BR112012027519B1

BR112012027519B1 - Processo para produção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco

Info

Publication number: BR112012027519B1
Application number: BR112012027519-4A
Authority: BR
Inventors: Ralph Arnold; Fred Eisenbeiß
Original assignee: Premium Aerotec Gmbh
Priority date: 2010-04-29
Filing date: 2011-04-23
Publication date: 2021-04-06
Also published as: CA2797592C; WO2011134459A2; ES2491692T3; EP2563572A2; DE102010018726A1; RU2568724C2; CA2797592A1; US9193114B2; DE102010018726B4; US20130036595A1; BR112012027519A2; RU2012150981A; EP2563572B1; WO2011134459A3

Abstract

processo para produção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco. a presente invenção refere-se a um processo para produzir um componente, que compreende pelo menos um perfil oco (14) e que é feito de um material compostos de fibra, e apresenta os seguintes passos: a) produção de uma peça bruta de componente (1) do material composto de fibra; b) tratamento térmico da peça bruta de componente (1); c) fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) com, em cada caso, um tampão (2; 3); d) teste da peça bruta de componente (1) tratado termicamente, por meio de ultrassom, de acordo com um processo do teste de material não destrutivo; e) trabalho mecânico na peça bruta de componente (1), para obter o componente acabado; f) remoção dos tampões (2, 3); sendo que o respectivo tampão (2, 3) consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo. o passo do trabalho mecânico também pode ser realizado imediatamente depois de fechamento das extremidades abertas, sendo que, depois, o componente acabado é submetido ao teste de material não destrutivo.

Description

PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE DOTADO DE PELO MENOS UM PERFIL OCO

Área Técnica

[001] A presente invenção refere-se a um processo para produ ção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco de um material composto de fibra.

Estado da Técnica

[002] Durante a usinagem nos painéis da fuselagem de avião de plástico reforçado com fibras de carbono, formam-se impurezas pelos passos de usinagem, tais como, por exemplo, esmerilhamento ou fre-sagem e pelo processo de corte por jato de água, pelas aparas e agentes abrasivos. Essas impurezas penetram, particularmente, nos espaços vazios de perfis ocos, que são formados sobre o painel da fuselagem de avião, por exemplo, por chamadas stringer [longarinas]. Uma limpeza e secagem dessa stringer, depois da usinagem mecânica dessa peça em bruto de componente de um painel de fuselagem de avião determina dispêndio de tempo e altos custos. Portanto, deve ser tentado fechar e vedar as extremidades abertas desses espaços vazios, antes do passo da usinagem mecânica.

[003] Quando essa vedação ocorre depois do tratamento térmico da peça em bruto de componente, portanto, quando, por exemplo, o mesmo é retirado da autoclave, então, nos materiais até agora conhecidos para esse fim, para tampões de fecho para vedação das extremidades abertas do perfil oco, apresentam-se problemas ao testar a peça bruta de componente por meio de ultrassom, depois do tratamento térmico, uma vez que o limite entre a parede de componente e o tampão não possibilita um reflexo de ultrassom eficiente. O material, que se encontra à disposição até agora para esses tampões, absorveu o ultrassom. Para poder realizar um teste de material seguro da peça em bruto de componente, até agora era necessário, portanto, introduzir em um passo de manuseio adicional, introduzir os tampões, depois do passo de teste de material por meio de ultrassom, nas extremidades abertas do perfil oco. Isso exigia alta complexidade de usinagem. Descrição da Invenção

[004] A tarefa da invenção, portanto, indicar um processo de acordo com a espécie, que possibilita sem um manuseio adicional da peça em bruto de componente, um fechamento das aberturas abertas do perfil oco com, em cd caso, um tampão, sem que, com isso, seja prejudicado o teste de material não destrutivo, da peça em bruto do componente por meio de ultrassom.

[005] Além disso, é uma tarefa da presente invenção indicar um tampão apropriado para esse tipo de processo.

[006] A tarefa voltada para o processo para produção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco, de um material composto de fibra, é solucionada por um processo com os passos:

a) produção de uma peça bruta de componente de um material composto de fibra;
b) tratamento térmico da peça bruta de componente;
c) fechamento das extremidades abertas do perfil oco com, em cada caso, um tampão;
d) teste da peça bruta de componente por meio de ultrassom, tratado termicamente, de acordo com um processo do teste de material não destrutivo;
e) usinagem mecânica na peça bruta de componente, para obter o componente acabado;
f) remoção dos tampões;

sendo que o respectivo tampão consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo.

[007] O passo da usinagem mecânica, alternativamente, também pode ser realizado imediatamente depois do fechamento das extremidades abertas, sendo que, então, o componente acabado é submetido ao teste de material não destrutivo.

[008] Como, consequentemente, a sequência dos passos d) e e) pode ser trocada, a tarefa referente ao processo também é solucionada, alternativamente, por um processo com os passos:

a) produção de uma peça bruta de componente (1) de um material composto de fibra;
b) tratamento térmico da peça bruta de componente (1);
c) fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14), com, em cada caso, um tampão (2, 3);
d’) usinagem mecânica da peça bruta de componente (1), para obter o componente acabado;
e’) teste do componente acabado pro meio de ultrassom, de acordo com um processo do teste de material não destrutivo;
f) remoção dos tampões (2, 3);

sendo que o respectivo tampão (2, 3) consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo. Vantagens

[009] O uso de acordo com a invenção de um tampão de um ma terial refletor de ultrassom, tal como uma espuma de poros fechados, sendo que o tampão apresenta esse material refletor de ultrassom pelo menos em seu perímetro externo ou até mesmo consiste, substancialmente, completamente nesse material, possibilita montar o ou os tampões já depois do tratamento térmico da peça bruta de componente. Nesse momento, a peça bruta de componente precisa ser retirada manualmente da autoclave ou de um dispositivo de aquecimento correspondente e núcleos de moldagem precisam ser removidos manualmente. A propósito desse manuseio manual da peça bruta de componente, não é muito complexo introduzir tampões adaptados em seu contorno externo ao contorno interno do perfil oco nas extremidades abertas do perfil oco e, assim, fechar as mesmas. Depois, pode ser prosseguido a usinagem da peça bruta de componente com o teste da peça bruta de componente tratado termicamente por meio de ultrassom, de acordo com um processo do teste de material não destrutivo. As propriedades de acordo com a invenção do tampão aqui usado garantem que as vibrações de ultrassom não sejam absorvidas pelo tampão, mas refletidas pela superfície do mesmo, de modo que o limite de material entre o material de parede da peça bruta de componente e o material de tampão para o aparelho de medição de ultrassom, usado para teste de material, é nitidamente visível. Essas vantagens não podem ser obtidas com tampões de espuma elástica ou macia. Só pelo uso dos tampões pleiteados, é possível realizar os passos de processo na sequência pleiteada e economizar um passo de manuseio adicional.

[010] O tampão de acordo com a invenção fecha hermeticamente a extremidade aberta do perfil oco e impede, assim, uma penetração de pó, água e outros corpos estranhos durante o passo da usinagem mecânica da peça bruta de componente. Esses tampões de acordo com a invenção podem ser novamente retirados, sem problemas e livres de resíduos, das extremidades abertas do perfil oco, depois da usinagem mecânica.

[011] Outras características de configuração preferidas e vantajo sas do processo de acordo com a invenção são objeto das concretizações.

[012] De preferência, a espuma do tampão está formada de polietileno ou ele apresenta o mesmo predominantemente. Ensaios do inventor mostraram que espuma de polietileno é particularmente apropriada para realização do processo de acordo com a invenção.

[013] Também é vantajoso quando a espuma do tampão apre senta uma densidade de, no máximo, 30 kg/m3, de preferência, entre 10 kg/m3 e 20 kg/m3, de modo particularmente preferido, abaixo de 18 kg/m3, de modo especialmente preferido, 15 kg/m3. Espumas com essa densidade são particularmente apropriadas para realização do processo de acordo com a invenção e garantem de modo especial a reflexão desejada das ondas de ultrassom nas superfícies de contato, a um alto efeito de vedação, obtenível simultaneamente.

[014] Também é particularmente vantajoso quando a espuma do tampão apresenta um tamanho de poros de, no máximo, 2 mm, de preferência, entre 0,3 mm e 1,5 mm, de modo particularmente preferido, entre 0,6 mm e 1,2 mm. Esses tamanhos de poros garantem, por um lado, uma alta solidez da espuma, mas, por outro lado, também a capacidade de reflexão da superfície de tampão para vibrações de ultrassom.

[015] O processo é vantajoso quando o material composto de fi bra é plástico reforçado com fibras de carbono.

[016] O processo de acordo com a invenção é particularmente apropriado quando a usinagem mecânica da peça bruta de componente compreende uma usinagem com levantamento de aparas, tal como, por exemplo, serrar, fresar, esmerilhar, aplainar e/ou uma usinagem cortante, tal como, por exemplo, corte por jato de água. Nesse método de usinagem, ocorrem impurezas particularmente fortes, cuja entrada nos perfis ocos é impedida pela instalação de tampão de acordo com a invenção.

[017] Para realização do processo de acordo com a invenção, é particularmente apropriado um tampão que consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo.

[018] Esse tampão apresenta de preferência, as propriedades de material já citadas acima em relação ao processo.

[019] Exemplos de modalidade da invenção com detalhes de configuração adicionais e outras vantagens estão descritos e explicados mais detalhadamente, a seguir, sob referência aos desenhos anexos.

Breve Descrição dos Desenhos

[020] Mostra:

[021] Figura 1 uma peça bruta de componente de um plástico reforçado com fibras de carbono, com um perfil oco, que na extremidade aberta, visível na figura, está fechado com um tampão de acordo com a invenção.

Descrição de Exemplos de Modalidade Preferidos

[022] A figura 1 mostra, simplificadamente, em representação em perspectiva uma peça bruta de componente 1 para um componente de um material composto de fibra. No caso representado, o mesmo é um painel de uma fuselagem de avião de plástico reforçado com fibras de carbono. A peça bruta de componente apresenta um elemento de superfície 10, que posteriormente forma uma parte da película de fuselagem do avião. Sobre o elemento de superfície 10 está inserido sobre o lado superior do mesmo (o futuro lado interno da fuselagem), uma lon-garina 12 abaulada em secção transversal, um chamado stringer ôme-ga e conectada com o elemento de superfície 10. O elemento de superfície 10 e a longarina 12 são submetidos, depois da conexão, portanto depois da produção da peça bruta de componente 1 do material composto de fibra, a um tratamento térmico. Esse tratamento térmico dá-se, de preferência, sob influência de subpressão, para remover do material gases formados no plástico durante o endurecimento e, assim, impedir a formação de inclusões de gás no material. Um tratamento térmico usual ocorre, por exemplo, em uma autoclave.

[023] Depois de concluído o passo do tratamento térmico da peça bruta de componente 1, o elemento de superfície 10 e a longarina 12 estão conectados fixamente um ao outro, de modo que a longarina 12 forma, junto com a seção adjacente ao mesmo do elemento de superfície 10 um perfil oco 14, que está aberto em suas duas extremidades 16, 18.

[024] Quando a peça bruta de componente 1 é retirada do dispositivo para tratamento térmico então primeiramente devem ser removidos manualmente núcleos de moldação. Subsequentemente, a peça bruta de componente 1 é alimentada a um processo de processamento adicional, no qual a peça bruta de componente 1 tratada termicamente é submetida primeiramente a um teste de material não destrutivo por meio de ultrassom. Depois, dá-se uma usinagem mecânica da peça bruta de componente 1 sendo que a peça bruta de componente é recordada para a medida necessária do componente a ser produzido, e sendo que as bordas de corte são lixadas.

[025] Mas, antes de começar esse processo de processamento adicional, no momento em que a peça bruta de componente 1 tiver sido retirada do dispositivo para o tratamento térmico e os núcleos de moldação tiverem sido removidos, é inserido hermeticamente, em cada caso, um tampão 2, 3 de uma espuma de poros fechados particularmente, de uma espuma que é macia e flexível como um material de espuma, nas aberturas do perfil oco 14, formadas nas extremidades abertas 16, 18, de modo que o perfil oco 14 está completamente fechado e nem corpos estranhos, nem qualquer líquido podem entrar no perfil oco 14.

[026] O respectivo tampão 2, 3 está formado completamente de uma espuma de poros fechados ou ele possui um núcleo, que está circundado com a espuma de poros fechados, de modo que a espuma de poros fechados forma o perímetro externo do tampão 2, 3. A pro-priedade de poros fechados da espuma assegura que as ondas de ultrassom, que foram emitidas no teste de material não destrutivo pelo aparelho de teste correspondente, não podem entrar na espuma do tampão 2, 3 e ali ser absorvidas, mas são refletidas na superfície da mesma. Desse modo, é possível obter no teste de material não destrutivo, por meio de ultrassom, não só um sinal de reflexo claro do ultrassom na parede da peça bruta de componente, mas também obter um sinal de reflexo no lado posterior da parede, portanto, na superfície de contato entre a parede da peça bruta de componente 1 e a superfície do tampão 2, 3.

[027] Durante o processo de usinagem mecânica da peça bruta de componente 1, os tampões 2, 3 asseguram que nem aparas ou raspaduras, que se formam pela usinagem mecânica da peça bruta de componente 1, nem água nem outros líquidos usados no corte da peça bruta de componente 1 possam penetrar no interior do perfil oco 14. Desse modo, em relação ao modo de processamento convencional, no qual o perfil oco permanece aberto, é economizado um passo de limpeza e secagem do componente acabado. Depois de concluído a usinagem mecânica da peça bruta de componente 1, os tampões 2, 3 são removidos e o componente acabado obtido pode ser alimentado a um processamento adicional, por exemplo, um envernizamento.

[028] A sequência dos passos descrita no exemplo do teste de material não destrutivo e da usinagem mecânica não é obrigatória; a usinagem mecânica também pode dar-se antes do teste de material não destrutivo. É essencial que as aberturas da peça bruta de componente 1 estejam fechadas no momento da usinagem mecânica, com os tampões 2, 3, que depois também permanecem nas aberturas no teste de material não destrutivo.

[029] Sinais de referência nas concretizações, na descrição e nos desenhos servem apenas para um melhor entendimento da invenção e não devem limitar o alcance da proteção.
LISTAGEM DE REFERÊNCIA
Designam:
1 peça bruta de componente
2 tampão
3 tampão
10 elemento de superfície
12 longarina
14 perfil oco
16 extremidade aberta do perfil oco
18 extremidade aberta do perfil oco

Claims

Processo para produção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco (14) de um material composto de fibra, caracterizado pelo fato de que compreende os passos
- a) produção de uma peça bruta de componente (1) do material composto de fibra;
- b) tratamento térmico da peça bruta de componente (1);
- c) fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) com, em cada caso, um tampão (2, 3);
- d) teste da peça bruta de componente (1) tratada termica-mente por meio de ultrassom segundo um processo do teste de material não destrutivo;
- e) usinagem mecânica da peça bruta de componente (1), para obter o componente acabado;
- f) remoção dos tampões (2, 3);
sendo que o respectivo tampão (2, 3) consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo.
Processo para produção de um componente dotado de pelo menos um perfil oco (14) de um material composto de fibra, caracterizado pelo fato de que compreende os passos
- a) produção de uma peça bruta de componente (1) do material composto de fibra;
- b) tratamento térmico da peça bruta de componente (1);
- c) fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) com, em cada caso, um tampão (2, 3);
- d’) usinagem mecânica da peça bruta de componente (1), para obter o componente acabado;
- e’) teste do componente acabado por meio de ultrassom segundo um processo do teste de material não destrutivo;
- f) remoção dos tampões (2, 3);
sendo que o respectivo tampão (2, 3) consiste em uma espuma de poros fechados ou apresenta a mesma pelo menos em seu perímetro externo.
Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) ocorre no passo c) com um tampão (2, 3), cuja espuma está formada de polietileno ou apresenta predominantemente o mesmo.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) ocorre no passo c) com um tampão (2, 3), cuja espuma apresenta uma densidade de, no máximo, 30 kg/m3, de preferência, entre 10 kg/m3 e 20 kg/m3, de modo particularmente preferido, abaixo de 18 kg/m3, de modo especialmente preferido, 15 kg/m3.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o fechamento das extremidades abertas (16, 18) do perfil oco (14) ocorre no passo c) com um tampão (2, 3), cuja espuma apresenta um tamanho de poros de, no máximo, 2 mm, de preferência, entre 0,3 mm e 1,5 mm, de modo particularmente preferido, entre 0,6 mm e 1,2 mm.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material composto de fibra é plástico reforçado com fibras de carbono.
Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a usinagem mecânica da peça bruta de componente (1) é uma usinagem com levantamento de aparas, tal como, por exemplo, serrar, fresar, esmerilhar e/ou uma usina-gem cortante, tal como, por exemplo, corte com jato de água.