BR112012006935B1

BR112012006935B1 - pré-forma tecida tridimensional, compósito reforçado de fibra, métodos de formação de pré-forma tecida tridimensional e de compósito reforçado com fibra

Info

Publication number: BR112012006935B1
Application number: BR112012006935A
Authority: BR
Inventors: Goering Jonathan
Original assignee: Albany Eng Composites Inc
Priority date: 2009-10-01
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2020-01-14
Also published as: MX2012003670A; KR20180090401A; ES2584603T3; EP2483044B1; CA2775882A1; HUE029504T2; BR112012006935A2; PT2483044T; US20110086565A1; JP5793499B2; CN102648080A; ZA201202331B; TW201128009A; RU2012113099A; KR20120082436A; TWI531695B; WO2011041355A1; RU2544685C2; JP2013506766A; PL2483044T3

Abstract

preforma tecida tridimensional, compósito de fibra e respectivos métodos de formação. uma preforma tecida tridimensional, um compósito reforçado de fibra incorporando a preforma e métodos de fazer os mesmos são divulgados. a preforma tecida inclui dois ou mais tecidos direcionais enrolados. os tecidos direcionados enrolados incluem uma parte com movimento rápido e uma parte sem movimento rápido. as porções com movimento rápido dos tecidos direcionados enrolados são unidas às porções sem movimento rápido entre si de modo a fornecer fibra contínua nas direções circunferencial e radial de todas as porções da preforma. uma parte sem movimento rápido em um tecido direcionado reforça a parte com movimento rápido na outra. os tecidos direcionados enrolados podem ser tecidos em um equipamento de tear com um mecanismo de tomada de diferencial. os tecidos direcionados enrolados podem ser únicos ou tecidos de múltiplas camadas. a preforma final pode ser uma parte de uma estrutura de janela de aeronave.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para: PRÉ-FORMA TECIDA TRIDIMENSIONAL, COMPÓSITO REFORÇADO DE FIBRA, MÉTODOS DE FORMAÇÃO DE PRÉ-FORMA TECIDA TRIDIMENSIONAL E DE COMPÓSITO REFORÇADO COM FIBRA.

Antecedentes da Invenção

Campo da Invenção [0001] Esta invenção refere-se a compósitos reforçados com fibra e particularmente refere-se a préformas tendo tiras de tecido de material utilizado em materiais compósitos reforçados, os quais podem ser tecidos planos e formados na sua forma final, tendo a forma final reforço em duas ou mais direções.

Incorporação por Referência [0002] Todas as patentes, pedidos de patentes, documentos, referências, instruções de fabricante, descrições e especificações de produto e folhas de produto para quaisquer produtos aqui mencionados são aqui incorporados por referência e podem ser empregados na prática da invenção.

Descrição da Técnica Anterior [0003] O uso de materiais compósitos reforçados para produzir componentes estruturais é hoje bem difundido, particularmente em aplicações onde as suas características desejáveis são procuradas por serem leves em peso, fortes, duras, termicamente resistentes, autossustentáveis e

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 14/34

2/18 adaptáveis para serem formadas e moldadas. Tais componentes são utilizados, por exemplo, em aplicações aeronáuticas, aeroespaciais, de satélite, recreacionais (como em corridas de barcos e de automóveis) e outras aplicações.

[0004] Tipicamente, tais componentes são constituídos por materiais de reforço incorporados em materiais de matriz. O componente de reforço pode ser feito a partir de materiais tais como o carbono, vidro, cerâmica, aramida, polietileno, e / ou outros materiais que exibem propriedades física, química, térmica, desejadas e / ou outras propriedades, a principal das quais é a grande resistência contra a falha de tensão. Através da utilização de materiais de reforço, os quais, nos últimos tempos, tornaram-se um elemento constituinte do componente completo, as características desejadas dos materiais de reforço, tais como a resistência muito elevada, são transmitidas para o componente compósito completo. Os materiais de reforço constituintes tipicamente podem ser tecidos, enredados em malha ou trançados. Normalmente, é dada especial atenção para garantir a utilização ótima das propriedades para as quais os materiais que reforçam os constituintes foram selecionados. Em geral, tais pré-formas de reforço são combinadas com material da matriz para formar componentes desejados acabados ou para produzir estoque de trabalho para a produção final dos componentes acabados.

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 15/34

3/18 [0005] Após a pré-forma de reforço desejado ser construída, o material da matriz pode ser introduzido e para dentro da pré-forma, de modo que tipicamente a pré-forma de reforço torna-se envolta no material da matriz e o material da matriz enche as áreas intersticiais entre os elementos constituintes da pré-forma de reforço. O material da matriz pode ser qualquer um de uma grande variedade de materiais, tais como epóxi, poliéster, éster de vinila, cerâmica e carbono e/ou outros materiais, que também exibem propriedades física, química, térmica, desejado e/ou outras propriedades. Os materiais escolhidos para a utilização como matriz podem ou não podem ser o mesmo que aquele da préforma de reforço e podem ou não ter propriedades físicas, químicas, térmicas comparáveis ou outras propriedades. Tipicamente, no entanto, eles não serão dos mesmos materiais ou ter propriedades físicas, químicas, térmicas comparáveis ou outras propriedades, uma vez que um objetivo usual procurado na utilização de compósitos em primeiro lugar é conseguir uma combinação de características no produto acabado que não seja atingível por meio da utilização de um material constituinte sozinho. Assim combinados, a pré-forma de reforço e o material da matriz podem, então, ser curados e estabilizados na mesma operação por termocura ou outros métodos conhecidos e, em seguida, submetidos a outras operações para produzir o componente desejado. É

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 16/34

4/18 significativo notar neste ponto que depois de serem assim curadas, as massas então solidificadas do material da matriz são normalmente muito fortemente aderidas ao material de reforço (por exemplo, a pré-forma de reforço). Como resultado, a tensão no componente acabado, particularmente através do seu material da matriz agindo como um adesivo entre as fibras, pode ser eficazmente transferida e suportada pelo material constituinte da pré-forma de reforço.

[0006] O aumento da utilização de materiais compósitos tendo tais reforços de pré-formas com fibra em barris de fuselagem de aeronave levou à necessidade de armações de janelas compósitas. Tradicionais armações de janelas metálicas não podem ser utilizadas para estas aplicações por causa das diferenças entre os coeficientes de expansão térmica da fuselagem compósita e a armação metálica. Além disso, as camadas de barreira parasitárias devem ser utilizadas para eliminar os problemas de corrosão que podem existir quando alguns compósitos e metais estão em contato. Estas camadas de barreira aumentam o custo de produção, bem como o peso total.

[0007] As armações de janelas das aeronaves 10, por exemplo, tal como aquela representada na figura 1, tendem a ter a forma oval com o eixo maior da estrutura curvo para acomodar a forma cilíndrica da fuselagem. A forma da seção transversal da estrutura da janela 10, tal como aquela

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 17/34

5/18 representada na figura 2, por exemplo, é geralmente uniforme. No entanto, a forma pode incluir características complicadoras como uma perna vertical 20 na borda externa, e/ou o que são chamados de estruturas de junta “joggles” 15 que facilitam a vedação da janela para o corpo principal da aeronave. A perna vertical 20 é uma característica particularmente difícil de incorporar um projeto de compósito por causa da forma oval da estrutura 10. Fabricar esta característica com tecido convencional ou fita requer o uso de pences (darts) para formar a forma curva. Estes pences, no entanto, degradam a resistência e a rigidez do compósito, se eles não forem reforçados.

[0008] Embora esta abordagem permita que a forma desejada seja formada, a fibra de reforço será orientada nas direções principais de um sistema de coordenadas cartesianas, como visto na figura 3 (a), em vez de nas direções principais da estrutura da janela, como visto na figura 3 (b). Uma solução típica para este problema é usar uma assim chamada pilha (layup) quase isotrópica da fibra de

reforço de modo a	que a pré-forma possa	ter a	rigidez
uniforme sobre	toda	a área da	estrutura da	janela.	Pilhas
com proporções	iguais de fibra	nas	direções	de 0°,	90° e +
45° são comuns.
[0009]	Esta	abordagem,	no	entanto,	leva	a dois

problemas potenciais. Em primeiro lugar, uma pilha quase

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 18/34

6/18 isotrópica só tem propriedades de rigidez uniformes. A força pode não ser uniforme em relação às coordenadas da estrutura principal da janela. Em segundo lugar, a rigidez de uma pilha quase isotrópica é reduzida em relação à rigidez no eixo que pode ser conseguida com uma pilha de 0°/90°.

Sumário da Invenção [0010] Por conseguinte, um objetivo da presente invenção é ter a fibra de reforço seguindo as direções principais da estrutura da janela, que são paralelas ao perímetro e normais ao raio de curvatura local, como mostrado na Figura 3 (b). Esta força resulta em um pré-forma com uma força uniforme e rigidez em relação ao sistema de coordenadas

principais,	e maximiza e	rigidez	nas	direções	principais	da
estrutura resultante.
[0011]	Outro objetivo	da	presente	invenção	é
fornecer um	método para	a fabricação de uma	estrutura	de

janela compósita que inclui uma perna vertical, e tem fibra de reforço que segue as direções principais da janela.

[0012] Ainda outro objetivo da presente invenção é fornecer um método de formação de um pré-forma tridimensional que tem peso reduzido e/ou um melhor desempenho quando comparado aos projetos da técnica anterior.

[0013] A invenção, de acordo com uma modalidade exemplificativa, é uma pré-forma tridimensional tecida incluindo dois ou mais tecidos direcionados de urdidura. Os

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 19/34

7/18 tecidos direcionados de urdidura incluem, cada um, uma porção com pences e uma porção sem pences. As porções com pences dos tecidos direcionados de urdidura são unidas às porções sem pences uma da outra, de modo a fornecer uma fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da pré-forma. Uma porção sem pences em um tecido direcionado reforça uma porção com pences na outra. Uma porção dos tecidos direcionados de urdidura pode incluir fibras de carbono convencionais e/ou fibras de carbono quebradas esticas. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser tecidos em um tear equipado com um mecanismo de tomada diferencial. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser simples ou tecidos de múltiplas camadas. A pré-forma final pode ser uma porção de uma estrutura de janela de aeronave.

[0014] Outra modalidade exemplificativa é um compósito reforçado de fibra que compreende um pré-forma tecida tridimensional incluindo dois ou mais de tecidos direcionados de urdidura. Os tecidos direcionados de urdidura incluem uma porção com pences e uma porção sem pences. As porções com pences dos tecidos direcionados de urdidura são unidas uma à outra de modo a proporcionar fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da pré-forma. Uma porção sem pences em um tecido dirigido reforça uma porção com pences na outra. Uma porção dos tecidos direcionados de urdidura pode incluir fibras de

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 20/34

8/18 carbono quebradas esticadas e/ou fibras de carbono convencionais. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser tecidos em um tear equipado com um mecanismo de tomada diferencial. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser simples ou tecidos de múltiplas camadas. O compósito pode ser uma estrutura da janela da aeronave. O compósito pode ser formado por impregnação e cura da pré-forma tecida em um material da matriz.

[0015] Ainda outra modalidade exemplificativa é um método de formação de uma pré-forma tecida tridimensional. O método compreende as etapas de tecelagem de dois ou mais de tecidos direcionados de urdidura. O método também inclui lançar uma primeira porção dos tecidos direcionados de urdidura, e deixar uma segunda porção dos tecidos direcionados de urdidura sem pences. O método inclui juntar as porções com pences dos tecidos direcionados de urdidura de modo a proporcionar fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da pré-forma. O método também inclui reforçar uma porção sem pences em um tecido direcionado com uma porção com pences na outra. Uma porção dos tecidos direcionados de urdidura pode incluir fibras de carbono quebradas esticadas e/ou fibras de carbono convencionais. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser tecidos em um tear equipado com um mecanismo de tomada diferencial. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 21/34

9/18 simples ou tecidos de múltiplas camadas. A pré-forma pode ser uma porção de uma estrutura de janela da aeronave.

[0016] Ainda outra modalidade exemplificativa da presente invenção é um método de formação de um compósito reforçado de fibra, que compreende as etapas de formar um pré-forma tecida tridimensional. O método compreende as etapas de tecer dois ou mais de tecidos direcionados de urdidura. O método também inclui colocar pences em uma primeira porção dos tecidos direcionados de urdidura, e deixar uma segunda porção de tecidos direcionados de urdidura sem pences. O método inclui juntar as porções com pences e sem pences dos tecidos direcionados de urdidura de modo a proporcionar fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da pré-forma. O método também inclui o reforço de uma porção sem pences em um tecido direcionado com uma porção com pences na outra. Uma porção dos tecidos direcionados de urdidura pode incluir fibras de carbono convencional e/ou fibras de carbono quebradas esticadas. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser tecidos em um tear equipado com um mecanismo de tomada diferencial. Os tecidos direcionados de urdidura podem ser simples ou tecidos de múltiplas camadas. O compósito pode ser uma armação da janela da aeronave. O compósito pode ser formado por impregnação e cura da pré-forma de tecido em um material da matriz.

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 22/34

10/18 [0017] As pré-formas da invenção podem ser tecidas usando qualquer padrão conveniente para a fibra enrolada, isto é, camada a camada, através do intertravamento angular de espessura, ortogonal etc. A pré-forma pode ser tecida usando qualquer padrão de entrelaçamento convencional, tal como sarja, liso, cetim etc. Enquanto a fibra de carbono é preferida, a invenção é aplicável para praticamente qualquer outra fibra, incluindo, mas não se limitam àquelas que podem ser quebradas esticadas, por exemplo, fibra de carbono quebrada esticada, vidro.

[0018] As potenciais aplicações para os pré-formas tecidas da invenção incluem qualquer aplicação estrutural que utiliza armações contornadas com uma perna endurecida, tal como as armações de janelas em aeronaves, por exemplo.

[0019] Para uma melhor compreensão da invenção, das suas vantagens operacionais e objetivos específicos alcançados por suas utilizações, é feita referência à respectiva matéria descritiva, em que as modalidades da invenção preferidas, mas, sem limitação, são ilustradas e os desenhos anexos, nos quais os componentes correspondentes são identificados pelos mesmos números de referência.

[0020] Os termos compreendendo e compreendem nesta divulgação podem significar incluindo e inclui ou pode ter o sentido comumente dado para o termo compreendendo ou compreende na Lei de Patentes dos

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 23/34

11/18

Estados Unidos da América. Termos “consistindo essencialmente em”, ou “é constituído essencialmente por” se usado nas reivindicações têm o significado que lhes é atribuído na lei de Patente dos Estados Unidos da América. Outros aspectos da invenção são descritos em, ou são óbvios a partir da (e dentro do escopo da invenção) seguinte divulgação.

Breve Descrição dos Desenhos [0021] Os desenhos anexos, que são incluídos para proporcionar um entendimento adicional da invenção, são incorporados e constituem uma parte desta especificação. Os desenhos aqui apresentados “ilustram diferentes modalidades da invenção e, juntamente com a descrição servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos:

a Figura 1 é um esquema de uma armação da janela da aeronave;

a Figura 2 é uma vista em corte transversal da armação da janela da aeronave mostrada na figura 1 ao longo da linha 2-2;

as Figs. 3 (a) e 3 (b) mostram esquemas de um tecido oval em um sistema de coordenadas cartesiano convencional, e o sistema de coordenadas da armação da janela principal;

a Figura 4 é uma vista esquemática de um tecido oval produzido utilizando tecelagem “direcional”, de acordo com um aspecto da presente invenção;

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 24/34

12/18 as Figs. 5 (a) - (c) mostram as etapas envolvidas na formação de uma pré-forma tecida tridimensional, de acordo com um aspecto da invenção, e a Figura 6 mostra uma etapa envolvida na formação de uma pré-forma tecida tridimensional, de acordo com um aspecto da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas .

[0022] A presente invenção será, agora, descrita mais completamente a seguir com referência aos desenhos anexos, nos quais as modalidades preferidas da invenção são mostradas. Esta invenção pode, contudo, ser incorporada em muitas diferentes formas e não deve ser interpretada como limitada às modalidades ilustradas aqui estabelecidas. Em vez disso, estas modalidades ilustradas são fornecidas para que esta divulgação seja minuciosa e completa, e totalmente transmitirá o escopo da invenção para os versados na técnica.

[0023] Na descrição seguinte, caracteres de referência semelhantes designam partes semelhantes ou correspondentes ao longo das figuras.

[0024] Além disso, na seguinte descrição, entendese que termos como superior, inferior, topo fundo, primeiro, segundo, e semelhantes são as palavras de conveniência e não devem ser interpretadas como termos limitantes.

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 25/34

13/18 [0025] Voltando agora às figuras, a invenção de acordo com uma modalidade é um método de fabricação de uma pré-forma tecida tridimensional para utilização em aplicações de alta resistência, tal como, por exemplo, armações de janela da aeronave, estojos de ventilador de turbina compósitos, anéis de contenção do motor de jato, estrutura de fuselagem de aeronaves ou em anéis de flange para a fixação de naceles de motores de aeronaves. Embora as modalidades preferidas aqui descritas referem-se a uma armação de janela de aeronaves, a presente invenção não está limitada como tal. Por exemplo, as pré-formas tecidas ou métodos aqui descritos podem ser utilizados na fabricação de qualquer uma das estruturas listados acima, ou semelhantes.

[0026] O método de acordo com uma modalidade exemplificativa usa uma técnica de fabricação têxtil única, ou o que é conhecida como “direcionamento de enrolamento.” O termo “direcionamento de enrolamento” se refere a um sistema de tomada diferencial para os fios da urdidura, que direciona os mesmos em uma forma requerida, e permite tecelagem, tecelagem polar ou uma sua combinação para produzir um pré-forma que pode tomar praticamente qualquer forma no plano XY do tecido ou pré-forma. Um exemplo de tal tecido oval direcionado enrolado 30 produzido usando tecelagem “direcionada”, de acordo com um aspecto da presente invenção, é mostrado na figura 3, onde tecido oval 30 pode

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 26/34

14/18 ser plano em um plano, e tem uma forma curva no plano XY. Em tal disposição, cada fio de urdidura ou de fibra 32 pode ter um comprimento de caminho diferente, semelhante às linhas ao redor de uma pista de corrida, enquanto cada fio da trama ou fibra 34 é sempre perpendicular ou ortogonal às bordas do tecido. Isto é para dizer que, em tal tecido, a fibra de urdidura 32 pode ser contínua na direção circunferencial, e a fibra de trama 34 é sempre orientada na direção radial, em relação ao raio de curvatura local.

[0027] Esta técnica pode ser utilizada, de acordo com uma modalidade exemplificativa, para fabricar uma armação de janela compósita 10, tal como o descrito com referência à figura 1, que inclui recursos como uma perna vertical 20 e um “joggle” opcional 15.

[0028] O método de acordo com esta modalidade utiliza dois tecidos separadamente tecidos 22, 24, cada um dos quais tem uma porção sem pences 26 e uma porção com pences 28, tal como representado na figura 5 (a), por exemplo. Um tecido 24 pode ser projetado para levar mais ou menos a forma oval plana do corpo principal da armação da janela 10 sem pences nessa área. O outro tecido 22 pode ser projetado de maneira a ter a forma de cone oval da perna vertical sem pences. Quando dois tecidos 22, 24 são combinados, a porção sem pences 26 de cada tecido reforça a porção com pences 28 do outro, por exemplo, como pode ser visto na figura 5 (b). A

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 27/34

15/18 pré-forma 35 resultante, tal como o representado na figura 5 (c), terá alguma fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da armação 10.

[0029] Para a pré-forma mostrada na figura 5 (c), ambos os tecidos 22, 24 podem ser tecidos por toda a largura da armação 10. Isso produz um componente com espessura uniforme. Deve, no entanto, ser óbvio para uma pessoa versada na técnica que qualquer um destes tecidos pode ser tecido de modo a incluir apenas uma porção sem pences 26. Em tal caso, a porção da armação da janela 10 que é construída a partir da porção 26 sem pences do tecido de largura total não será tão espessa quanto a porção que é fabricada pela combinação da porção com pences do tecido de largura total e o tecido sem pences de largura parcial.

[0030] A pré-forma, de acordo com esta modalidade exemplificativa, pode ser de uma ou de várias camadas. Por exemplo, múltiplas camadas contínuas de tecido direcionado 30 ou 35 podem ser colocadas no topo de outro para construir a espessura desejada para um pré-forma laminado 40, tal como o representado na figura 6. As camadas adicionais de tecido com fibras orientadas em direções fora do eixo (em relação ao raio de curvatura local) podem ser intercaladas entre as camadas de tecido direcionadas, se a força adicional e/ou rigidez são necessários. Alternativamente, o tecido

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 28/34

16/18 direcional pode ser tecido como um tecido de múltiplas camadas em que duas ou mais camadas do tecido de múltiplas camadas são integralmente presas por um ou mais fios de urdidura e/ou de trama em um padrão desejado. O tecido pode ser tecido usando qualquer padrão conveniente para a fibra de urdidura, isto é, camada a camada, através do intertravamento angular de espessura, ortogonal etc. O tecido em si pode ser tecido usando qualquer padrão de entrelaçamento convencional, tal como liso, sarja, cetim etc. Embora a fibra de carbono seja preferida, a invenção pode ser aplicável a praticamente qualquer outra fibra, incluindo, mas não se limita àquelas que podem ser quebradas esticadas. Por exemplo, fibras de carbono quebradas esticadas (SBCF) podem ser usadas como fibras circunferenciais em regiões selecionadas da pré-forma, se necessário.

[0031] A tecelagem direcional de acordo com este método pode ser realizada em um tear que usa um mecanismo de tomada diferencial programável para produzir a forma oval desejada da armação da janela. No tecido direcional 30, a fibra de urdidura pode ser contínua na direção circunferencial e a fibra de trama é sempre orientada na direção radial, em relação ao raio local de curvatura.

[0032] Embora seja presentemente previsto que nenhuma ferramenta adicional é necessária para conformar ou

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 29/34

17/18 moldar o tecido para a forma tridimensional desejada, ferramentas adicionais podem ser utilizadas se necessário tais como, por exemplo, uma ferramenta de formação e/ou um dispositivo de compressão. Após o tecido ser moldado para tomar a forma tridimensional desejada, a pré-forma 35 pode ser processada em um compósito usando um método de infusão de resina convencional, tal como moldagem por transferência de resina. Por exemplo, a pré-forma de acordo com uma modalidade pode ser processada em uma armação de janela de aeronave 10, como mostrado na figura 1. A armação 10 compreende pré-formas tecidas descritas nas modalidades da seção anterior.

[0033] As pré-formas da presente invenção podem ser tecidas usando qualquer padrão conveniente para a fibra de urdidura, isto é, camada a camada, através do intertravamento angular de espessura, ortogonal etc. Enquanto fibra de carbono é preferida, a invenção pode ser aplicável a praticamente qualquer outro tipo de fibra, por exemplo, carbono, náilon, rayon, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster e os fios de metal ou fibras.

[0034] O tecido direcionado enrolado da presente invenção pode ser feito a partir de materiais tais como, por exemplo, carbono, náilon, rayon, poliéster, fibra de vidro, algodão, vidro, cerâmica, aramida e polietileno, ou qualquer outro material conhecido na técnica.

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 30/34

18/18 [0035] A estrutura final pode ser impregnada com um material da matriz, tais como, por exemplo, epóxi, bismaleimida, poliéster, éster de vinilo, cerâmica, e carbono, utilizando métodos de impregnação por resina, tais como moldagem por transferência de resina ou filtração de vapor química, formando, assim, uma estrutura compósita tridimensional.

[0036] As aplicações potenciais para a pré-forma tecida da presente invenção incluem qualquer aplicação estrutural que utiliza uma estrutura de contorno com uma perna endurecida, embora uma estrutura de janela de aeronave seja descrita como um exemplo aqui.

[0037] Embora modalidades preferidas da presente invenção e modificações da mesma tenham sido descritas em detalhes, deve ser entendido que esta invenção não está limitada a esta modalidade precisa e modificações, e que outras modificações e variações podem ser efetuadas por uma pessoa versada na técnica sem se afastar do espírito e do escopo da invenção como definido pelas Reivindicações anexas.

Claims

1. Pré-forma tecida tridimensional (35) compreendendo:

uma pluralidade de tecidos direcionados de urdidura (22, 24) caracterizada pelo fato de que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24), compreendem uma porção sem pences (2 6) e uma porção com pences (28).

2. Pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as porções com pences (28) dos referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) são unidas umas às outras de modo a proporcionar fibra contínua nas direções circunferencial e radial de todas as porções da referida pré-forma (35).

3. Pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que uma parte dos referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) compreende fibras de carbono convencionais e/ou fibras de carbono quebradas esticadas.

4. Pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que uma parte sem pences (26) em um tecido direcional reforça uma parte com pences (28) na outra.

5. Pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende ainda uma ou mais camadas de tecido com fibras orientadas em

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 8/34

2/6

direções fora do eixo intercaladas entre a pluralidade de tecidos direci onados de urdidura (22, 24); e/ou em que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) são tecidos em um tear equipado com um

mecanismo de tomada diferencial;

e/ou em que pelo menos um tecido direcionado de urdidura é um tecido de múltiplas camadas;

e/ou em que um padrão de fibras de urdidura no referido tecido direcionado de urdidura é um padrão selecionado dentre o grupo que consiste em camada a camada, ortogonal e intertravamento de ângulo.

6. Pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) são formados por entrelaçamento de uma pluralidade de fios de urdidura (32) e de trama (34) de urdidura ou fibras, os referidos fios de urdidura (32) e trama (34) de urdidura ou fibras sendo selecionados entre o grupo constituído por carbono, SBCF, náilon, rayon, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster e fios de metal ou fibras.

7. Compósito reforçado de fibra caracterizado pelo fato de que compreende uma pré-forma tecida tridimensional (35) como definida na reivindicação 1 e um material de matriz;

em que o referido compósito é uma porção de uma armação de janela;

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 9/34

3/6 e/ou em que o referido compósito é uma porção de uma armação de janela de aeronave.

8. Compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o referido material de matriz é uma resina e o referido compósito é formado a partir de um processo selecionado a partir do grupo que consiste em moldagem por transferência de resina e infiltração de vapor químico;

e/ou em que o referido material de matriz é selecionado a partir do grupo que consiste em epóxi, bismaleimida, poliéster, éster de vinil, cerâmica e carbono.

9. Método de formação de uma pré-forma tecida

tridimensional (35), conforme definida na reivindicação 1, sendo o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: tecer uma pluralidade de tecidos direcionados de

urdidura (22, 24);

colocar pences em uma primeira porção dos tecidos direcionados de urdidura (22, 24); e deixar uma segunda parte dos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) sem pences.

10. Método de formação de uma pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa de juntar as porções com pences (28) dos referidos tecidos

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 10/34

4/6 direcionados de urdidura (22, 24) de modo a proporcionar fibra contínua nas direções circunferenciais e radiais de todas as porções da referida pré-forma (35);

e/ou compreende ainda a etapa de reforçar uma porção sem pences (26) em um tecido direcional com uma porção com pences (28) na outra.

11. Método de formação de uma pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) compreendem fibras de carbono convencional e/ou fibras de carbono quebradas esticadas;

e/ou compreendendo ainda a etapa de intercalar entre a pluralidade de tecidos direcionados de urdidura (22, 24) uma ou mais camadas de tecido com fibras orientadas em direções fora do eixo;

e/ou em que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) são tecidos em um tear equipado com um mecanismo de tomada diferencial;

e/ou em que pelo menos um tecido de urdidura direcional é um tecido de múltiplas camadas;

e/ou em que os referidos tecidos direcionados de urdidura (22, 24) são formados através do entrelaçamento de uma pluralidade de fios de urdidura (32) e trama de uridina (34) ou fibras, os referidos fios de urdidura (32) e trama

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 11/34

5/6 de uridina (34) ou fibras sendo selecionados entre o grupo constituído por carbono, SBCF, náilon, rayon, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster e os fios de metal ou fibras.

12. Método de formação de uma pré-forma tecida tridimensional (35), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um padrão de fibras de urdidura no referido tecido direcionado de urdidura é um padrão selecionado entre o grupo que consiste em camada a camada, ortogonal, e intertravamento de ângulo.

13. Método de formação de compósito reforçado de fibra, conforme definido na reivindicação 7, sendo o método caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:

formar uma pré-forma tecida tridimensional (35) como definida na reivindicação 9, e impregnar a referida pré-forma (35) em um material de matriz.

14. Método de formação de compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o referido compósito é uma parte de uma armação de janela;

e/ou em que o referido compósito é uma parte de uma armação de janela de aeronave.

15. Método de formação de compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de

Petição 870190102623, de 11/10/2019, pág. 12/34

6/6 que o referido material de matriz é uma resina, e o referido compósito é formado a partir de um processo selecionado a partir do grupo que consiste em moldagem por transferência de resina e infiltração de vapor químico;