BR112015017742B1

BR112015017742B1 - método e aparelho para retrabalhar uma área de uma estrutura compósita

Info

Publication number: BR112015017742B1
Application number: BR112015017742-5A
Authority: BR
Inventors: Dennis J. Hanks; Jack A. Woods
Original assignee: The Boeing Company
Priority date: 2013-02-07
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2020-11-10
Also published as: KR101988470B1; US20140216634A1; CA2898023C; CN104918774A; EP2953786B1; JP6452628B2; TR201807804T4; BR112015017742A2; CN104918774B; KR20150115795A; WO2014123646A1; JP2016506885A; US9579873B2; ES2678097T3; EP2953786A1; CA2898023A1; PT2953786T

Abstract

MÉTODO E APARELHO PARA RETRABALHAR UMA ÁREA DE UMA ESTRUTURA COMPÓSITA. Uma área de uma estrutura compósita é retrabalhada de um lado da estrutura usando infusão de resina de um remendo de fibra seca. Ar aprisionado e resina em excesso são removidos do remendo durante o processo de infusão inserindo um dispositivo de vácuo no remendo, e forçando a resina da área pelo dispositivo de vácuo.

Description

1. Campo da Invenção:

[001] A descrição presente refere-se geralmente a equipamento e processos para retrabalhar e/ou reforçar estruturas, especialmente compósitos, e lida mais particularmente com um método e aparelho para retrabalhar estruturas de um lado da mesma.

2. Fundamento da Técnica:

[002] Estruturas compósitas às vezes têm áreas localizadas contendo uma ou mais inconsistências que podem requerer retrabalho a fim de trazer a estrutura dentro de tolerâncias de projeto, ou reforçar a área.

[003] Uma técnica para retrabalhar áreas localizadas de estruturas envolve prender mecanicamente um remendo sobre a área, porém prendedores podem aumentar peso e/ou arrasto de aeronave na aeronave, e pode ser esteticamente indesejável em algumas aplicações.

[004] Semelhantemente, remendos de retrabalho unidos também podem exigir o uso de prendedores mecânicos para prover caminhos de carga secundários formando um mecanismo de captura para limitar o crescimento de uma inconsistência.

[005] Ainda outra técnica para retrabalhar estruturas, chamada uma técnica de deposição úmida, envolve manipulação de camadas úmidas de com reforço de fibra, tal como um tecido-tecido ou tricotado, e aplicar resina úmida às camadas quando elas são postas para cima. A técnica de deposição úmida pode resultar em aprisionamento de ar dentro do remendo, que pode formar porosidades indesejáveis na área retrabalhada. Estas porosidades podem ter um efeito indesejável na área retrabalhada e pode fazer difícil verificar que uma área retrabalhada satisfaz especificações. A técnica de deposição úmida também pode ser laboriosa, exige os técnicos de conserto estarem em proximidade com resina úmida, e pode requerer atividade de limpeza excessiva.

[006] Em algumas aplicações, os problemas discutidos acima podem ser evitados empregando infusão de resina de um remendo de pré-forma de fibra seca. Depois de colocar uma pré-forma de fibra seca sobre uma estrutura tal como uma película em faixa, resina é infundida na pré-forma de fibra do lado exterior da película, enquanto resina em excesso está sendo tirada fora da pré-forma do lado interno da película. Esta técnica, enquanto efetiva, requer acesso físico a ambos os lados da estrutura, por exemplo, aos lados interno e externo de uma película. Consequentemente, esta técnica pode não ser satisfatória para uso em aplicações onde um lado da estrutura é difícil ou impossível de acessar.

[007] Por conseguinte, há uma necessidade por um método e aparelho para retrabalhar estruturas, especialmente compósitas, que reduzem ou eliminam porosidades devido a aprisionamento de ar. Também há uma necessidade por um método e aparelho como descrito acima que pode ser adaptado para uso em aplicações onde acesso a só um lado da estrutura é possível.

SUMÁRIO

[008] As modalidades descritas proveem um método e aparelho para retrabalhar estruturas usando infusão de resina de um remendo de pré-forma de fibra seca que pode ser instalado e infundido de só um lado da estrutura, tal como do exterior de uma película de aeronave. Áreas de alta pressão dentro do remendo durante o processo de infusão de resina são eliminadas substancialmente, por esse meio evitando aprisionamento de ar e porosidades relacionadas em área retrabalhada. As modalidades reduzem trabalho, evitam a necessidade por contato de humano com resinas úmidas e permitem retrabalho de membros estruturais compósitos portadores de carga. O método descrito pode ser implementado usando infusão de resina de pressão atmosférica controlada, permitindo às propriedades da estrutura serem otimizadas.

[009] De acordo com uma modalidade descrita, um método é provido de retrabalhar uma área de uma estrutura. O método compreende colocar um remendo sobre a estrutura, inserir uma fonte de vácuo no remendo de um lado exterior do remendo, e usar a fonte de vácuo para criar uma área de pressão muito baixa fazendo a resina de pressão mais alta entrante fluir pelo remendo a um lado interno do remendo. O remendo pode ser um remendo de fibra seca. O método pode adicionalmente compreender colocar uma bolsa de vácuo sobre o lado exterior do remendo, evacuar a bolsa por esse meio compactando o remendo de fibra seca, e então infundir o remendo com resina fluindo resina no remendo do lado exterior disso. O método também pode incluir remover a fonte de vácuo do remendo depois que o remendo foi infundido com resina. O método pode adicionalmente compreender formar um chanfro parcialmente pela espessura da estrutura, e colocar o remendo sobre a estrutura inclui colocar o lado interno do remendo contra um fundo do chanfro. Inserir a fonte de vácuo inclui inserir uma agulha oca abaixo pela parte mais grossa do remendo de fibra para substancialmente o fundo do chanfro. Inserir a fonte de vácuo adicionalmente inclui inserir a agulha oca pela bolsa de vácuo, e formar uma vedação substancialmente estanque a vácuo entre a agulha oca e a bolsa de vácuo. Remover a fonte de vácuo do remendo de fibra inclui retirar a agulha oca do remendo de fibra e da bolsa de vácuo, e vedar um furo na bolsa de vácuo resultando de penetração da bolsa de vácuo pela agulha. O método pode adicionalmente compreender compactar o remendo de resina infundida depois que a agulha foi retirada do remendo de fibra, e a bolsa foi vedada, evacuando a bolsa de vácuo. Infundir o remendo com resina é executado usando pressão de resina diferencial. Fluir resina no remendo de fibra do lado exterior dela inclui colocar um tubo de distribuição de resina no lado exterior do remendo de fibra em baixo da bolsa de vácuo, e prover resina para o tubo de distribuição de resina.

[0010] De acordo com outra modalidade descrita, um método é provido de retrabalhar uma área de uma estrutura, compreendendo formar um chanfro parcialmente por uma espessura da estrutura, fabricar um remendo de fibra seca tendo um lado interno e um lado externo, e instalar o remendo dentro do chanfro, incluindo colocar o lado interno do remendo contra a estrutura a um fundo do chanfro. O método também inclui instalar uma bolsa de vácuo sobre o remendo de fibra, inserir um dispositivo de vácuo do lado exterior do remendo pelo remendo, evacuar a bolsa por esse meio compactando o remendo de fibra seca, e então infundir o remendo com resina, e usar o dispositivo de vácuo para forçar resina pelo remendo para o lado interno do remendo. O método adicionalmente inclui remover o dispositivo de vácuo do remendo depois que o remendo foi infundido com resina. Inserir o dispositivo de vácuo pelo remendo inclui inserir uma agulha oca pela bolsa de vácuo e o remendo até que uma ponta da agulha de vácuo tenha penetrado substancialmente uma parte mais grossa do remendo. O método pode adicionalmente compreender formar uma vedação substancialmente estanque a vácuo entre a bolsa de vácuo e a agulha de vácuo, e retirar a agulha de vácuo do remendo e da bolsa depois que o remendo foi infundido com resina. O método também pode compreender vedar um furo na bolsa de vácuo resultando de retirada da agulha de vácuo da bolsa de vácuo. Infundir o remendo com resina é executado introduzindo resina sob pressão atmosférica controlada no lado exterior do remendo. Introduzir a resina inclui colocar um tubo de envoltura espiral ao redor da periferia do lado exterior do remendo, e acoplar o tubo de envoltura espiral com um reservatório de resina adaptado para prover resina ao tubo de envoltura espiral à pressão atmosférica parcial. O método pode adicionalmente compreender remover resina em excesso do remendo pela extremidade da agulha oca.

[0011] De acordo com ainda outra modalidade, é provido um método para retrabalhar uma área da estrutura compósita de só um lado da mesma. O método compreende formar um chanfro em um lado da estrutura compósita, instalar um remendo de fibra no chanfro, incluindo colocar um lado interno do remendo em contato com a estrutura, instalar uma bolsa de vácuo sobre o remendo, e inserir uma agulha oca pela bolsa de vácuo e abaixo no remendo até que uma ponta da agulha esteja perto do lado interno do remendo. O método adicionalmente compreende formar uma vedação entre a agulha oca e a bolsa de vácuo, acoplar a agulha oca com um reservatório de vácuo, infundir o remendo com resina fluindo resina no lado exterior do remendo, usar a agulha oca e o reservatório de vácuo para forçar a resina ao lado interno do remendo de fibra, e remover resina em excesso no remendo de fibra pela agulha oca. O método também compreende remover a agulha oca do remendo depois que o remendo foi infundido com resina. O remendo pode ter uma área de espessura máxima. Inserir a agulha oca é executado passando uma ponta da agulha oca pela área de espessura máxima do remendo de fibra. O método adicionalmente compreende retirar a agulha oca do remendo e da bolsa de vácuo, e vedar um furo na bolsa de vácuo resultando da retirada da agulha oca da bolsa de vácuo. Fluir resina no lado exterior do remendo e usar a agulha oca e forçar a resina de reservatório de vácuo para o lado interno do remendo de fibra pode ser executado usando infusão de resina de pressão atmosférica parcial controlada.

[0012] De acordo com uma modalidade adicional, um aparelho é provido para retrabalhar uma área de uma estrutura compósita usando infusão de resina de um remendo de fibra seca tendo lados interno e externo. O aparelho compreende uma bolsa de vácuo adaptada para ser colocada sobre o lado exterior do remendo para compactar o remendo, e uma agulha oca atravessando a bolsa de vácuo e adaptada para se estender abaixo por uma espessura do remendo. O aparelho também compreende uma vedação a vácuo entre a agulha oca e a bolsa de vácuo, e uma linha de vácuo acoplada com a agulha oca para gerar um vácuo no lado interno do remendo. O aparelho pode adicionalmente compreender um reservatório de resina para prover resina ao lado exterior do remendo a uma pressão atmosférica parcial controlada, e uma fonte de vácuo acoplada com a agulha oca para gerai' um vácuo no lado interno do remendo e forçar resina em excesso para longe do remendo.

[0013] Em resumo, de acordo com um aspecto da invenção é provido um método para retrabalhar uma área de uma estrutura, incluindo, colocar um remendo sobre a estrutura; inserir uma fonte de vácuo no remendo de um lado exterior do remendo; e usar a fonte de vácuo para forçar resina pelo remendo para um lado interno do remendo.

[0014] Vantajosamente, o método em que colocar um remendo sobre a estrutura inclui colocar um remendo de fibra seca sobre a estrutura, e colocar uma camada de intensificação de união entre o remendo de fibra seca e a estrutura.

[0015] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui colocar uma bolsa de vácuo sobre o lado exterior do remendo; e infundir o remendo com resina fluindo resina no remendo do lado exterior do mesmo.

[0016] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui remover a fonte de vácuo do remendo depois que o remendo foi infundido com resina.

[0017] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui formar um chanfro parcialmente por uma espessura da estrutura, e em que colocar o remendo de fibra na estrutura inclui colocar o lado interno do remendo contra um fundo do chanfro, e inserir a fonte de vácuo inclui inserir uma agulha oca abaixo pela parte mais grossa do remendo para substancialmente o fundo do chanfro.

[0018] Vantajosamente, o método em que inserir a fonte de vácuo adicionalmente inclui inserir a agulha oca pela bolsa de vácuo, e formar uma vedação substancialmente estanque a vácuo entre a agulha oca e a bolsa de vácuo.

[0019] Vantajosamente, o método em que remover a fonte de vácuo do remendo inclui retirar a agulha oca do remendo e da bolsa de vácuo, e vedar um furo na bolsa de vácuo resultando de penetração da bolsa de vácuo durante inserção da agulha oca pela bolsa de vácuo.

[0020] Vantajosamente, o método em que inserir uma fonte de vácuo no remendo inclui inserir uma pluralidade de agulhas ocas pelo remendo a locais espaçados separadamente sobre uma área do remendo.

[0021] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui infundir o remendo com resina usando pressão de resina diferencial.

[0022] Vantajosamente, o método em que fluir resina no remendo do lado exterior disso inclui colocar um tubo de distribuição de resina no lado exterior do remendo em baixo da bolsa de vácuo, e prover resina no tubo de distribuição de resina.

[0023] De acordo com outro aspecto da invenção, é provido um método para retrabalhar uma área de uma estrutura, incluindo formar um chanfro parcialmente por uma espessura da estrutura; fabricar um remendo de fibra seca tendo um lado interno e um lado externo; instalar o remendo de fibra dentro do chanfro, incluindo colocar o lado interno do remendo de fibra contra a estrutura a um fundo do chanfro instalando uma bolsa de vácuo sobre o remendo de fibra; inserir um dispositivo de vácuo do lado exterior do remendo de fibra pelo remendo de fibra infundindo o remendo de fibra com resina; usar o dispositivo de vácuo para forçar resina pelo remendo de fibra para o lado interno do remendo de fibra; e remover o dispositivo de vácuo do remendo de fibra depois que o remendo de fibra foi infundido com resina.

[0024] Vantajosamente, o método em que inserir o dispositivo de vácuo pelo remendo de fibra inclui inserir uma agulha oca pela bolsa de vácuo e o remendo de fibra até que uma ponta da agulha oca tenha penetrado substancialmente uma parte mais grossa do remendo de fibra.

[0025] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui formar uma vedação substancialmente estanque a vácuo entre a bolsa de vácuo e a agulha oca.

[0026] Vantajosamente, o método adicionalmente inclui retirar a agulha oca do remendo de fibra e da bolsa depois que o remendo de fibra foi infundido com resina.

[0027] Vantajosamente, o método adicionalmente compreende vedar um furo na bolsa de vácuo resultando de retirada da agulha oca da bolsa de vácuo.

[0028] Vantajosamente, o método em que infundir o remendo de fibra com resina é executado introduzindo resina sob pressão atmosférica controlada no lado exterior do remendo de fibra.

[0029] Vantajosamente, o método em que introduzir resina inclui colocar uma envoltura espiral ao redor de uma periferia do lado exterior do remendo de fibra para introduzir a resina no lado exterior do remendo de fibra, e acoplar a envoltura espiral com um reservatório de resina adaptado para prover resina à envoltura espiral à pressão atmosférica parcial.

[0030] Vantajosamente, o método em que compactar o remendo de fibra é executado e mantido depois que o dispositivo de vácuo foi removido do remendo de fibra.

[0031] Vantajosamente, o método adicionalmente incluindo remover resina em excesso do remendo de fibra pela ponta da agulha oca.

[0032] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção, é provido um método para retrabalhar uma área de uma estrutura compósita de só um lado da estrutura compósita, incluindo formar um chanfro em um lado da estrutura compósita instalando um remendo de fibra no chanfro, incluindo colocar um lado interno do remendo de fibra em contato com a estrutura; colocar uma camada de intensificação de união entre o remendo de fibra seca e a estrutura; instalar uma bolsa de vácuo sobre o remendo de fibra; inserir uma agulha oca pela bolsa de vácuo e abaixo no remendo de fibra até que uma ponta da agulha esteja perto do lado interno do remendo de fibra; formar uma vedação entre a agulha oca e a bolsa de vácuo; acoplar a agulha oca com um reservatório de vácuo; compactar o remendo de fibra seca; infundir o remendo de fibra com resina fluindo resina em um lado exterior do remendo de fibra e usar a agulha oca e o reservatório de vácuo para forçar a resina ao lado interno do remendo de fibra; remover resina em excesso no remendo de fibra pela agulha oca; remover a agulha oca do remendo de fibra depois que o remendo de fibra foi infundido com resina; vedar um furo na bolsa de vácuo causado por penetração da bolsa de vácuo pela agulha oca; e compactar o remendo de fibra infundida com resina evacuando a bolsa de vácuo.

[0033] Vantajosamente, o método em que o remendo de fibra tem uma área de espessura máxima, e inserir a agulha oca é executado passando a ponta da agulha oca pela área de espessura máxima do remendo de fibra.

[0034] Vantajosamente, o método adicionalmente incluindo retirar a agulha oca do remendo de fibra e da bolsa de vácuo, e vedar um furo na bolsa de vácuo resultando da retirada da agulha oca da bolsa de vácuo.

[0035] Vantajosamente, o método em que fluir resina no lado exterior do remendo de fibra e usar a agulha oca e reservatório de vácuo para forçar a resina para o lado interno do remendo de fibra é executado usando infusão de resina de pressão atmosférica parcial controlada.

[0036] De acordo com ainda outro aspecto da invenção, é provido um aparelho para retrabalhar uma área de uma estrutura compósita usando infusão de resina de um remendo de fibra seca tendo lados interno e externo, incluindo uma bolsa de vácuo adaptada para ser colocada sobre o lado exterior do remendo de fibra para compactar o remendo de fibra; uma agulha oca atravessando a bolsa de vácuo e adaptada para se estender abaixo por uma espessura do remendo de fibra; uma vedação a vácuo entre a agulha oca e a bolsa de vácuo; e uma linha de vácuo acoplada com a agulha oca para gerar um vácuo no lado interno do remendo de fibra.

[0037] De acordo com outro aspecto da invenção, é provido adicionalmente um reservatório de resina para prover resina para o lado exterior do remendo de fibra a uma pressão atmosférica parcial controlada; e uma fonte de vácuo acoplada com a agulha oca para gerar um vácuo no lado interno do remendo de fibra e forçar resina em excesso para longe do remendo de fibra.

[0038] As características, funções, e vantagens podem ser alcançadas independentemente em várias modalidades da descrição presente ou podem ser combinadas em ainda outras modalidades nas quais detalhes adicionais podem ser vistos com referência à descrição e desenhos seguintes.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0039] As características modernas acreditadas serem características das modalidades ilustrativas estão publicadas nas reivindicações anexas. As modalidades ilustrativas, porém, como também um modo preferido de uso, objetivos e vantagens adicionais disso, serão entendidos melhor por referência à descrição detalhada seguinte de uma modalidade ilustrativa da descrição presente quando lida junto com os desenhos acompanhantes, em que: a Figura 1 é uma ilustração de um diagrama de bloco funcional de aparelho para retrabalhar uma área de uma estrutura de um lado do mesmo; a Figura 2 é uma ilustração de uma vista e perspectiva de uma estrutura tendo uma área sendo retrabalhada usando o aparelho descrito; a Figura 3 é uma ilustração de uma vista de perspectiva explodida da área mostrada na Figura 2; a Figura 4 é uma ilustração de uma vista de seção transversal tomada ao longo da linha 4-4 na Figura 2; a Figura 5 é uma ilustração de uma vista de cima de uma área grande de uma estrutura sendo retrabalhada usando uma forma alternada do aparelho; a Figura 6 é uma ilustração de um fluxograma de um método para retrabalhar uma estrutura; a Figura 7 é uma ilustração de um fluxograma de um método para retrabalhar uma estrutura de um lado do mesmo; a Figura 8 é uma ilustração de um fluxograma de um método para retrabalhar uma área de uma película compósita usando o método e aparelho descritos; a Figura 9 é uma ilustração de um fluxograma de metodologia de produção e conserto de aeronave; e a Figura 10 é uma ilustração de um diagrama de bloco de uma aeronave.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0040] Se referindo primeiro à Figura 1, as modalidades descritas referem-se a um método e aparelho para retrabalhar uma área 22 (em seguida às vezes também chamada "área de retrabalho") de uma estrutura 20 que pode conter inconsistências (não mostradas), ou que pode requerer reforço. A área 22 pode ser retrabalhada usando um remendo de retrabalho 24 a fim de trazer a área 22 para dentro de especificações de projeto ou desempenho. As inconsistências podem compreender, sem limitação, dano de impacto, rachaduras, fraturas ou porosidades que ocorrem na hora da fabricação, ou enquanto a estrutura 20 está em serviço.

[0041] No exemplo ilustrado, a estrutura 20 compreende uma película de aeronave compósita 20, porém o método descrito pode ser empregado para retrabalhar outras estruturas formadas de quaisquer de vários materiais, incluindo, mas não limitado a metais, combinações de metal, e cerâmicas.

[0042] A estrutura 20 inclui um lado interno 34 que pode ser difícil ou impossível de acessar através de pessoal de manutenção/reparo, e um lado externo 32 que pode ser acessado através de pessoal para propósitos de retrabalhar, reforçar e/ou consertar (coletivamente em seguida chamado "retrabalho") a área 22 usando o remendo de retrabalho 24. Como será discutido abaixo em mais detalhe, o método e aparelho descritos permitem à área 22 ser retrabalhada de só um lado da estrutura 20, que no exemplo ilustrado, é o lado externo 32 da estrutura 20.

[0043] A fim de retrabalhar a área 22 do lado externo 32, uma porção da estrutura 20 contendo as inconsistências pode ser removida dentro da área de retrabalho 22, chamada chanfradura, por esse meio formando uma cavidade de chanfro 26 tendo uma profundidade "d" que é menos que a espessura "t" da estrutura 20. Em outras palavras, a cavidade de chanfro 26 penetra só parcialmente na espessura "t" da estrutura 20. No exemplo ilustrado, a cavidade de chanfro 26 tem lados afilados 27, e um fundo plano 30, porém em outras aplicações, os lados 27 podem não ser se afilados, e o fundo 30 pode não ser plano.

[0044] A área de retrabalho 38 que tem sido chanfrada do lado externo 32 a uma profundidade desejada "d", um remendo de retrabalho 24 é fabricado e colocado na cavidade de chanfro 26. O remendo de retrabalho 24 tem um lado interno 33 e um lado externo 37. O remendo de retrabalho 24 compreende uma pré-forma de fibra seca fabricada, por exemplo, empilhando e alinhavando juntas camadas de reforço de fibra seca que podem compreender tecido tricotado ou tecido. A geometria do remendo de retrabalho 24 pode casar com aquela da cavidade de chanfro 26. Por exemplo, na aplicação ilustrada, as bordas exteriores do remendo de retrabalho 24 podem ser afiladas para casar com os lados afilados 27 da cavidade de chanfro 26. Em outras aplicações, porém, a cavidade de chanfro 26 e o remendo de retrabalho 24 podem ter outros perfis de seção transversal, incluindo, mas não limitado a um perfil em degrau. Além disso, enquanto um remendo de retrabalho de fibra seca 24 é ilustrado, pode ser possível executar o método descrito usando um remendo de reforço fibroso que foi saturado ou pré-impregnado (pre-preg) com resina.

[0045] Uma bolsa de vácuo 36, que pode ser flexível, está colocada sobre o remendo de retrabalho 24 e vedada à superfície 38 da estrutura 20 no lado externo 32 do remendo de retrabalho 24. A bolsa de vácuo 36 está acoplada com um gerador de vácuo satisfatório 45 e reservatório 44 que evacua a bolsa de vácuo 36 a fim de compactar o remendo de retrabalho 24 antes, durante e/ou depois de infusão de resina. Infusão de resina do remendo de retrabalho 24 pode ser executada usando um sistema de infusão de resina 35 compreendendo um reservatório de resina de pressão controlada 46, uma fonte de vácuo removível 42 e um reservatório de vácuo controlado 44. Alguns componentes do sistema de infusão de resina 35 podem ser semelhantes àqueles mostrados na Patente US No. 7.334.782 emitida em 26 de fevereiro de 2008, a descrição inteira de qual está incorporada por referência aqui. A supracitada Patente norte-americana descreve um sistema de infusão de resina sob pressão atmosférica controlada (CAPRI) no qual o reservatório de resina 46 é evacuado a uma pressão abaixo de pressão atmosférica e pode ser usado em combinação com compactação cíclica (repetida) pela bolsa de vácuo 36 para controlar um processo de transferência de resina ajudado por vácuo. Pode ser possível, porém, executar o método descrito usando outros tipos de técnicas e equipamento de infusão de resina. Além disso, o método descrito pode ser executado dentro de uma autoclave.

[0046] A fonte de vácuo 42 é colocada em baixo da parte mais grossa do remendo de retrabalho 24, ao longo do lado interno de 33 do remendo de conserto 24, próximo ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26. A fonte de vácuo 42 está acoplada com o reservatório de vácuo 44 por uma linha de vácuo 40 que pode atravessar a bolsa de vácuo 36. Resina de reservatório de resina 46 é provida por um tubo de provisão de resina 48 para o lado externo 37 do remendo 24. A fonte de vácuo 42 funciona para reduzir a pressão ao longo do lado interno 33 do remendo 24, ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26, a um nível de pressão que é mais baixo do que a pressão dentro da bolsa de vácuo 36 no lado externo 37 do remendo 24 produzido pelo gerador de vácuo 45. A redução de pressão criada pela fonte de vácuo 42 ao longo do lado interno 33 do remendo 24 resulta em um diferencial de pressão entre os lados interno e externo 33, 37 respectivamente do remendo 24, que força resina a fluir pela espessura inteira do remendo de retrabalho 24. A fonte de vácuo 42 também elimina áreas de alta pressão na parte mais grossa do remendo de retrabalho 24, próxima ao lado interno 33, que pode resultar caso contrário em aprisionamento de ar causando porosidades. Resina em excesso fluindo pelo remendo 24 ao lado interno 33 do remendo 24 ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26 é movida longe pela linha de vácuo 40 no reservatório de vácuo 44. Seguindo a infusão de resina do remendo de retrabalho 24, a fonte de vácuo 42 é removida do remendo infundido com resina 24 e vedada antes de curar.

[0047] Atenção é dirigida agora às Figuras 2, 3 e 4 que ilustram uma modalidade prática de aparelho para retrabalhar uma área 26 de uma estrutura 20. Neste exemplo, a estrutura 20 compreende uma película laminada compósita 20, tais como aquelas usadas na indústria de aeronave. A área de retrabalho 22 é chanfrada (Figura 2 e 4) só parcialmente pela espessura da película 20, resultando em uma cavidade de chanfro 26 tendo lados afilados 27 (veja Figura 3) e um fundo geralmente plano 30. Um remendo de retrabalho 24 compreendendo uma pré-forma de fibra seca, é fabricado e colocado dentro da cavidade de chanfro 26, com o lado interno 33 do remendo de retrabalho 24 em contato com a estrutura 20. O remendo de retrabalho 24 pode ter bordas afiladas 29 (Figura 4) casando substancialmente com os lados afilados 27 da cavidade de chanfro 26. Uma camada de liberação 66 é colocada sobre o remendo de retrabalho 24. A camada de liberação 66 permite resina fluir por isso e pode compreender, sem limitação, uma fibra de vidro coberta com Teflon® poroso. Na modalidade exemplar mostrada nas figuras, a cavidade de chanfro 26 e o remendo de retrabalho 24 são cada um substancialmente circular em forma. Porém, deveria ser notado que o método e aparelho descritos podem ser usados para retrabalhar áreas 22 em que a cavidade de chanfro 26 e o remendo de retrabalho 24 não são circulares, por exemplo oval, quadrado, etc.

[0048] Uma ou mais camadas de um meio de fluxo poroso 62 (duas camadas são mostradas nos desenhos) tal como, sem limitação, fibra de vidro, cobrem a camada de liberação 66 e funciona para distribuir resina através da área do remendo de retrabalho 24. O meio de fluxo 62 pode incluir um recorte central geralmente circular 64 ou outra forma, que funciona para criar uma "zona morta" que ajuda em gerar uma frente de onda desejada de fluxo de resina no remendo de retrabalho 24. Em algumas aplicações, o recorte 64 pode não ser necessário onde não requerido pela geometria do remendo 24. Um tubo de distribuição de resina 60 formado circularmente, de envoltura espiral, que pode ser formado de um náilon ou material semelhante, está disposto em cima do meio de fluxo 62, e se estende ao redor de sua periferia. O tubo de distribuição de resina 60 pode ter outras geometrias, dependendo da aplicação, e está acoplado com um tubo de provisão de resina 48. O tubo de provisão de resina 48 inclui uma entrada 54 que está acoplada com o reservatório de resina 46 (Figura 1) que provê resina sob pressão controlada para o tubo de distribuição de resina 60. A bolsa de vácuo 36 cobre o remendo de retrabalho 24 como também o tubo de distribuição de resina 60, e é vedada à superfície externa 38 da película 20 por meio de um vedante satisfatório 70, que pode compreender uma fita de vedante.

[0049] A fonte de vácuo 42, previamente discutida com relação à Figura 1, pode compreender um dispositivo de vácuo tal como uma agulha de vácuo 50. Uma ponta 25 em uma extremidade da agulha oca 50 está aberta enquanto a outra extremidade da agulha oca 50 está acoplada com a linha de vácuo 40. A agulha oca 50 penetra 47 na bolsa de vácuo 36 e atravessa o recorte central 64 no meio de fluxo 62, abaixo no remendo de conserto 24, tal de que a ponta aberta 25 da agulha oca 50 seja posicionada substancialmente ao longo do lado interno 33 da parte mais grossa do remendo de retrabalho 24, ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26. Um vedante satisfatório 52, que pode ser semelhante a vedante de bolsa de vácuo 70, forma uma vedação substancialmente estanque a vácuo entre a agulha oca 50 e a bolsa de vácuo 36 no ponto onde a agulha oca 50 penetra 47 (Figura 4) na bolsa de vácuo 36.

[0050] Em uso, depois que o remendo de retrabalho 24 foi colocado na cavidade de chanfro 26, e o tubo de distribuição de resina 60 e meio de fluxo 62 foram instalados, infusão de resina pode ser começada e a bolsa de vácuo 36 é evacuada para aplicar pressão de compactação ao remendo de retrabalho 24. Resina provida sob pressão do reservatório de resina 46 flui pelo tubo de provisão de resina 48 e então no tubo de distribuição de resina 60, onde flui sobre e pelo meio de fluxo 62. A resina corrente cobre o meio de fluxo 62, que ajuda em distribuir uniformemente a resina corrente através da superfície superior do remendo de retrabalho 24. O reservatório de vácuo 44 gera um vácuo em linha de vácuo 40 que resulta na ponta aberta 25 da agulha oca 50 reduzir a pressão na parte mais grossa do remendo de retrabalho 24, próximo ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26. A área de baixa pressão na ponta aberta 25 é menos do que a pressão na resina entrante. Esta pressão reduzida na ponta aberta 25 causa tanto ar ou outros voláteis no remendo de retrabalho 24 serem forçados longe, enquanto a resina é forçada abaixo pelo remendo de retrabalho 24 a sua parte mais grossa. O gradiente de pressão assegura que o remendo de retrabalho 24 seja completamente infundido com resina e que ar não seja aprisionado dentro do remendo de retrabalho 24 durante o processo de infusão de resina. Resina em excesso, juntamente com quaisquer ar/voláteis presentes no remendo de retrabalho 24, são movidos à ponta 25 e pela agulha oca 50 na linha de vácuo 40 que leva a resina/ar/voláteis de excesso ao reservatório de vácuo 44.

[0051] O remendo de retrabalho 24 pode ser compactado ciclicamente usando o bolsa de vácuo 36. Aqui, ar é introduzido na pré-forma de fibra seca e então evacuado de uma maneira cíclica, por esse meio adicionalmente compactando a pré-forma. A pressão no reservatório de resina 46 pode ser variada em relação à pressão dentro da bolsa de vácuo 36 a fim de controlar melhor a pressão de compactação líquida aplicada ao remendo de retrabalho 24 quando está sendo infundido com resina. O tamanho da ponta aberta 25 de agulha 50 pode ser escolhido para permitir fluxo de resina livre pela agulha 50 bastante para superar as forças de fricção naturais nas paredes da agulha 50 enquanto minimizando o diâmetro da penetração feita no bolsa de vácuo 36. Quando o remendo de retrabalho 24 é impregnado quase completamente com resina, resina em excesso começará a fluir pela agulha oca 50 em linha de vácuo 40 e colecionará no reservatório de vácuo 44. A quantidade de pressão de vácuo dentro do bolsa de vácuo 36 pode ser ajustada de modo a induzir o fluxo de resina em excesso na agulha 50. A pressão dentro do reservatório de vácuo 44 também pode ser ajustada de modo a induzir fluxo de resina em excesso pela agulha oca 50 e no reservatório de vácuo 44. Na conclusão de infusão de resina do remendo de retrabalho 24, e antes de cura, a agulha 50 pode ser retirada do remendo de retrabalho 24 e um furo (não mostrado) permanecendo no bolsa de vácuo 36 devido a penetração prévia pela agulha 50 pode ser vedado usando um vedante satisfatório, tal como vedante de bolsa de vácuo, a fim de manter a integridade de vácuo da bolsa 36 durante cura.

[0052] Dependendo da aplicação, pode ser necessário ou desejável colocar mais de uma fonte de vácuo 42 (Figura 1) próxima a partes mais grossas de um remendo de retrabalho 24 tendo uma área grande. Por exemplo, se referindo às Figura 5, uma área relativamente grande de remendo de retrabalho 24 é provida com múltiplas agulhas ocas 50 a locais espaçados separadamente. Vedações 52 vedam cada uma das agulhas 50 a uma bolsa de vácuo 36 que cobre a área inteira do remendo de retrabalho 24. Uma série de linhas de saída de resina 40 acoplam as agulhas ocas 50 com um reservatório de vácuo 24 que reduz a pressão interna no remendo de retrabalho 24 nos locais das agulhas 50. Resina é fluida no remendo de retrabalho 24 por um tubo de distribuição de resina de envoltura espiral 60 que está acoplado com um reservatório de resina 46 por um tubo de provisão de resina 48.

[0053] Figura 6 mostra as etapas globais de um método para retrabalhar uma estrutura 20 usando uma fonte de vácuo 42 que está colocada dentro do remendo 24 e usada para resinar pelo remendo 24. Começando na etapa 67, um remendo satisfatório 24 é colocado sobre a estrutura 20, com o lado interno 33 do remendo 24 em contato com a estrutura 20. Em 69, uma fonte de vácuo 42 é inserida no remendo 24 do lado externo 37 do remendo 24. Então, na etapa 71, a fonte de vácuo 42 é usada para resinar pelo remendo 24 ao lado interno 33 do remendo 24. Se desejado, uma camada de adesivo, nominalmente 0,0127-0,025 mm em espessura, ou outro meio de intensificar a linha de união 39 pode ser colocado entre o remendo de fibra seca 24 e a cavidade de chanfro 26.

[0054] Atenção é dirigida agora à Figura 7, que ilustra as etapas globais de outro método para retrabalhar uma área de uma estrutura 20 usando um remendo de retrabalho infundido com resina 24. Começando em 72, um remendo de retrabalho de fibra seca 24 é colocado sobre a estrutura 20, tal que um lado interno 33 do remendo 24 esteja em contato com a estrutura 20. Se desejado, uma camada de adesivo, nominalmente 0,0127-0,025 mm em espessura, ou outro meio de intensificar a linha de adesão 39, pode ser colocado entre o remendo de fibra seca 24 e a cavidade de chanfro 26. Em 74, uma bolsa de vácuo 36 é colocada sobre o remendo de retrabalho 24 e é vedada à estrutura 20. A bolsa de vácuo 36 pode ser evacuada para compactar o remendo de retrabalho de fibra seca 24 como desejado, antes de sua infusão com resina. Em 76, uma fonte de vácuo 42 é posicionada ao lado interno 33 do remendo de retrabalho 24. Na etapa 78, resina é fluida sobre o lado externo 37 do remendo de retrabalho 24, e em 80, a fonte de vácuo 42 é usada para forçar resina abaixo pelo remendo de retrabalho 24 ao lado interno 33 do remendo de retrabalho 24 enquanto reduzindo a pressão no lado interno 33 do remendo 24. Na etapa 82, a fonte de vácuo 42 é removida depois de infusão do remendo de retrabalho 24 com resina. A bolsa de vácuo 36 pode manter um nível desejado de pressão de compactação no remendo de retrabalho 24 quando está sendo infundida com resina durante as etapas 78 e 80. Na etapa 84, o remendo de retrabalho infundido com resina 24 pode ser adicionalmente compactado reduzindo a pressão dentro da bolsa de vácuo 36. Na etapa 86, o remendo infundido com resina 24 é curado.

[0055] Figura 8 ilustra as etapas de um método para retrabalhar uma película compósita 20 de acordo com as modalidades descritas. Em 88, um remendo de retrabalho de pré-forma de fibra seca 24 é preparado, como alinhavando camadas juntas de tecido seco tecido ou tricotado. Em 90, a película 20 é preparada e limpa na área 22 a ser retrabalhada, e pode ser chanfrada, como exigido, para remover inconsistências e formar uma cavidade de chanfro 26 na qual o remendo de retrabalho 24 pode ser colocado. Na etapa 92, o remendo de retrabalho 24 é instalado na cavidade de chanfro 26. Se desejado, uma camada de adesivo, nominalmente 0,0127-0,025 mm em espessura, ou outro meio de intensificar a linha de adesão 39 pode ser colocado entre o remendo de fibra seca 24 e a cavidade de chanfro 26. Opcionalmente, uma camada de acabamento (não mostrada) pode ser aplicada sobre o remendo de retrabalho 24 na etapa 94. Na etapa 96, meio de separação tal como uma camada de liberação 66 é instalada, seguindo que meio de fluxo 62 é instalado na etapa 98. Na etapa 100, um tubo de provisão de resina que pode compreender um tubo distribuição de resina de envoltura espiral 60 é instalado e conectado com um reservatório de resina 46. Em 102, um bolsa de vácuo 36 é instalada vedada sobre o remendo de retrabalho 24. Na etapa 104, uma agulha oca 50 é inserida pelo bolsa de vácuo 36 e pela parte mais grossa do remendo de retrabalho 24, e a agulha 50 é vedada à bolsa de vácuo 36. Durante a inserção da agulha oca 50, uma ponta aberta 25 da agulha 50 é posicionada ao fundo da cavidade de chanfro, em um local onde o remendo de retrabalho 24 tem uma espessura máxima ao lado interno 33 do remendo de retrabalho 24.

[0056] Em 106, uma linha de saída de resina 40 é conectada entre a agulha oca 50 e um reservatório de vácuo 44. A bolsa de vácuo 36 é evacuada na etapa 108 para começar compactando o remendo de retrabalho 24. Em 110, fluxo de resina é começado fluindo resina do reservatório de resina 46 pelo tubo de distribuição de resina 60 sobre o meio de fluxo 62. Em 112, o fluxo de resina pelo remendo de retrabalho 24 é controlado controlando as pressões relativas do reservatório de resina 46 provendo resina para o remendo de retrabalho 24, e o reservatório de vácuo 44 usado para reduzir localmente a pressão na parte mais grossa do remendo de retrabalho 24 e mover para longe resina em excesso. Em 114, a agulha oca 50 é usada para aplicar um vácuo ao fundo 30 da cavidade de chanfro 26, que tanto reduz a pressão na parte mais grossa do remendo de retrabalho 24 quanto força resina em excesso para longe do remendo de retrabalho 24 no reservatório de vácuo 44. O vácuo aplicado pela agulha oca 50 é mais baixo do que a pressão na resina entrante, assim criando um diferencial de pressão que aciona a resina para fluir ao fundo da cavidade de chanfro 26. Em 116, o processo de infusão de resina é completado, seguindo que, em 118, a agulha 50 é retirada do remendo de retrabalho 24 e um furo permanecendo na bolsa de vácuo devido à penetração prévia pela agulha 50 é vedado. O remendo de retrabalho 24 é curado na etapa 120, e em 122, o remendo de retrabalho curado 24 pode ser aparado, limpo, lixado e alisado, como necessário.

[0057] Modalidades da descrição podem achar uso em uma variedade de aplicações potenciais, particularmente na indústria de transporte, incluindo por exemplo, aplicações aeroespaciais, marinhas, automotivas e outra aplicação onde equipamento de deposição automatizado pode ser usado. Assim, se referindo agora às Figuras 9 e 10, modalidades da descrição podem ser usadas no contexto de um método de fabricação e serviço de aeronave 124 como mostrado na Figura 9 e uma aeronave 126 como mostrada na Figura 10. Aplicações de aeronave das modalidades descritas podem incluir, por exemplo, sem limitação, películas compósitas e outras estruturas portadoras de carga. Durante pré-produção, o método exemplar 124 pode incluir especificação e projeto 128 da aeronave 126 e obtenção de material 130. Durante produção, fabricação de componentes e subconjunto 132 e integração de sistema 134 da aeronave 126 acontece. Depois disso, a aeronave 126 pode passar por certificação e entrega 136 a fim de ser colocada em serviço 138. Enquanto em serviço por um cliente, a aeronave 126 é programada para manutenção de rotina e serviço 140, que também pode incluir modificação, reconfiguração, renovação, e assim por diante. O método descrito pode ser empregado para retrabalhar, consertar ou reforçar áreas estruturais da aeronave 126 enquanto em serviço.

[0058] Cada um dos processos de método 124 pode ser executado ou efetuado por um integrador de sistema, um terceiro, e/ou operador (por exemplo, cliente). Para os propósitos desta descrição, um integrador de sistema pode incluir sem limitação qualquer número de fabricantes de aeronave e subcontratantes de sistema principal; um terceiro pode incluir sem limitação qualquer número de vendedores, subcontratantes e fornecedores; e um operador pode ser uma linha aérea, companhia de arrendamento, entidade militar, organização de serviço, e assim por diante.

[0059] Como mostrado na Figura 10, a aeronave 126 produzida por método exemplar 124 pode incluir uma fuselagem 142 com uma pluralidade de sistemas 144 e um interior 146. Exemplos de sistemas de alto nível 144 incluem um ou mais de um sistema de propulsão 148, um sistema elétrico 150, um sistema hidráulico 12, e um sistema ambiental 154. Qualquer número de outros sistemas pode ser incluído. Embora um exemplo aeroespacial seja mostrado, os princípios da descrição podem ser aplicados a outras indústrias, tais como as indústrias marinha e automotiva.

[0060] Sistemas e métodos concretizados aqui podem ser empregados durante qualquer uma ou mais das fases do método de produção e serviço 124. Por exemplo, componentes ou subconjuntos correspondendo a processos de produção 128 podem ser retrabalhados enquanto a aeronave 126 está em serviço. Também, uma ou mais modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação disso podem ser utilizadas durante as fases de produção 132 e 134, por exemplo, acelerando substancialmente conjunto de ou reduzindo o custo de manutenção de uma aeronave 126. Semelhantemente, uma ou mais de modalidades de aparelho, modalidades de método, ou uma combinação disso pode ser utilizada enquanto a aeronave 126 está em serviço, por exemplo e sem limitação, para manutenção e serviço 140.

[0061] A descrição das modalidades ilustrativas diferentes foi apresentada para propósitos de ilustração e descrição, e não é pretendida ser exaustiva ou limitada às modalidades na forma descrita. Muitas modificações e variações serão aparentes àqueles de habilidade ordinária na arte. Adicionalmente, modalidades ilustrativas diferentes podem prover vantagens diferentes quando comparadas a outras modalidades ilustrativas. A modalidade ou modalidades selecionadas são escolhidas e descritas a fim de melhor explicar os princípios das modalidades, a aplicação prática, e permitir a outros de habilidade ordinária na arte entenderem a descrição para várias modalidades com várias modificações como são adequadas ao uso particular contemplado.

Claims

1. Método para retrabalhar uma área (22) de uma estrutura compósita (20), método este sendo caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de: colocar um remendo de fibra seca (24) sobre a estrutura (20); colocar uma bolsa de vácuo (36) sobre um lado externo (37) do remendo (24); inserir uma fonte de vácuo (42) no remendo (24) daquele lado externo (37) do remendo (24), em que inserir a fonte de vácuo (42) inclui ainda inserir a agulha oca (50) pela bolsa de vácuo (36), e formar uma vedação (52) estanque a vácuo entre a agulha oca (50) e a bolsa de vácuo (36); formar uma vedação estanque a vácuo (52) entre a agulha oca (50) e a bolsa de vácuo (36); infundir o remendo (24) com resina ao fluir resina no remendo (24) do lado externo (37) dele; e, usar a agulha oca (50) como a fonte de vácuo (42) para forçar resina pelo remendo (24) para um lado interno (33) do remendo (24).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de que colocar um remendo (24) sobre a estrutura (20) inclui: colocar o remendo de fibra seca (24) sobre a estrutura (20), e colocar uma camada de intensificação de união entre o remendo de fibra seca (24) e a estrutura (20).

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: remover a fonte de vácuo (42) do remendo (24) depois que dito remendo (24) tiver sido infundido com resina.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizadopelo fato de que compreende adicionalmente: formar um chanfro (26) parcialmente através de uma espessura (t) da estrutura (20), e em que colocar o remendo de fibra seca (24) sobre a estrutura (20) inclui colocar o lado interno (33) do remendo (24) contra um fundo (30) do chanfro (26), e inserir a fonte de vácuo (42) inclui inserir a agulha oca (50) para baixo pela parte mais grossa do remendo (24) até o fundo (30) do chanfro (26).

5. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que remover a fonte de vácuo (42) do remendo (24) inclui: retirar a agulha oca (50) do remendo (24) e da bolsa de vácuo (36), e vedar um furo na bolsa de vácuo (36) resultante de penetração da bolsa de vácuo (36) durante inserção da agulha oca (50) através da bolsa de vácuo (36).

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que inserir uma fonte de vácuo (42) no remendo (24) inclui: inserir uma pluralidade de agulhas ocas (50) através do remendo (24) em locais espaçados separadamente sobre uma área do remendo (24).

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: infundir o remendo (24) com resina usando pressão diferencial de resina.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que fluir resina no remendo (24) do lado externo (37) dele inclui: colocar um tubo de distribuição de resina (60) no lado externo (37) do remendo (24) em baixo da bolsa de vácuo (36), e prover resina no tubo de distribuição de resina (60).

9. Aparelho para retrabalhar uma área (22) de uma estrutura compósita (20) utilizando infusão de resina de um remendo de fibra seca (24), tendo lados interno e externo (33, 37), caracterizadopelo fato de compreender: uma bolsa de vácuo (36) sendo adaptada para ser colocada sobre o lado externo (37) do remendo de fibra (24) para compactar o remendo de fibra (24); uma agulha oca (50) atravessando a bolsa de vácuo (36) e sendo adaptada para se estender para baixo através de uma espessura (d) do remendo de fibra (24); uma vedação a vácuo (52) entre a agulha oca (50) e a bolsa de vácuo (36); e, uma linha de vácuo (40) acoplada com a agulha oca (50) para gerar um vácuo no lado interno (33) do remendo de fibra (24).

10. Aparelho de acordo com a reivindicação 9, caracterizadopor compreender adicionalmente: um reservatório (46) de resina para prover resina para o lado externo (37) do remendo de fibra (24) em uma pressão atmosférica parcial e controlada; e, uma fonte de vácuo acoplada com a agulha oca (50) para gerar um vácuo no lado interno (33) do remendo de fibra (24) e forçar a resina em excesso para longe do remendo de fibra (24).