BR112016013445B1 - Mesa de corte para o corte de uma pré-forma fibrosa obtida por tecelagem tridimensional e método de corte que utiliza tal mesa - Google Patents
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Abstract
mesa de corte para o corte de uma pré-forma fibros a obtida por tecelagem tridimensional e método de corte que utiliza tal mesa. a invenção refere-se a uma mesa de corte (100) para o corte de uma pré-forma fibrosa obtida por tecelagem tridimensional e que compreende duas partes que são ligadas entre si por pelo menos uma zona de separação e que apresentam contornos de formas diferentes, sendo que a mesa de corte compreende uma bandeja (104) dotada de uma cavidade (108) destinada a receber de forma horizontal uma das partes da pré-forma a ser cortada, placas sacrificiais (110) destinadas a serem intercaladas entre as partes da pré-forma a ser cortada e a serem fixadas na bandeja, pelo menos um modelo de corte (114) destinado a ser aplicado sobre parte da pré-forma fibrosa que não está posicionada na cavidade, e meios (118) de aplicação de uma pressão de compressão no modelo de corte. a invenção se refere igualmente a um método de corte de uma pré-forma fibrosa por meio da tal mesa de corte.
Description
[0001] A presente invenção refere-se ao domínio geral de pré-formas fibrosas obtidas por tecelagem tridimensional e que compreendem duas partes distintas que apresentam contornos de formas diferentes e que são ligadas entre si por uma zona de separação.
[0002] Certas pré-formas fibrosas obtidas por tecelagem tridimensional integram zonas de separação que permitem realizar, a partir de uma mesma pré-forma tecida de forma horizontal, peças de material compósito de geometria complexa. Trata-se, por exemplo, de plataformas de pá de ventoinha de turbomáquina aeronáutica que podem ser obtidas a partir de pré-formas fibrosas em forma de π com uma base e duas pernas que formam reforços, sendo que a base, por um lado, e as duas pernas, por outro lado, constituem duas partes distintas que são ligadas entre si por uma zona de separação.
[0003] Um dos problemas encontrados na realização de tais pré-formas reside no fato de que o perfil de corte das duas partes separadas das pré-formas (que formam seu contorno final) não é necessariamente o mesmo. Em tal situação, o corte por jato d'água não é possível, de modo que é necessário realizar manualmente o corte dos perfis das duas partes da pré-forma um após o outro.
[0004] No entanto, o corte manual de uma pré-forma fibrosa é dificilmente controlável e sujeito a imprecisões de corte, problemas de reprodutibilidade e de perda de fibras.
[0005] A invenção tem como propósito, portanto, fornecer uma mesa de corte e um método de corte que não apresentem as desvantagens supracitadas.
[0006] De acordo com a invenção, esse propósito é atingido através de uma mesa de corte para o corte de uma pré-forma fibrosa obtida por tecelagem tridimensional e que compreende duas partes que são ligadas entre si por pelo menos uma zona de separação e que apresentam contornos de formas diferentes, sendo que a mesa de corte compreende uma bandeja dotada de uma cavidade destinada a receber de forma horizontal uma das partes da pré-forma a ser cortada, placas sacrificiais destinadas a serem intercaladas entre as partes da pré-forma a ser cortada e a serem fixadas na bandeja, pelo menos um modelo de corte destinado a ser aplicado sobre a parte da pré-forma fibrosa que não está posicionada na cavidade, e meios de aplicação de uma pressão de compressão no modelo de corte.
[0007] A mesa de corte de acordo com a invenção é notável pelo fato de que a mesma integra, em um mesmo conjunto de ferramentas, múltiplas restrições, como a compressão homogênea e precisa de partes da pré-forma no momento seu corte, um corte preciso dessas partes sem risco de deformação ou de retirada de fibras e um risco de dano limitado pelo operador. Assim, a mesa de corte de acordo com a invenção facilita o corte de pré-formas fibrosas e limita os problemas de reprodutibilidade.
[0008] A mesa de corte pode compreender um atuador montado verticalmente acima da bandeja e destinado a receber o modelo de corte para aplicação de uma pressão de compressão sobre o mesmo.
[0009] Cada placa sacrificial pode ser destinada a ser fixada sobre a bandeja por intermédio do parafuso de indexação. A cavidade da bandeja pode apresentar um perfil correspondente a um contorno comum às duas partes da pré-forma a ser cortada.
[00010] De maneira vantajosa, o modelo de corte compreende pelo menos dois dedos de indexação destinados a garantir seu posicionamento na pré-forma. Do mesmo modo, o modelo de corte compreende vantajosamente uma borda biselada destinada a facilitar a passagem de uma ferramenta de corte. Finalmente, o modelo de corte compreende vantajosamente, em sua periferia, um lábio de compressão destinada a otimizar a retenção da pré-forma no momento de seu corte.
[00011] A bandeja é, de preferência, giratória, circular, horizontal e compreende uma superfície superior que é dotada da cavidade, o que facilita o trabalho de corte pelo operador.
[00012] A invenção também tem como objetivo um método de corte de uma pré- forma fibrosa por meio de uma mesa de corte, conforme definido anteriormente, sendo que o método compreende:o posicionamento da pré-forma a ser cortada na bandeja da mesa de corte ao posicionar uma das partes da pré-forma de forma horizontal na cavidade do mesmo;o posicionamento de placas sacrificiais entre as duas partes da pré-forma e a fixação dessas placas sacrificiais na bandeja da mesa de corte;a colocação do modelo de corte na parte da pré-forma que não está posicionada na cavidade da bandeja da mesa de corte;a aplicação de uma pressão de compressão sobre o modelo de corte;o corte da parte da pré-forma recoberta pelo modelo de corte de acordo com o contorno da mesma;a repetição das etapas anteriores com a outra parte da pré-forma.
[00013] O método pode compreender uma etapa prévia de pré-corte por jato d'água da pré-forma de acordo com um contorno comum que engloba os contornos das duas partes da pré-forma.
[00014] Outras características e vantagens da presente invenção surgirão a partir da descrição feita abaixo, em referência aos desenhos anexos que ilustram um exemplo de realização desprovida de qualquer caráter limitante. Nas Figuras:- as Figuras 1A e 1B são vistas esquemáticas de cima e de baixo de um exemplo de pré-forma fibrosa à qual se aplica a invenção;- a Figura 1C é uma vista em corte de acordo com a linha IC-IC da pré-forma fibrosa da Figura 1A; - as Figuras 2 a 10 são vistas que mostram as diferentes etapas do método de corte de acordo com a invenção aplicada à pré-forma fibrosa das Figuras 1A a 1C; e- a Figura 11 mostra um modelo de corte de uma mesa de corte de acordo com a invenção.
[00015] A invenção se aplica ao corte de todas as pré-formas fibrosas obtidas por tecelagem tridimensional (3D) e que compreendem duas partes que são ligadas entre si por pelo menos uma zona de separação e que apresentam contornos de formas diferentes. Tais pré-formas fibrosas permitem realizar, a partir de uma mesma pré-forma tecida de forma horizontal, peças de material compósito de geometria complexa.
[00016] Um exemplo de aplicação não limitante é o das pré-formas fibrosas utilizadas para a fabricação de plataformas de pá de ventoinha de uma turbomáquina aeronáutica, conforme aquela ilustrada nas Figuras 1A a 1C.
[00017] Nessas Figuras, é representada esquematicamente uma pré-forma fibrosa 10 que é obtida por tecelagem 3D e que, após formatação, injeção de resina ou densificação por uma matriz e usinagem eventual, permite obter uma plataforma de pá de ventoinha.
[00018] Por tecelagem 3D, entende-se que os fios de urdidura da pré-forma seguem trajetos sinuosos a fim de ligar entre os mesmos fios de trama pertencentes a camadas de fios de trama diferentes, com exceção das separações, observando- se que uma tecelagem 3D, especialmente em armação do tipo interlock, pode incluir tecelagens 2D em superfície. Diferentes armações de tecelagem 3D podem ser utilizadas, como armações do tipo interlock, cetim múltiplo ou voile múltiplo, por exemplo, conforme descrito especialmente no documento no WO 2006/136755.
[00019] A pré-forma fibrosa 10 apresenta duas partes distintas na espessura, a saber, uma parte superior 12 e uma parte inferior 14, que são, cada uma, formadas por uma pluralidade de camadas sobrepostas de fios e que são ligadas umas às outras por uma zona de separação 16 para formar uma única estrutura fibrosa. No nível dessa zona de separação 16, as camadas de fios da parte superior da pré- forma fibrosa são ligadas às camadas de fios da parte inferior (e reciprocamente).
[00020] Ademais, as partes 12, 14 da pré-forma fibrosa apresentam contornos externos que são diferentes. A Figura 1A representa, assim, o contorno externo 12a da parte superior 12 da pré-forma (em cinza), enquanto a Figura 1B mostra o contorno externo 14a da parte inferior 14 da pré-forma (com o perfil da parte superior em pontilhado).
[00021] Em conexão com as Figuras 2 a 11, serão descritas as diferentes etapas do método de corte de acordo com a invenção que permite obter tal pré-forma fibrosa.
[00022] A etapa inicial do método de corte é a realização por tecelagem 3D de uma estrutura fibrosa 20 conforme aquela ilustrada na Figura 2, sendo que essa estrutura fibrosa é formada por duas partes distintas (no sentido da espessura) reunidas por uma zona de separação 22 predefinida. Nessa Figura, são representados os sentidos de urdidura e trama dos fios constituintes da estrutura fibrosa, assim como o sentido F de avanço da estrutura durante sua tecelagem.
[00023] A partir dessa estrutura fibrosa, a etapa seguinte consiste em realizar um pré-corte por jato d'água da estrutura fibrosa de acordo com um contorno comum C que engloba os contornos das duas partes da pré-forma fibrosa a ser obtida. Essa operação permite obter a pré-forma pré-cortada 30 representada na Figura 3, sendo que essa pré-forma pré-cortada apresenta duas partes distintas (na espessura) ligadas pela zona de separação 16 previamente disposta.
[00024] A pré-forma 30 assim pré-cortada é, então, posicionada sobre uma mesa de corte 100 conforme a invenção e representada de maneira esquemática na Figura 4.
[00025] Essa mesa de corte 100 compreende especialmente uma moldura 102 sobre a qual é montada uma bandeja horizontal 104 que é giratória ao redor de um eixo geométrico vertical A-A e em que uma superfície superior 106 é dotada de uma cavidade 108 destinada a receber de forma horizontal uma das partes da pré-forma a ser cortada. Para esse fim, a cavidade 108 apresenta um perfil que corresponde ao contorno C comum às duas partes a serem cortadas da pré-forma.
[00026] No exemplo ilustrado na Figura 4, a parte 32 da pré-forma 30 que está posicionada na cavidade 108 da bandeja giratória 104 da mesa de corte é aquela que é destinada a formar, após o corte, a parte inferior da pré-forma fibrosa.
[00027] As placas sacrificiais 110 (aqui na quantidade de duas) são em seguida intercaladas entre as duas partes da pré-forma a ser cortada (Figura 5). Essas placas sacrificiais 110 apresentam um perfil adaptado ao contorno externo da zona de separação 16 da pré-forma 30 pré-cortada e permitem proteger a parte 32 da pré- forma que está posicionada na cavidade da bandeja giratória.
[00028] As placas sacrificiais 110 assim posicionadas sobre a mesa de corte são fixadas na bandeja giratória 104 da mesma, por exemplo, cada uma por intermédio de dois parafusos de indexação 112 (Figura 6), o que evita que as mesmas se movam durante a operação de corte propriamente dita.
[00029] A etapa seguinte, ilustrada pela Figura 7, consiste em aplicar na parte 34 da pré-forma fibrosa que não está posicionada na cavidade da bandeja giratória da mesa de corte um modelo de corte 114, sendo que esse modelo de corte apresenta aqui um contorno externo 114a que corresponde ao contorno externo da parte superior 12 da pré-forma cortada.
[00030] O modelo de corte 114 compreende vantajosamente dois dedos de indexação 116 em relação às placas sacrificiais 110 a fim de garantir o posicionamento do modelo de corte na pré-forma 30 pré-cortada.
[00031] Em seguida, uma pressão de compressão é aplicada sobre o modelo de corte 114 para permitir uma retenção das fibras da pré-forma na margem do modelo de corte a fim de evitar que as mesmas se desloquem durante a operação de corte propriamente dita.
[00032] Para esse fim, o modelo de corte 114 é fixado horizontalmente na extremidade livre de um atuador 118 montado verticalmente acima da bandeja giratória 104 da mesa de corte. A pressão de compressão aplicada pelo atuador sobre o modelo de corte está tipicamente compreendida entre 300 e 500 kPa (3 e 5 bar).
[00033] Uma vez que o modelo de corte é aplicado, o corte da parte 34 da pré- forma de acordo com o contorno do modelo de corte pode ser iniciado. Esse corte pode ser realizado de diferentes maneiras conhecidas por si mesmas, por exemplo, manualmente com o auxílio de uma lâmina de aço ou de cerâmica.
[00034] No exemplo ilustrado na Figura 7, a zona hachurada da parte 34 da pré- forma fibrosa corresponde à zona que deve ser cortada no decorrer dessa etapa. Será notado que a rotação ao redor do eixo geométrico vertical A-A da bandeja 104 da mesa de corte permite facilitar essa etapa de corte ao permitir que o operador tenha sempre acesso à zona de corte.
[00035] Quando o corte é terminado, a parte 34 da pré-forma fibrosa 30 corresponde à parte superior 12 da pré-forma 10 cortada representada nas Figuras 1A a 1C. O modelo de corte é, então, retirado da mesa de corte e a pré-forma 30 é transferida para outra mesa de corte 100' análoga àquela anteriormente descrita (Figuras 8 e 9). Essa mesa de corte 100' apresenta especialmente uma bandeja giratória 104' que tem uma cavidade 108' cujo perfil corresponde ao contorno externo da parte 34 da pré-forma que acabou de ser cortada.
[00036] A pré-forma fibrosa 30 é, assim, posicionada sobre a mesa de corte 100', sendo que sua parte superior 12 é posicionada na cavidade 108' da bandeja giratória 104'.
[00037] As operações se desencadeiam, então, como para o corte da parte 34 da pré-forma. Em particular, as mesmas placas sacrificiais 110 são montadas e fixadas na bandeja giratória 104' e outro modelo de corte 114' é aplicado na parte 32 a ser cortada da pré-forma, sendo que esse modelo de corte apresenta aqui um contorno externo 114'a que corresponde ao contorno externo da parte inferior 12 da pré-forma cortada (Figura 10). Após a aplicação de uma pressão de compressão por um atuador 118', o corte da parte 32 da pré-forma fibrosa de acordo com o contorno desse outro modelo de corte 114' pode, então, ser realizado. No exemplo da Figura 10, a zona hachurada da parte 32 da pré-forma fibrosa corresponde à zona que é cortada.
[00038] Uma vez cortada, a parte 32 da pré-forma fibrosa 30 corresponde à parte inferior 14 da pré-forma 10 cortada representada nas Figuras 1A a 1C. O modelo de corte 114' e as placas sacrificiais 110 podem, então, ser retirados para permitir que se ejete a pré-forma fibrosa. Essa corresponde, então, àquela representada nas Figuras 1A a 1C.
[00039] De acordo com uma disposição vantajosa da invenção ilustrada na Figura 11, os modelos de corte 114, 114' compreendem, cada um, uma borda biselada 120 que é destinada a facilitar a passagem da lâmina de corte 122. Tipicamente, essa borda biselada 120 poderá formar um ângulo α de cerca de 45° com a linha vertical de corte.
[00040] De acordo com outra disposição vantajosa da invenção também ilustrada na Figura 11, os modelos de corte 114, 114' compreendem, cada um, em sua periferia, um lábio de compressão 124 que é destinada a otimizar a retenção da pré- forma 30 após seu corte. A presença de tal lábio de compressão 124 (que tem, por exemplo, uma largura de cerca de 5 mm) permite, assim, limitar a aplicação da pressão a uma zona situada nos arredores da zona a ser cortada.
Claims (10)
1. Mesa de corte (100) para o corte de uma pré-forma fibrosa (10) obtida por tecelagem tridimensional e que compreende duas partes (12, 14) que são ligadas entre si por pelo menos uma zona de separação (16) e que apresentam contornos (12a, 14a) de formas diferentes, a mesa de corte caracterizada pelo fato de que compreende:uma bandeja (104) dotada de uma cavidade (108) destinada a receber uma das partes da pré-forma a ser cortada, dita pré-forma fibrosa sendo capaz de assentar horizontalmente na dita cavidade;duas placas sacrificiais (110) destinadas a serem intercaladas entre as partes da pré-forma fibrosa a serem cortadas, cada de ditas duas placas sacrificiais separadas a serem configuradas para serem separadamente fixadas na bandeja, ditas duas placas sacrificiais separadas cobrindo parcialmente o recesso da bandeja quando as duas placas sacrificiais são fixadas à bandeja, em que uma primeira superfície da dita bandeja é construída e disposta a receber uma primeira das duas placas sacrificiais separadas e uma segunda superfície da dita bandeja, que é diferente da primeira superfície, é configurada para receber uma segunda das duas placas sacrificiais separadas para que as duas placas sacrificiais separadas sejam montáveis simultaneamente na bandeja;pelo menos um modelo de corte (114) configurado a ser aplicado em uma parte da pré-forma fibrosa que está posicionada fora da cavidade; emeios (118) de aplicação de uma pressão de compressão sobre o modelo de corte.
2. Mesa de corte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de aplicação de uma pressão de compressão compreendem um atuador (118) montado verticalmente acima da bandeja e destinado a receber o modelo de corte para aplicação de uma pressão de compressão no mesmo.
3. Mesa de corte, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que cada placa sacrificial (110) é destinada a ser fixada na bandeja por intermédio do parafuso de indexação (112).
4. Mesa de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o modelo de corte compreende pelo menos dois dedos de indexação (116) destinados a garantir seu posicionamento na pré-forma.
5. Mesa de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o modelo de corte compreende uma borda biselada (120) destinada a facilitar a passagem de uma ferramenta de corte (122).
6. Mesa de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o modelo de corte compreende na sua periferia um lábio de compressão (124) destinado a otimizar a retenção da pré-forma após seu corte.
7. Mesa de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a cavidade da bandeja apresenta um perfil correspondente a um contorno comum às duas partes da pré-forma a ser cortada.
8. Mesa de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a bandeja é giratória, circular, horizontal e compreende uma superfície superior (106) que é dotada da cavidade (108).
9. Método de corte de uma pré-forma fibrosa por meio de uma mesa de corte (100), como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, o método caracterizado pelo fato de que compreende:posicionar a pré-forma (30) a ser cortada na bandeja (104) da mesa de corte ao posicionar uma das partes (32) da pré-forma fibrosa de maneira horizontal na cavidade (108) da mesma;posicionar placas sacrificiais (110) entre as duas partes (32, 34) da pré- forma fibrosa e a fixar essas placas sacrificiais na bandeja da mesa de corte;colocar o modelo de corte (114) na parte (34) da pré-forma fibrosa que não está posicionada na cavidade da bandeja da mesa de corte;aplicar uma pressão de compressão sobre o modelo de corte;cortar a parte da pré-forma fibrosa recoberta pelo modelo de corte de acordo com o contorno da mesma;repetir as etapas anteriores com a outra parte da pré-forma.
10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que compreende uma etapa prévia de pré-cortar por jato d'água a pré-forma de acordo com um contorno comum que engloba os contornos das duas partes da pré- forma.
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