a formação de uma retenção por sucção que puxa uma membrana impermeável do material para contato com o objeto, em resposta à pressão negativa. A retenção por sucção é naturalmente formada quando uma pressão negativa é distribuída ao longo da membrana impermeável. Nos locais onde a camada permeável 834 termina e a membrana impermeável 832 continua, a pressão negativa faz com que a membrana impermeável seja selada ao mandril subjacente 810.

[063] A Figura 11 é um fluxograma ilustrando um método 1100 de desenrolamento de um rolo de um único fuso de acordo com uma modalidade ilustrativa. O método 1100 inclui a disposição de um fuso 840 sobre um objeto posicionado em um mandril 810 na etapa 1102. A etapa 1104 inclui a fixação de uma extremidade 836 de um rolo 838 de material do fuso 840 ao mandril 810. De acordo com uma modalidade, a fixação da extremidade 836 do rolo compreende a união da extremidade 836 do rolo 838 ao mandril 810. De acordo com uma outra modalidade, a fixação da extremidade do rolo compreende a formação de uma retenção por sucção entre uma membrana impermeável do material e o mandril, tal como acima descrito com relação ao método 1000. Desta maneira, a ativação de um sistema de vácuo 870 pode servir para fixar a extremidade 836, contanto que não existam vazamentos de ar substanciais.

[064] A etapa 1106 inclui a aplicação de uma pressão negativa a uma camada permeável do material, desta maneira formando uma retenção por sucção que coloca o material em contato com o objeto. Isso poderá ser feito de uma maneira similar à descrita na etapa 1008 do método 1000 acima apresentado. De acordo com uma modalidade, a aplicação da pressão negativa é feita através das múltiplas perfurações 844 do fuso que ligam uma câmara do fuso à camada permeável. A camada permeável 834 distribui a pressão negativa ao longo das membranas impermeáveis do material.

[065] A etapa 1108 inclui o desenrolamento do rolo à medida que a pressão negativa é aplicada. De acordo com uma modalidade, o desenrolamento do rolo compreende a cobertura de uma preforma para uma peça compósita. O desenrolamento do rolo coloca a camada permeável diretamente em contato com o objeto. Além disso, uma vez que a extremidade 836 do rolo 838 é fixada no lugar, o rolo não passeia ou muda de posição à medida que o processo de desenrolamento continua. Isso permite que o rolo inteiro se desenrole (ou que o objeto inteiro seja coberto) conforme desejado. De acordo com outras modalidades, o método compreende ainda a compactação do objeto através da retenção por sucção. Isso poderá compreender o aumento da pressão negativa até que o objeto seja firmemente pressionado sobre o mandril com um desejado nível de pressão.

[066] Embora as Figuras 8 a 11 ilustrem um aparelho de vácuo aplicado por um tubo de único cilindro e métodos relacionados, de acordo com outras modalidades, vários aspectos e recursos mencionados no presente documento poderão ser aplicados a uma variedade de sistemas. Por exemplo, a disposição das câmaras e os sistemas de vácuo ilustrados nas Figuras 8 a 11 poderão ser aplicados a uma modalidade de dois cilindros, tal como ilustrado nas Figuras 1 e 3 a 5, exceto quando o vácuo é aplicado através de uma ou mais extremidades de um ou de ambos os fusos. De acordo com uma outra modalidade, uma modalidade de cilindro, tal como ilustrada nas Figuras 8 a 11, poderá aplicar vácuo através de uma abertura no material, tal como apresentado nas Figuras 1 e 3 a 5.

Exemplos

[067] Nos exemplos a seguir, são descritos processos, sistemas, e métodos adicionais no contexto de um sistema de desdobramento de rolo para a compactação de preformas sobre uma ferramenta rígida (por exemplo, um mandril).

[068] Com referência mais particularmente aos desenhos, as modalidades do presente relatório descritivopodem ser descritas no contexto da fabricação e funcionamento de uma aeronave de acordo com o método 1200 tal como mostrado na Figura 12 e no contexto de uma aeronave 1202 tal como mostrado na Figura 9. Durante uma préprodução, o método 1200 poderá incluir a especificação e o desenho 1204 da aeronave 1202 e a compra de material 1206. Durante a produção, ocorrem a fabricação de componentes e subconjuntos 1208 e a integração de sistemas 1210 da aeronave 1202. Em seguida, a aeronave 1202 poderá passar por uma certificação e liberação 1212 a fim de ser colocada em serviço 1214. Enquanto em serviço por um cliente, a aeronave 1202 é programada para trabalho de rotina de manutenção e serviço 1216 (o que poderá também incluir modificação, reconfiguração, reforma, e assim por diante). O aparelho e os métodos incorporados ao presente documento poderão ser empregados durante qualquer um ou mais estágios adequados da produção e serviço descritos no método 1200 (por exemplo, especificação e desenho 1204, compra de material 1206, fabricação de componentes e subconjuntos 1208, integração de sistemas 1210, certificação e liberação 1212, serviço 1214, manutenção e serviço 1216) e/ou qualquer componente adequado da aeronave 1202 (por exemplo, fuselagem 1218, sistemas 1220, interior 1222, sistema de propulsão 1224, sistema elétrico 1226, sistema hidráulico 1228, sistema ambiental 1230).

[069] Cada um dos processos do método 1200 pode ser realizado ou executado por um integrador de sistemas, uma terceira parte, e/ou um operador (por exemplo, um cliente). Para fins desta descrição, um integrador de sistemas poderá incluir sem limitação qualquer número de fabricantes de aeronave e subempreiteiros de sistema principal; uma terceira parte poderá incluir sem limitação qualquer quantidade de vendedores, subempreiteiros e fornecedores; e um operador poderá ser uma companhia aérea, empresa locadora, entidade militar, organização de serviços, e assim por diante.

[070] Tal como mostrado na Figura 13, a aeronave 1202 produzida pelo método 1200 pode incluir uma fuselagem 1218 com uma pluralidade de sistemas 1220 e um interior 1222. Exemplos de sistemas 1220 incluem um ou mais dentre um sistema de propulsão 1224, um sistema elétrico 1226, um sistema hidráulico 1228, e um sistema ambiental 1230. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído. Embora seja mostrado um exemplo de indústria aeroespacial, os princípios da presente invenção podem ser aplicados a outras indústrias, tal como a indústria automotiva.

[071] Tal como já mencionado, o aparelho e os métodos incorporados ao presente documento podem ser empregados durante qualquer um ou mais estágios de produção e serviço descritos no método 1200. Por exemplo, os componentes ou subconjuntos correspondentes à fabricação de componentes e subconjuntos 1208 podem ser fabricados ou produzidos de uma maneira similar aos componentes ou subconjuntos produzidos enquanto a aeronave 1202 está em serviço. Além disso, uma ou mais modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação das mesmas poderão ser utilizadas durante a fabricação de subconjuntos 1208 e integração de sistemas 1210, por exemplo, ao substancialmente expedir a montagem de ou reduzir o custo de uma aeronave 1202. De maneira similar, uma ou mais dessas modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação das mesmas poderão ser utilizadas enquanto a aeronave 1202 está sem serviço, por exemplo, e sem limitação, durante a manutenção e serviço 1216. Sendo assim, a presente invenção pode ser usada em quaisquer estágios acima descritos, ou em qualquer combinação dos mesmos, tais como na especificação e desenho 1204, compra de material 1206, fabricação de componentes e subconjuntos 1208, integração de sistemas 1210, certificação e liberação 1212, serviço 1214, manutenção e serviço 1216 e/ou em qualquer componente adequado da aeronave 1202 (por exemplo, fuselagem 1218, sistemas 1220, interior 1222, sistema de propulsão 1224, sistema elétrico 1226, sistema hidráulico 1228, e/ou sistema ambiental 1230).

[072] De acordo com uma modalidade, uma peça compreende uma porção de fuselagem 1218, e é produzida durante a fabricação de componentes e subconjuntos 1208. A peça poderá, nesse caso, ser montada em uma aeronave na integração de sistemas 1210, e, em seguida, ser utilizada em serviço 1214 até que um desgaste torne a peça inutilizável. Nesse caso, na manutenção e serviço 1216, a peça poderá ser descartada e substituída por uma peça recém-fabricada. Componentes e métodos inventivos poderão ser utilizados ao longo de toda a fabricação de componentes e subconjuntos 1208 a fim de produzir novas peças.

[073] Quaisquer dentre os diversos elementos de controle (por exemplo, componentes elétricos ou eletrônicos) mostrados nas figuras ou descritos no presente documento poderão ser implementados como um hardware, um processador que implementa um software, um processador que implementa um firmware, ou alguma combinação desses. Por exemplo, um elemento pode ser implementado como um hardware dedicado. Os elementos de hardware dedicado podem ser referidos como "processadores", "controladoras", ou outra terminologia similar. Quando providas por um processador, as funções podem ser providas por um único processador dedicado, por um único processador compartilhado, ou por uma pluralidade de processadores individuais, alguns dos quais poderão ser compartilhados. Além disso, o uso explícito do termo "processador" ou "controladora" não deve ser construído no sentido de se referir exclusivamente a um hardware capaz de executar um software, e poderá implicitamente incluir, sem limitação, um hardware de processador de sinal digital (DSP), um processador de rede, um circuito integrado de aplicação específica (ASIC) ou outro circuito, um arranjo de portas programáveis em campo (FPGA), uma memória somente de leitura (ROM) para o armazenamento de software, uma memória de acesso aleatório (RAM), um armazenados não volátil, um componente lógico, ou algum outro componente ou módulo de hardware físico.

[074] Ainda, um elemento de controle poderá ser implementado como instruções executáveis por um processador ou computador a fim de executar as funções do elemento. Alguns exemplos de instruções são um software, um código de programa, e um firmware. As instruções são operacionais quando executadas pelo processador a fim de direcionar o processador na execução das funções do elemento. As instruções podem ser armazenadas em dispositivos armazenadores legíveis pelo processador. Alguns exemplos dos dispositivos armazenadores são as memórias digitais ou de estado sólido, os meios de armazenamento magnético, tais como discos magnéticos e fitas magnéticas, drives rígidos, ou meios de armazenamento de dados digitais opticamente legíveis.

[075] O presente relatório descritivo compreende modalidades exemplares de acordo com os seguintes itens:

[076] Item 1. Um método de compactação de um objeto colocado sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, o método compreendendo:
o desenrolamento de um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto (208); e
a aplicação de uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida (210).

[077] Item 2. O método do Item 1, compreendendo ainda:
a disposição de um efetor terminal sobre o objeto (204); e
a expansão das articulações do efetor terminal, fazendo com que o rolo de material seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto (206).

[078] Item 3. O método do Item 2, em que:
a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa através de uma abertura no material.

[079] Item 4. O método do Item 2 ou 3, em que:
a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa à camada permeável do material, cuja camada permeável fica em comunicação fluida com uma câmara dentro de um fuso que carrega o rolo.

[080] Item 5. O método de qualquer um dos Itens 2 a 4, em que:
a expansão das articulações do efetor terminal faz girar os fusos que são acoplados às articulações e que armazenam o rolo, fazendo com que o rolo seja dispensado.

[081] Item 6. O método de qualquer um dos Itens 2 a 5, compreendendo ainda:
a contração das articulações após compactação, fazendo com que o rolo seja removido do objeto.

[082] Item 7. O método de qualquer um dos Itens 2 a 6, e, que:
a expansão das articulações é feita ao acionar o efetor terminal em direção à ferramenta rígida.

[083] Item 8. O método de qualquer um dos Itens 2 a 7, em que:
a expansão das articulações do efetor terminal compreende o movimento em pivô das articulações com relação ao efetor terminal.

[084] Item 9. O método de qualquer um dos Itens 1 a 8, em que:
a aplicação da pressão negativa compreende a evacuação do ar de baixo do rolo.

[085] Item 10. O método de qualquer um dos Itens 1 a 9, em que:
a aplicação da pressão negativa puxa as abas da membrana impermeável do rolo de material para contato com a ferramenta rígida.

[086] Item 11. O método de qualquer um dos Itens 1 a 10, compreendendo ainda:
antes do desenrolamento, a disposição de um fuso sobre o qual o rolo de material é rolado sobre o objeto,
em que a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa a uma camada permeável do material que fica em comunicação fluida com uma câmara dentro do fuso.

[087] Item 12. O método de qualquer um dos Itens 1 a 11, em que:
a aplicação da pressão negativa é feita através das múltiplas perfurações de um fuso que ligam uma câmara do fuso à camada permeável.

[088] Item 13. O método do Item 12, em que:
a aplicação da pressão negativa é feita através de um canal de vácuo em comunicação fluida com a câmara.

[089] Item 14. O método de qualquer um dos Itens 1 a 13, compreendendo ainda:
a distribuição da pressão negativa ao longo da membrana impermeável através da camada permeável.

[090] Item 15. O método de qualquer um dos Itens 1 a 14, em que:
o desenrolamento do rolo de material compreende a cobertura de uma preforma para a peça compósita.

[091] Item 16. O método de qualquer um dos Itens 1 a 15, compreendendo ainda:
a compactação do objeto através da retenção por sucção.

[092] Item 17. O método de qualquer um dos Itens 1 a 16, compreendendo ainda:
a colocação da camada permeável diretamente em contato com o objeto durante o desenrolamento.

[093] Item 18. O método de qualquer um dos Itens 1 a 17, compreendendo ainda:
a fixação de uma extremidade do rolo de material à ferramenta rígida.

[094] Item 19. O método do Item 18, em que:
a fixação da extremidade do rolo compreende a união da extremidade do rolo na ferramenta rígida.

[095] Item 20. Um meio legível por computador não transitório incorporando instruções programadas que, quando executadas por um processador, são operáveis para a execução de um método de compactação de um objeto colocado sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, o método compreendendo:
o desenrolamento de um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto (208); e
a aplicação de uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida (210).

[096] Item 21. O meio do Item 20, no qual o método compreende ainda:
a disposição de um efetor terminal sobre o objeto (204); e
a expansão das articulações do efetor terminal, fazendo com que o rolo de material seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto (206).

[097] Item 22. O meio do Item 21, em que:
a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa através de uma abertura no material.

[098] Item 23. O meio do Item 21 ou 22, em que:
a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa à camada permeável do material, cuja camada permeável fica em comunicação fluida com uma câmara dentro de um fuso que carrega o rolo.

[099] Item 24. O meio de qualquer um dos Itens 21 a 23, em que:
a expansão das articulações do efetor terminal faz girar os fusos que são acoplados às articulações e que armazenam o rolo, fazendo com que o rolo seja dispensado.

[0100] Item 25. O meio de qualquer um dos Itens 21 a 24, no qual o método compreende ainda:
a contração das articulações após compactação, fazendo com que o rolo seja removido do objeto.

[0101] Item 26. O meio de qualquer um dos Itens 21 a 25, em que:
a expansão das articulações é feita ao acionar o efetor terminal em direção à ferramenta rígida.

[0102] Item 27. O meio de qualquer um dos Itens 21 a 26, em que:
a expansão das articulações do efetor terminal compreende o movimento em pivô das articulações com relação ao efetor terminal.

[0103] Item 28. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 27, em que:
a aplicação da pressão negativa compreende a evacuação do ar de baixo do rolo.

[0104] Item 29. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 28, em que:
a aplicação da pressão negativa puxa as abas da membrana impermeável do rolo de material em contato com a ferramenta rígida.

[0105] Item 30. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 29, em que o método compreende ainda:
antes do desenrolamento, a disposição de um fuso sobre o qual o rolo de material é rolado sobre o objeto,
em que a aplicação da pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa a uma camada permeável do material que fica em comunicação fluida com uma câmara dentro do fuso.

[0106] Item 31. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 30, em que:
a aplicação da pressão negativa é feita através de múltiplas perfurações de um fuso que ligam uma câmara do fuso à camada permeável.

[0107] Item 32. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 31, em que:
a aplicação da pressão negativa é feita através de um canal de vácuo em comunicação fluida com a câmara.

[0108] Item 33. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 32, no qual o método compreende ainda:
a distribuição da pressão negativa ao longo da membrana impermeável através da camada permeável.

[0109] Item 34. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 33, em que:
o desenrolamento do rolo de material compreende a cobertura de uma preforma para a peça compósita.

[0110] Item 35. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 34, em que o método compreende ainda:
a compactação do objeto através da retenção por sucção.

[0111] Item 36. O meio de qualquer um dos Itens 20 a 35, em que o método compreende ainda:
a colocação da camada permeável diretamente em contato com o objeto durante o desenrolamento.

[0112] Item 37. Um aparelho para a compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida, o aparelho compreendendo:
múltiplos fusos (124); e
um rolo (130) de material (830) que é armazenado sobre os fusos, e que é configurado para colocação sobre um objeto (140) em uma ferramenta rígida (110) à medida que os fusos se movimentam separados um do outro.

[0113] Item 38. O aparelho do Item 37, compreendendo ainda:
um efetor terminal (120) que é configurado para se movimentar em direção à ferramenta rígida; e
articulações (122) que são acopladas ao efetor terminal e são configuradas para girar com relação ao efetor terminal,
em que os fusos são acoplados às articulações e rotativamente montados nas articulações.

[0114] Item 39. O aparelho do Item 37 ou 38, em que:
o rolo compreende uma camada permeável (134) e uma membrana impermeável (132), e
a membrana impermeável se estende para além de um perímetro da camada permeável.

[0115] Item 40. O aparelho de qualquer um dos Itens 37 a 39, em que:
a ferramenta rígida compreende um mandril (310) para uma seção de fuselagem de uma aeronave.

[0116] Item 41. O aparelho de qualquer um dos Itens 37 a 40, compreendendo ainda:
um canal (850) que penetra no rolo; e
uma bomba (150) que aplica uma pressão negativa através do canal.

[0117] Item 42. O aparelho de qualquer um dos Itens 37 a 41,em que:
o rolo se estende para além do objeto.

[0118] Item 43. O aparelho de qualquer um dos Itens 37 a 42, em que:
o rolo compreende pelo menos uma camada de material reforçado com fibra.

[0119] Item 44. Um aparelho, compreendendo:
pelo menos um fuso (124), compreendendo ainda:

- um exterior (846);

uma câmara (842); e perfurações (844) que acoplam a câmara ao exterior; e
um rolo (838) de material (830) que é enrolado em torno do fuso, sendo que uma extremidade (836) do rolo é selada ao fuso, e sendo que o material compreende:
uma camada permeável (834); e
uma membrana impermeável (832) que contata a camada permeável.

[0120] Item 45. O aparelho do Item 44, em que:
a câmara é acoplada a um sistema de vácuo (870).

[0121] Item 46. O aparelho do Item 45, compreendendo ainda:
um canal de vácuo (850) em comunicação fluida com a câmara do fuso que acopla o fuso ao sistema de vácuo.

[0122] Item 47. O aparelho de qualquer um dos Itens 44 a 46, em que:
a camada permeável compreende uma malha biplanar.

[0123] Item 48. O aparelho de qualquer um dos Itens 44 a 47, em que:
o material compreende ainda uma segunda membrana impermeável (910) que contata a camada permeável.

[0124] Item 49. O aparelho de qualquer um dos Itens 44 a 48, em que:
o pelo menos um fuso compreende dois fusos, sendo que o rolo é enrolado em torno de cada um dos dois fusos, e as extremidades (836) do rolo são seladas aos dois fusos.

[0125] Item 50. O aparelho de qualquer um dos Itens 44 a 49, em que:
as perfurações são feitas entre os locais onde a extremidade do rolo é selada ao fuso.

[0126] Item 51. Um método, compreendendo:
a disposição de um fuso sobre um objeto que é posicionado em um mandril (1102);
a fixação de uma extremidade de um rolo de material do fuso ao mandril (1104);
a aplicação de uma pressão negativa a uma camada permeável do material, desta maneira formando uma retenção por sucção que coloca o material em contato com o objeto (1106); e
o desenrolamento do rolo à medida que a pressão negativa é aplicada (1108).

[0127] Item 52. O método do Item 51, em que:
a fixação da extremidade do rolo compreende a união da extremidade do rolo ao mandril.

[0128] Item 53. O método do Item 51 ou 52, em que:
a fixação da extremidade do rolo compreende a formação de uma retenção por sucção entre uma membrana impermeável do material e o mandril.

[0129] Item 54. O método de qualquer um dos Itens 51 a 53, em que:
a aplicação da pressão negativa é feita através das múltiplas perfurações do fuso que ligam uma câmara do fuso à camada permeável.

[0130] Item 55. O método de qualquer um dos Itens 51 a 54, em que:
o desenrolamento do rolo compreende a cobertura da preforma para uma peça compósita.

[0131] Item 56. O método de qualquer um dos Itens 51 a 55, compreendendo ainda:
a compactação do objeto através da retenção por sucção.

[0132] Item 57. O método de qualquer um dos Itens 51 a 56, compreendendo ainda:
a distribuição da pressão negativa ao longo de uma membrana impermeável através da camada permeável.

[0133] Item 58. O método de qualquer um dos Itens 51 a 57, compreendendo ainda:
a colocação da camada permeável diretamente em contato com o objeto durante o desenrolamento.

[0134] Embora modalidades específicas tenham sido descritas no presente documento, o âmbito do presente relatório descritivo não se limita a essas modalidades específicas. O âmbito do presente relatório descritivo é definido pelas seguintes reivindicações e quaisquer equivalentes das mesmas.

Claims

Método de compactação de um objeto colocado sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
- - desenrolar um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto (208); e
- - aplicar uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida (210).
Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
dispor um efetor terminal sobre o objeto (204); e
expandir as articulações do efetor terminal, fazendo com que o rolo de material seja disposto sobre o objeto, ao mesmo tempo envolvendo o objeto (206).
Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que:
- - aplicar a pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa através de uma abertura no material.
Método, de acordo com a reivindicação 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que:
aplicar a pressão negativa inclui a aplicação da pressão negativa à camada permeável do material, cuja camada permeável fica em comunicação fluida com uma câmara dentro de um fuso que carrega o rolo.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 4, caracterizado pelo fato de que:
expandir as articulações do efetor terminal faz girar os fusos que são acoplados às articulações e que armazenam o rolo, fazendo com que o rolo seja dispensado.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
antes de desenrolar, dispor um fuso sobre o qual o rolo de material é rolado sobre o objeto,
em que a etapa de aplicar uma pressão negativa inclui a aplicação de uma pressão negativa a uma camada permeável do material que fica em comunicação fluida com uma câmara dentro do fuso.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
compactar o objeto através da retenção por sucção.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
fixar uma extremidade do rolo de material à ferramenta rígida.
Meio legível por computador não transitório incorporando instruções programadas que, quando executadas por um processador, são operáveis para a execução de um método de compactação de um objeto colocado sobre uma superfície de uma ferramenta rígida, o método sendo caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:
desenrolar um rolo de material compreendendo uma membrana impermeável que reveste uma camada permeável e que se estende para além de um limite da camada permeável, sobre um objeto (208); e
aplicar uma pressão negativa à camada permeável que desloca os vazamentos de ar entre o rolo e o objeto, desta maneira formando uma retenção por sucção que compacta o objeto sobre a ferramenta rígida (210).
Aparelho para a compactação de um objeto sobre uma ferramenta rígida, o aparelho sendo caracterizado pelo fato de compreender:
múltiplos fusos (124); e
um rolo (130) de material (830) que é armazenado sobre os fusos, e que é configurado para colocação sobre um objeto (140) em uma ferramenta rígida (110) à medida que os fusos se movimentam separados um do outro.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
um efetor terminal (120) que é configurado para se movimentar em direção à ferramenta rígida; e
articulações (122) que são acopladas ao efetor terminal e são configuradas para pivotar com relação ao efetor terminal
-em que os fusos são acoplados às articulações e rotativamente montados nas articulações.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que:
o rolo compreende uma camada permeável (134) e uma membrana impermeável (132), e
a membrana impermeável se estende para além de um perímetro da camada permeável.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que:
a ferramenta rígida compreende um mandril (310) para uma seção de fuselagem de uma aeronave.
Aparelho, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de ainda compreender:
um canal (850) que penetra no rolo; e
uma bomba (150) que aplica uma pressão negativa através do canal.
Aparelho, caracterizado pelo fato de compreender:
pelo menos um fuso (124), ainda compreendendo:
um exterior (846);
uma câmara (842); e
perfurações (844) que acoplam a câmara ao exterior; e
um rolo (838) de material (830) que é enrolado em torno do fuso, sendo que uma extremidade (836) do rolo é selada ao fuso, e sendo que o material compreende:
uma camada permeável (834); e
uma membrana impermeável (832) que contata a camada permeável.