BR112015028122B1

BR112015028122B1 - Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos

Info

Publication number: BR112015028122B1
Application number: BR112015028122-2A
Authority: BR
Inventors: Jordi Brufau Redondo
Original assignee: Applus Servicios Tecnologicos, S.L
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2021-09-21
Also published as: CN105682902A; US20160082675A1; CA2911697A1; US9969132B2; JP6197105B2; HK1221940A1; CN105682902B; CA2911697C; WO2014181003A1; EP2995443B1; PT2995443T; JP2016518281A; ES2856178T3; EP2995443A1; BR112015028122A2

Abstract

sistema para moldar aglomerados de materiais compostos o sistema para moldar aglomerados de materiais compostos compreende: uma forma (1) que define a seção que se deseja proporcionar a um aglomerado (2) de material composto colocado sobre o mesmo para obter um aglomerado moldado (2'); uma contra forma (3), que junto com a forma (1), molda e obtém o aglomerado moldado (2'); caracterizado por também compreender uns elementos de transição (4) deformáveis, que adotam uma seção variável desde uma seção inicial em uma de suas extremidades e a seção final definida pela forma (1) na outra de suas extremidades. permite trocar a geometria durante a moldagem do laminado, para obter laminados de seção variável ao longo de seu comprimento. para isto a forma e a contra forma devem ter uma geometria variável à vontade.

Description

OBJETO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos; em que dito sistema tem aplicação no campo técnico dos sistemas de conformação de amontados de material compósito pé-impregnado, particularmente no setor dos sistemas de produção contínua de perfis destes aglomerados.

[002] Este sistema tem como finalidade automatizar o processo de moldagem de aglomerados de materiais compósitos, formado a partir de distintas entidades físicas e etapas, e em que tal número de entidades e etapas são altamente flexíveis de cara a moldar geometrias complexas de ditos aglomerados de materiais compósitos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[003] A modo de introdução é conhecido que as peças obtidas a partir de aglomerados de material compósito ("compósitos"), como por exemplo, os formados por lâminas de fibras de carbono ou fibras de vidro pé-impregnadas com resina ("prepregs"), são amplamente empregadas na indústria, por exemplo, como componentes na indústria aeronáutica tais como larguerilos, rigidizadores e reforços estruturais. Estes componentes se distinguem por seu baixo peso e sua grande resistência mecânica (resistência específica).

[004] Uma das tecnologias existentes para a moldagem de aglomerados de material compósito contínuo se baseia em um sistema de rolos e mandril ("roll-forming"), originalmente idealizados para a fabricação de perfis metálicos. Os rolos metálicos pressionam o material compósito contra a superfície do mandril compactando o material compósito e dando a ele a forma do mandril. A peça obtida é posteriormente curada.

[005] O pedido de patente americano de número US-7249943 descreve um aparelho para moldar rigidizadores e outros elementos de reforço de materiais compósitos, que compreende uma base que, em sua parte superior, apresenta um mandril longitudinal com a forma que se deseja dar ao laminado disposto sobre este, assim como um ou vários rolos montados em um ou vários suportes, de tal forma que os rolos giram sobre o material compósito pressionando-o contra o mandril para conforma-lo e obter a peça de material compósito com a geometria desejada e pronta para ser curada. A superfície de giro dos rolos apresenta uma configuração complementar à seção transversal do mandril. Se bem que este aparelho permite a fabricação de perfis estruturais retos com trocas de espessura e curvas, não é capaz de fabricar geometrias mais complexas, como por exemplo, geometrias com trocas de plano para salvar obstáculos ("joggles"), geometrias com torsão, geometrias de seção variável, etc.

[006] Além disso, incluído para obter formas geométricas simples, como por exemplo, componentes de seção transversal em ômega, é necessário dispor de vários rolos, todos eles providos com seus respectivos sistemas de ajuste de pressão, o qual complica e encarece a estrutura de tais sistemas e pode prejudicar a qualidade da peça obtida devido à aparição de rugas quando os rolos atuam sobre o material compósito.

[007] O inconveniente principal destes sistemas conhecidos é que não permitem moldar laminados de seção variável, posto que estas trocas de geometria impliquem trocas de rolos.

[008] Para solucionar estes inconvenientes foi desenhado o sistema descrito no documento PCT/EP2011/069330, do mesmo titular que o presente pedido, e não publicado no momento de apresentação do presente pedido.

[009] Este documento descreve o uso de una coberta pneumática com um fluido a pressão em seu interior, que pressiona o laminado contra um mandril para sua moldagem.

[010] Portanto, o propósito da presente invenção é melhorar o sistema descrito no documento PCT/EP2011/069330, proporcionando uma série de vantagens que serão indicadas posteriormente.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[011] Com o sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção se conseguem resolver os inconvenientes citados, apresentando outras vantagens adicionais que serão descritas a seguir.

[012] O sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção compreende:

[013] - uma forma que define a seção que se deseja proporcionar a um aglomerado de material compósito colocado sobre a mesma para obter um aglomerado moldado;

[014] - uma contra forma, que junto com a forma, molda e obtém o aglomerado moldado;

[015] e se caracteriza porque também compreende:

[016] - os elementos de transição deformáveis, que adotam uma seção variável desde uma seção inicial, preferencialmente plana, em uma de suas extremidades e a seção final definida pela forma em outra de suas extremidades.

[017] Vantajosamente, que dita contra forma ou dito aglomerado de material compósito ou ditos elementos de transição são movíveis longitudinalmente ao longo do sistema.

[018] Preferencialmente, ditos elementos de transição proporcionam calor, e são colocados acima e/ou abaixo de dito aglomerado de material compósito.

[019] Vantajosamente, dita contra forma é de forma adaptável, e segundo uma realização, dita contra forma é formada por um contendor flexível.

[020] Nesta realização, dito contendor flexível que forma a contra forma pode compreender um preenchimento, tal como uma pluralidade de partículas.

[021] Segundo uma realização, ditos elementos de transição podem estar formados por membranas ou tecidos.

[022] Além disso, se se deseja dita forma é de seção transversal variável ao longo de seu comprimento.

[023] Segundo uma realização alternativa, ditos elementos de transição são formados por uma pluralidade de varetas longitudinais, e a forma e a contra forma são formadas por uns suportes colocados em uma das extremidades de ditas varetas longitudinais.

[024] Nesta realização, ditas varetas longitudinais que formam a forma estão colocadas abaixo de dito aglomerado de material compósito, e ditas varetas longitudinais que formam a contra forma são colocadas acima de dito aglomerado de material compósito.

[025] O sistema da presente invenção apresenta as seguintes vantagens:

[026] Os elementos de transição definem um bico flexível e adaptável a diferentes geometrias, dependendo da forma e da contra forma que se utiliza.

[027] Permite trocar a geometria durante a moldagem do laminado, para obter laminados de seção variável ao longo de seu comprimento. Para isto a forma e contra forma devem ter uma geometria variável à vontade.

[028] Permite moldar laminados de espessura e composição variável. Portanto, pode-se moldar laminados de seção variável e de geometria não reta.

[029] Permite que a introdução do laminado dentro do bico possa ser realizada de forma automática, pois pode moldar o bico e a parte inicial do laminado ao mesmo tempo. Isto é, o laminado pode estar já de forma plana entre os dois elementos de transição no momento de moldar o bico com a forma e a contra forma final, com o qual o princípio do laminado estará já moldado em parte e introduzido no bico.

[030] Uma vantagem importante sobre o moldado no mandril mediante rolos, tanto sendo rígidos, elásticos, infláveis ou de partículas, é que os elementos de transição geram por roçamento uma tração que tenciona o laminado e evita a aparição de rugas, que no caso dos rolos poderiam ser formados e ser colocado no laminado ao ser pressionado pelos rolos.

[031] Em particular, em relação ao documento PCT/EP2011/069330 no publicado citado anteriormente, as vantagens do sistema da presente invenção são as seguintes:

[032] - Os elementos de transição regulam perfeitamente a temperatura;

[033] - Os elementos de transição exercem uma força de tração por todo o laminado, que evita a formação de rugas;

[034] - Os elementos de transição permitem trabalhar sobre um utensílio frio, já que somente se aquece a zona que se utiliza para a moldagem, limitando os problemas inerentes às dilatações e contrações térmicas e evitando assim a aparição de rugas e/ou a necessidade de uso de materiais com um custo elevado em determinados componentes do sistema da presente invenção, ao mesmo tempo em que se possibilita a redução do consumo energético;

[035] - Os elementos de transição podem ser complementados por rodas ou não;

[036] - Para laminados de diretriz reta, os elementos de transição permitem moldar bicos sem necessidade de mandril do comprimento do laminado;

[037] - Permite realizar a conformação com elementos padrão não feitos à medida para uma geometria concreta.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[038] Para complementar a descrição que se está realizando, e com objetivo de ajudar a uma melhor compreensão das características da invenção, se acompanham como parte integrante de dita descrição, uma série de desenhos nos quais com carácter ilustrativo e não limitativo, foi representado o seguinte:

[039] As figuras 1 a 3 são vistas em perspectiva do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção, segundo uma primeira realização, que representam as etapas da moldagem de um aglomerado;

[040] A figura 4 é uma vista em perspectiva de uma variante do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção, segundo una alternativa de dita primeira realização;

[041] As figuras 5 a 7 são vistas em perspectiva do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção, segundo una segunda realização, que representam as etapas da moldagem de um aglomerado;

[042] A figura 8 é uma vista em perspectiva de uma variante do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção, segundo uma alternativa de dita segunda realização;

[043] As figuras 9 a 12 são vistas em perspectiva do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos da presente invenção, segundo una terceira realização, que representam as etapas da moldagem de um aglomerado.

DESCRIÇÃO DAS REALIZAÇÕES PREFERIDAS DA INVENÇÃO

[044] Nas figuras 1 a 3 é mostrada uma primeira realização do sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos segundo uma primeira realização.

[045] De acordo com esta primeira realização, o sistema da presente invenção compreende uma forma 1, por exemplo, um mandril alargado 1. Esta forma 1 tem uma geometria complexa, por exemplo, em forma de Q, que é a que se quer proporcionar a um aglomerado 2 de material compósito, o qual se coloca sobre a dita forma 1 (parte direita das figuras 1 a 3).

[046] O sistema da presente invenção também compreende uns elementos de transição 4, que podem proporcionar calor. A função destes elementos de transição 4 é a de definir um bico flexível e adaptável a diferentes geometrias.

[047] No caso de que proporcionem calor, também têm a função de aquecer o aglomerado 2 e moldá-lo antecipadamente. O dito aglomerado pode compreender diferentes tipos de materiais, tais como materiais termoestáveis, que se moldam a uma temperatura de aproximadamente 80°C, e/ou materiais termoplásticos, que se moldam a uma temperatura de aproximadamente 300°C.

[048] Ditos elementos de transição 4 são colocados neste caso acima e abaixo do aglomerado 2, e podem estar formados por membranas ou tecidos, ainda que poderiam estar colocados somente acima ou abaixo. Na realização representada, ditos elementos de transição 4 são tecidos, por exemplo, mantas térmicas.

[049] Deve indicar-se que é importante que os elementos de transição 4 sejam adaptáveis, isto é, que possam se adaptar à forma definida pela forma 1.

[050] O sistema da presente invenção também compreende uma contra forma 3, que nesta realização também é flexível ou adaptável, isto é, também se adapta à forma definida por dita forma 1.

[051] Segundo esta primeira realização, dita contra forma 3 está formada por um contendor, tal como uma câmara, que pode conter um preenchimento, por exemplo, partículas, perdigotos, partículas magnéticas, ou ar a pressão, ou uma combinação das mesmas. A função de dito preenchimento de partículas é permitir uma melhor adaptação da contra forma 3 à forma complexa definida pela forma 1, particularmente se forem definidos raios de pequenas dimensões. Deve ser indicado que as dimensões das partículas, em seu caso, corresponderão à dita forma complexa.

[052] Na realização representada, dita contra forma 3 é movível ao longo da forma 1, tal como se aprecia nas figuras 1 a 3.

[053] O processo de moldagem do aglomerado 2 é o seguinte:

[054] Em primeiro lugar (figura 1), se coloca o aglomerado 2 sobre a forma 1 longitudinalmente, estando os elementos de transição 4 colocados acima e abaixo de dito aglomerado 2, proporcionando ao aglomerado 2 uma temperatura adequada para seu aquecimento e pré-moldagem, em seu caso.

[055] Ditos elementos de transição 4, além disso, devem estar suficientemente tensionados para que não sejam produzidas rugas e se adaptem perfeitamente à forma definida pela forma 1. A geometria inicial vem dada por duas placas de aço planas 5, colocadas na extremidade anterior dos elementos de transição.

[056] Uma vez que o aglomerado 2 está na temperatura adequada, (figura 2) a contra forma 3 se moverá movendo-a ao longo da forma 1 na direção representada pela flecha da figura 3. Quando a contra forma se coloca sobre os elementos de transição pressiona a extremidade destes contra a forma, e os obriga a adotar dita geometria, ficando assim moldado o bico de transição com a extremidade do aglomerado introduzido na mesma, tal como se representa na figura 2. Assim fica confirmado o bico de transição com a extremidade do laminado 2 dentro, e também moldada à transição deste e introduzido no bico.

[057] A seguir, o conjunto que molda o bico é movido ao longo do aglomerado e o mandril para moldar o aglomerado em todo seu comprimento (2’), tal como se apresenta na figura 3.

[058] Na figura 4 foi representado uma variante desta primeira realização, na qual a forma 1 é de seção variável. Neste caso, quando os elementos de transição 4 e a contra forma 3 são movidas ao longo da forma, os elementos de transição 4 também vão trocando de seção ao longo de seu comprimento graças a sua natureza flexível ou adaptável, e moldarão o laminado 2 adaptando-se às diferentes seções da forma 1 em todo seu comprimento, assim como as curvas que estão presentes.

[059] Nas figuras 5 a 7 se representa uma segunda realização do sistema da presente invenção. Por motivos de simplicidade, na descrição desta realização se utilizam as mesmas referências numéricas para designar elementos equivalentes.

[060] A diferença da primeira realização, aqui o bico definido pelos elementos de transição 4, que também são cobertores, a forma 1 e a contra forma 3 permanecem estáticos, e se traciona o laminado 2 que vai passando através do bico, de forma que entra plano por um lado e sai moldado pelo outro.

[061] Se dispõe a extremidade do laminado 2 entre os dos elementos de transição 4, ainda planos, e se aquecem, de maneira que aquece também o laminado 2. A seguir, se confina a extremidade posterior dos elementos de transição 4, prensando-os entre a forma 1 e a contra forma 3.

[062] Assim, fica configurado o bico de transição com a extremidade do laminado 2 dentro e com a transição moldada também no laminado 2. A seguir, se traciona o laminado 2 para fazê-lo passar pelo bico assim moldado para que se vá aquecendo-o e moldando-o.

[063] Na figura 8 é representada uma variante desta realização, na qual a seção transversal da forma 1 e da contra forma 3 é variável.

[064] Nas figuras 9 a 12 se representa uma terceira realização do sistema da presente invenção. Por motivos de simplicidade, na descrição desta realização se utilizam as mesmas referências numéricas para designar elementos equivalentes.

[065] Nesta realização, os elementos de transição 4 estão formados por uma pluralidade de varetas longitudinais, e se consideram que ditas varetas formam um bico flexível, já que sua posição relativa pode ser variada entre si em altura e transversalmente, tal como se pode apreciar nas figuras. Também neste caso, deve ser indicado que as varetas terão um diâmetro adequado para adaptar-se perfeitamente à forma definida pela forma 1 e a contra forma 3.

[066] Nesta terceira realização, a forma 1 e a contra forma 3 são formadas por suportes situados em uma das extremidades de ditas varetas, estando os suportes da forma 1 abaixo do laminado 2 e os suportes da contra forma 3 acima do laminado 2.

[067] Tal como se mostra mediante as flechas da figura 12, ditos suportes são movíveis vertical e transversalmente para definir a seção do laminado 2 que se deseja.

[068] Nesta terceira realização, igual que na segunda realização, a moldagem do laminado 2 é realizada tracionando do próprio laminado 2, tal como se indica mediante a flecha da figura 11.

[069] À vista desta descrição e jogo de figuras, o técnico no assunto poderá entender que as realizações da invenção que foram descritas podem ser combinadas de múltiplas maneiras dentro do objeto da invenção. A invenção foi descrita segundo algumas realizações preferidas da mesma, mas para o técnico no assunto resultará evidente que múltiplas variações podem ser introduzidas em ditas realizações preferidas sem exceder o objetivo da invenção reivindicada.

Claims

1. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos, que compreende: - uma forma (1) que define a seção que se deseja proporcionar a um aglomerado (2) de material compósito colocado sobre a mesma para obter um aglomerado moldado (2’); - uma contra forma (3), que junto com a forma (1), molda e obtém o aglomerado moldado (2’); - elementos de transição (4) deformáveis, que adotam uma seção variável desde uma seção inicial em uma de suas extremidades e a seção final definida pela forma (1) na outra de suas extremidades, caracterizado por os ditos elementos de transição (4) estarem posicionados acima e abaixo do dito aglomerado (2) de material compósito, definindo um bico flexível e adaptável a diferentes geometrias, os elementos de transição (4) gerando por roçamento uma tração que tenciona o aglomerado (2).

2. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita contra forma (3) ou dito aglomerado (2) de material compósito ou ditos elementos de transição (4) serem movíveis longitudinalmente ao longo do sistema.

3. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos elementos de transição (4) proporcionarem calor.

4. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita contra forma (3) ser de forma adaptável.

5. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a dita contra forma (3) ser formada por um contendor flexível.

6. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por o dito contendor flexível que forma a contra forma (3) compreender um preenchimento.

7. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito preenchimento ser uma pluralidade de partículas.

8. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos elementos de transição (4) serem formados por membranas ou tecidos, tais como mantas térmicas.

9. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita forma (1) ser de seção transversal variável ao largo de seu comprimento.

10. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os ditos elementos de transição (4) serem formados por uma pluralidade de varetas ou uma pluralidade de placas longitudinais.

11. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 10, caracterizado por a forma (1) e a contra forma (3) serem formadas por uns suportes colocados em uma das extremidades de ditas varetas longitudinais.

12. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por as ditas varetas longitudinais que formam a forma (1) serem colocadas abaixo de dito aglomerado (2) de material compósito.

13. Sistema para moldar aglomerados de materiais compósitos de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por as ditas varetas longitudinais que formam a contra forma (3) serem colocadas acima de dito aglomerado (2) de material compósito.