BR112016014735B1 - Processo para a estampagem de um disco compósito com matriz termoplástica não consolidada - Google Patents

Abstract

processo e dispositivo para a estampagem de um disco compósito com matriz termoplástica não consolidada. a presente invenção refere-se a um processo para a realização, por estampagem a quente, de uma peça compósita de reforço fibroso contínuo em uma matriz termoplástica, caracterizado pelo fato de comportar as etapas que consistem em: a) obter um disco (160) que compreende uma estratificação de camadas que consistem em camadas (110) unidirecionais de fibras pré-impregnadas de um polímero termoplástico; b) aquecer ao ar livre o disco (160) a uma temperatura superior ou igual à temperatura de fusão do polímero que constitui a matriz; c) estampar o disco (160).

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um processo e a umdispositivo para a estampagem de um disco compósito com matriz termoplástica não consolidada. A invenção é mais particularmente, mas não exclusivamente, adaptada à obtenção de uma peça compósita em forma, reforçada por fibras contínuas de carbono, de vidro ou de aramida em uma matriz termoplástica, com taxas de reforços mássicos compreendidos entre 50% e 70% ou menos. Assim, a invenção é mais particularmente adaptada ao domínio aeronáutico, mas é vantajosamente adaptável a outros domínios técnicos, nos quais as exigências em matéria de estrutura e de confiabilidade são similares.

[0002] De acordo com a técnica anterior, uma peça compósita dematriz termoplástica em forma é obtida pela estampagem a quente de um disco compósito estratificado consolidado. Quando a fase de reforço desse compósito é constituída de fibras contínuas, a enformação do disco por estampagem implica um deslizamento interlaminar das dobras que constituem a estratificação desse compósito. Esse deslizamento interlaminar só é possível se a matriz desse compósito se acha em um estado suficientemente fluido quando da operação de estampagem. Esse estado é obtido, aquecendo-se o disco, previamente à estampagem, a uma temperatura superior à temperatura de fusão do polímero constituindo a matriz desse compósito. Quando esse polímero é um polímero termoplástico de elevado desempenho, tal como um poliéter éter cetona, ou PEEK, essa temperatura de aquecimento é elevada, comumente compreendida em 350oC e 440oC. Essa temperatura deve ser atingida em todo o volume do disco, para permitir o deslizamento das dobras de fibras contínuas, e evitar a introdução de tensão nas fibras, de secagem entre as fibras e de ondulação de fibras, esses defeitos tendo consequências desastrosas sobre as características mecânicas da peça assim obtidas. Assim, é comumente admitido e observado experimentalmente, que o disco objeto dessa operação de estampagem deve estar isento de defeitos, tais como porosidades. Com efeito, segundo os constatados experimentais da técnica anterior, a presença de uma lâmina de ar na estratificação, mesmo em uma curta distância, cria ao aquecimento um defeito de uniformidade de temperatura, defeito que se traduz por um ponto de fixação entre as dobras ou as fibras referidas, ponto esse de fixação que se opõe localmente ao deslizamento interlaminar. Além disso, essa lâmina de ar coleta os produtos de desgaseificação, quando do aquecimento do disco e não será fechada, quando da estampagem. Assim, segundo a técnica anterior, o processo de utilização de um material compósito com matriz termoplástica por estampagem parte do constatado que qualquer porosidade presente no disco estará presente na peça final oriunda da estampagem desse disco.

[0003] Assim, o processo de estampagem, segundo a técnicaanterior, é aplicado por meio de discos desviados em panóplia em uma placa consolidada, um cuidado particular sendo fornecido à realização dessa placa, a qual constitui o objeto de controles tão severos quanto sobre a peça final, o que aumenta o custo das peças obtidas por esse processo da técnica anterior. O documento WO 2013/127965 descreve um processo que permite obter essa placa consolidada.

[0004] A consolidação de um compósito que compreende umamatriz constituída de um polímero termoplástico compreende três fenômenos:- um fenômeno essencialmente mecânico, que, sob o efeito da pressão e da viscosidade do polímero, tende a criar um contato íntimo entre as dobras;- um fenômeno essencialmente químico, dito autoadesão, que acarreta uma adesão das dobras entre elas, pela difusão dos segmentos moleculares, através da interface, depois toda a espessura das dobras;- um fenômeno de escoamento do polímero, às vezes denominado impregnação, e que permite encher os vazios fechados subsistentes no material.

[0005] O documento FR 2 987 304 descreve um processo deestampagem a quente de um material compósito de reforço contínuo, utilizando um disco em um estado, dito pré-consolidado, obtido por colocação de fibras e uma autoadesão parcial entre as dobras, isto é, uma adesão das dobras entre elas, sobre toda a sua interface de contato, sem vácuo na interface, os segmentos de cadeias moleculares do polímero constituindo a matriz difusora sobre uma espessura muito limitada entre as dobras, de ambos os lados da interface. Esse estado se distingue do estado dito consolidado, onde a autoadesão é importante, onde as cadeias moleculares do polímero que constitui a matriz que se estende e se mistura sobre toda a espessura das dobras. Embora esse processo forneça uma melhoria em relação à técnica anterior, ele necessita, todavia, de atingir um nível de qualidade do disco ainda elevado, com uma taxa de porosidade inferior a 1%. Também, o processo sendo realizado à alta temperatura, isto é, a uma temperatura superior à temperatura de fusão do material, o fenômeno de impregnação ocorre e permite atingir esse nível de porosidade.

[0006] O documento FR 2 922 276 / WO 2010 0097547 descreveum processo para a obtenção de uma peça em forma, utilizando uma ligação de dobras não consolidadas. Esse processo não é um processo de estampagem, trata-se de um processo assimilável a uma moldagem, a ligação não consolidada de dobras, sofrendo um ciclo completo de aquecimento resfriamento, incluindo sua consolidação, no interior de um molde fechado, cuja cavidade é tirada ao vácuo. A tiragem ao vácuo da cavidade fechada permite suprimir as lâminas de ar entre as dobras. A produtividade desse processo é modesta diante do processo de estampagem e não produz deslizamento ou produz muito pouco deslizamento interlaminar comparado ao processo de estampagem.

[0007] A invenção visa a resolver os inconvenientes da técnicaanterior e se refere para esse fim a um processo para a realização, por estampagem a quente, de uma peça compósita de reforço fibroso contínuo em uma matriz termoplástica, processo esse que comporta as etapas que consistem em:a. obter um disco que compreende uma estratificação não consolidada de dobras que consistem em camadas unidirecionais de fibras pré-impregnadas de um polímero termoplástico;b. aquecer ao ar livre o disco a uma temperatura superior ou igual à temperatura de fusão do polímero que constitui a matriz;c. estampar o disco.

[0008] Assim, de maneira surpreendente e contrária às certezas dotécnico, a utilização exclusiva de camadas unidirecionais para a constituição das dobras permite uma estampagem direta do disco assim constituído, não consolidado, mesmo na ausência de qualquer ligação das dobras entre si, sem criação de defeito na peça assim obtida. Os termos "não consolidado" designam, ao mesmo tempo, um empilhamento de dobra isento de qualquer adesão entre as dobras, uma ligação de dobras ou a adesão entre as dobras é distribuída, de maneira discreta no volume do disco, fazendo subsistir zonas macroscópicas onde as dobras não são inteiramente ligadas entre si, e o caso em que as dobras aderem entre si sobre todas as suas interfaces de contato, mas pelo menos um dos três fenômenos permitindo realizar a consolidação não se traduz, de modo que subsiste uma taxa de porosidade elevada no disco. O disco é aquecido ao ar livre, isto é, o processo objeto da invenção não necessita de tiragem no vácuo do empilhamento que constitui o disco e é utilizado, do ponto de vista da estampagem nas mesmas condições que a estampagem de um disco consolidado, conforme a técnica anterior.

[0009] O termo "pré-impregnado" tratando-se de fibrastermoplásticas, é aqui utilizado no sentido de mechas termoplásticas calandradas com uma película de polímero, pulverizadas com um polímero termoplástico ou compreendendo fibras termoplásticas co- misturadas com as fibras de reforço. Em todos os casos, as fibras de reforço elas próprias não são impregnadas ou só são parcialmente impregnadas desse polímero. Esse tipo de produto corresponde aos produtos efetivamente disponíveis comercialmente sob a denominação imprópria de pré-impregnado.

[0010] Os termos "ao ar livre" significam que, quando doaquecimento, o disco não se situa em um espaço confinado e não é submetido a nenhum vácuo ou nenhuma pressão diferente da pressão atmosférica.

[0011] A invenção é vantajosamente aplicada segundo os modosde realização expostos a seguir os quais são a considerar individualmente ou segundo qualquer combinação tecnicamente operante.

[0012] De acordo com um modo de realização particular doprocesso, objeto da invenção, a etapa a) compreende uma etapa que consiste em ligar as dobras por pontos de soldagem. Assim, a coesão do disco, antes de sua estampagem, é melhorada. A limitação da ligação das dobras entre si a pontos de soldagem permite conservar o efeito surpreendente.

[0013] De acordo com um outro modo de realização particular doprocesso objeto da invenção, cada dobra é constituída de cintas ligadas borda a borda por uma soldagem. Esse modo de realização permite a obtenção fácil de discos de largura considerável, notadamente que compreendem fibras orientadas, segundo direções oblíquas, conferindo a esse disco suficientemente coesão para que possa ser manipulado sem risco de desorientar essas cintas.

[0014] De acordo com um terceiro modo de realização, o processoobjeto da invenção compreende, antes da etapa a) uma etapa que consiste em:d. selecionar, para a constituição da matriz, um polímero termoplástico que comporta uma temperatura de recristalização entre a temperatura de transição vítrea, Tg, e a temperatura de fusão, Tf, desse polímero;a etapa a) compreendendo uma etapa que consiste em:ai. cobrir as dobras, sob a forma de cintas pré-impregnadas, por meio de uma máquina para cobrir, comportando um meio de aquecimento dessa cinta, quando da colocação, a temperatura de aquecimento sendo inferior à temperatura de fusão do polímero e superior à temperatura de recristalização.

[0015] Esse modo de realização, incluindo uma seleção dascaracterísticas do polímero que constituem a matriz, permite, em condições determinadas, realizar uma ligação das dobras entre si sobre toda a sua superfície de contato e de realizar um bruto por meios de cobertura automáticos. Assim, um bruto, sob a forma de uma placa de grandes dimensões, é obtido, de maneira econômica, e embora não seja consolidado, nem mesmo parcialmente consolidado, a coesão desse bruto permite a realização de discos de formas complexas, por exemplo, por desvio. Alternativamente, o disco é obtido diretamente por cobertura de cintas largas ou por colocação automática de fibras. Neste caso, o processo objeto da invenção permite respeitar melhor a orientação das fibras em relação ao contorno do disco, notadamente, para peças curvas. Esse bruto ou esse disco é fabricado, de maneira econômica, sem etapa de consolidação. O aquecimento das cintas depositadas nas condições do processo objeto da invenção permite conferir a essas cintas uma colagem suficiente para a cobertura automática, sem consolidação das dobras. De acordo com um segundo efeito surpreendente, a combinação da seleção do material e da utilização de uma temperatura reduzida de ligação das cintas unidirecionais, quando da cobertura, permite obter uma peça isenta de defeito em estampagem direta, isto é, sem etapa de consolidação entre a cobertura e a estampagem.

[0016] Vantajosamente, a etapa d) compreende as etapas queconsistem em:di. realizar uma análise calorimétrica diferencial de varredura do pré-impregnado;dii. selecionar esse pré-impregnado, caso o resultado dessa calorimetria diferencial de varredura faz aparecer no aquecimento um pico exotérmico entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão do polímero.

[0017] Assim, um método simples de caracterização permiteverificar adaptação do pré-impregnado à aplicação conseguida do processo, objeto da invenção, em seus modos de realização que comportam uma ligação contínua das dobras ou das cintas que constituem as dobras. De acordo com a invenção, a temperatura à qual sobrevém o pico exotérmico é dita "temperatura de recristalização" esse fenômeno de recristalização sendo o mais verdadeiro possível, para explicar a presença desse pico exotérmico sobre a curva de análise calorimétrica ao aquecimento, sem estar ligado por qualquer teoria.

[0018] De acordo com um modo de realização particular, o polímeroque constitui a matriz e um poliéter éter cetona semicristalino, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente está compreendida entre 5% e 20%. Essa seleção particular do polímero que constitui a matriz, compatível com as etapas di) e dii) do processo, objeto da invenção, permite reduzir consideravelmente o custo de obtenção de uma peça compósita de elevado desempenho.

[0019] Vantajosamente, quando o polímero é um PEEK, a etapa ai)é realizada a uma temperatura compreendida entre 200 oC e 330 oC, preferencialmente 250 oC. Além das vantagens expostas anteriormente, essa cobertura com aquecimento à baixa temperatura permite melhorar a qualidade do disco ou do bruto, evitando os fenômenos de oxidação do PEEK no decorrer da cobertura.

[0020] De acordo com um modo de realização particular doprocesso objeto da invenção, a etapa a) é realizada, empilhando as dobras sobre uma aparelhagem, dita de transferência, comportando meios de posicionamento e de manutenção das dobras sobre sua periferia. Esse modo de realização permite a criação de um disco de estampagem a partir de dobras não ligadas e suprime assim completamente a etapa da técnica anterior que consiste em realizar um bruto consolidado.

[0021] Vantajosamente, a aparelhagem de transferência detransferência é um quadro, a etapa b) sendo realizada enquanto que as dobras empilhadas, quando da etapa a), estão sobre essa armação.

[0022] De acordo com uma variante de realização, a aparelhagemde transferência compreende uma película poliimida, as dobras sendo ligadas e mantidas sobre essa película por uma fita adesiva sobre sua periferia. Esse modo de realização é particularmente simples de aplicação.

[0023] A invenção é exposta a seguir, conforme os respectivosmodos de realização preferidos, de modo nenhum limitativos, e com referência às figuras 1 a 3, nas quais:- a figura 1 mostra esquematicamente um exemplo de realização do processo objeto da invenção, utilizando uma ligação de cintas unidirecionais, ilustrado na figura 1A, conforme uma vista de topo, um aquecimento do empilhamento assim realizado, ilustrado na figura 1B, conforme uma vista em corte AA definida na figura 1A, e uma estampagem ilustrada na figura 1C, segundo uma vista em corte AA;- a figura 2 representa um exemplo de curvas de análise térmica diferencial praticadas sobre dois pré-impregnados termoplásticos; e- a figura 3 representa uma vista esquemática, em perspectiva e explodida de um exemplo de ligação de cintas unidirecionais sobre uma aparelhagem de transferência constituída de uma película poliimida, conforme um exemplo de realização do processo objeto da invenção.

[0024] Na figura 1A, de acordo com um exemplo de realização doprocesso objeto da invenção, cintas 110, constituídas de camadas de fibras unidirecionais pré-impregnadas de um polímero termoplástico, são colocadas sobre uma aparelhagem 100, dita quadro de transferência. Essa aparelhagem comporta um quadro de suporte sobre o qual são fixadas platinas 101, cada uma dessas platinas comportando meios 105 de posicionamento, por exemplo, sob a forma de um pino que forma ressalto em relação a essa platina 101. Cada cinta 110 unidirecional comporta uma ou várias aberturas 111, 112 aptas acooperarem com esses meios 105 de posicionamento. As cintas 110 unidirecionais apresentam individualmente uma rigidez suficiente para serem assim colocadas manualmente ou por intermédio de um meio automático, por exemplo, um robô de tipo "pick and place", equipado com uma ventosa, sobre essa armação 100. Um empilhamento de dobras unidirecionais é assim obtido, sem que, nem as dobras, nem as cintas, sejam ligados entre si.

[0025] Na figura 1B, de acordo com um exemplo de realização, aarmação 100 é utilizada como quadro de transferência e o empilhamento assim realizado, constituindo o disco 160 para a estampagem, são colocados sob meios de aquecimento 120, por exemplo, painéis radiantes. Esses meios de aquecimento levam o disco 160 a uma temperatura superior à temperatura de fusão, Tf, do polímero termoplástico. A título de exemplo não limitativo, se esse polímero for um PEEK, essa temperatura de aquecimento atingirá 440 oC.

[0026] Na figura 1C, após essa etapa de aquecimento, o disco 160é estampado, deformando-o entre uma matriz 150 e um efetuador (não representado) de forma complementar àquela da matriz 150, de modo a constituir uma peça em forma. A peça assim obtida é, de maneira surpreendente, isenta de defeito.

[0027] Na figura 3, de acordo com uma variante de realização, ascintas 310 de camadas unidirecionais são colocadas sobre uma película 300 de poliimida resistente à temperatura atingida, quando do processo de estampagem e que é utilizada como aparelhagem de transferência. De acordo com esse exemplo de realização, essas cintas 310 são simplesmente mantidas sobre sua periferia sobre essa película 300, por meio de fitas 305 adesivas, adaptadas à temperatura de aplicação do processo. A operação de aquecimento prévia à estampagem e a própria operação de estampagem são realizadas, enquanto que as cintas 310 estão sobre a película 300 poliimida, segundo técnicas conhecidas da técnica anterior.

[0028] Sem ser ligado por qualquer teoria, é suposto que autilização de cintas unidirecionais e a ausência de ligação contínua entre as dobras permitem evacuar os gases e o ar, quando da abundância do polímero ao aquecimento e quando da estampagem. Esse modo de realização é adaptado, quando o disco é de dimensões suficientemente reduzidas, o que sua forma é simples, de modo que o posicionamento das cintas de camadas unidirecionais é realizável com um número reduzido de meios de posicionamento. Nos outros casos, uma ligação das dobras ou das cintas é necessária.

[0029] De acordo com um modo de realização, uma ligação dasdobras é realizada por pontos de soldagem. Esse modo de realização permite pré-ligar as dobras que constituem o disco, segundo a espessura desse disco. Essa soldagem por pontos é facilmente realizada sobre a aparelhagem de transferência ou fora dessa aparelhagem, por meio de um ferro de soldar apto a levar localmente à sua temperatura de fusão ou polímero pré-impregnando as fibras. Esses pontos de soldagem conferem ao disco uma certa coesão que permite manipulá-lo fora da aparelhagem de transferência, sem perder as vantagens do processo, objeto da invenção. De acordo com uma outra variante de realização compatível com a precedente, as cintas 110, 310 são soldadas borda a borda por meio de linhas de soldagem 140, 340. Essas linhas de soldagem se estendem sobre uma largura estreita de ambos os lados das bordas das cintas em contato e são obtidas, por exemplo, por meio de um ferro de soldar, apto a levar o polímero pré- impregnando as cintas 110, 310 à sua temperatura de fusão.Alternativamente, essa soldagem é realizada por meios conhecidos da técnica anterior, por exemplo, por meio de um aquecimento por raio laser.

[0030] Quando o disco comporta um desvio complexo quenecessita que ele seja recortado em um bruto ou ainda quando a forma necessita que a estratificação seja obtida por colocação de fibras, de modo que as fibras sejam corretamente orientadas em qualquer ponto, em relação a essa forma, ou ainda quando o disco é de grande dimensão, esse bruto ou o disco é preferencialmente obtido por cobertura automática. Em todo o texto, o termo cobertura se entende como cobertura de cintas e da colocação de fibras, as condições essenciais desses processos sendo similares no contexto da invenção.

[0031] De acordo com um terceiro modo de realização do processo,objeto da invenção, o bruto é realizado por cobertura e ligação entre si das cintas e das dobras. Essa cobertura é realizada por uma colocação automática ou manual de cintas de uma largura compreendida entre 3 mm e 305 mm (12"), as cintas sendo ligadas entre si sobre toda a superfície de suas interfaces. A colocação de cintas estreitas (3 mm, por exemplo) é obtida preferencialmente por meio de uma máquina ou de um robô apto à colocação de fibras. No caso de cintas largas estas são depositadas por meio de uma máquina para cobrir ou manualmente. Esse modo de realização permite, de maneira surpreendente, obter uma peça isenta de defeito, sem passar por uma etapa de consolidação do bruto. Esse resultado é obtido, combinando-se as três condições de utilização a seguir:- a cobertura é colocada por meios de cintas constituídas de fibras unidirecionais;- o polímero termoplástico, impregnando as fibras comporta uma temperatura de recristalização compreendida entre a temperatura de transição vítrea e a temperatura de fusão;- a temperatura de aquecimento das cintas no decorrer da colocação é superior à temperatura de recristalização e inferior à temperatura de fusão, Tf, do polímero que impregna as fibras.

[0032] O aquecimento das cintas pré-impregnadas de um polímerotermoplástico é indispensável, quando da cobertura. Com efeito, essas cintas não são pegajosas e devem ser aquecidas para aderir sobre a pré-forma já depositada. De acordo com a técnica anterior, as máquinas aptas à cobertura automática de fibras pré-impregnadas de um polímero termoplástico utilizam, para esse fim, um aquecimento a uma temperatura igual ou superior à temperatura de fusão desse polímero. Assim, no caso em que esse polímero é um PEEK, cuja temperatura de fusão é de 343 oC, essa temperatura de aquecimento no decorrer da colocação, de acordo com a técnica anterior, é tipicamente de 400 oC ou mais. No caso do processo objeto da invenção, a temperatura de aquecimento no decorrer da colocação é, conforme um exemplo de realização, limitada a 250 oC para uma faixa pré-impregnada de PEEK. Essa baixa temperatura não produz a fusão desse polímero. Assim, por um lado, o fenômeno de impregnação não ocorre e subsistem porosidades na ligação, por outro lado, a difusão molecular na interface é diminuída e, por conseguinte, não permite o fenômeno de autoadesão. Todavia, esse aquecimento à baixa temperatura confere à cinta, ou à região da cinta assim aquecida, uma colagem suficiente para aderir à pré-forma. Sem ser ligado por qualquer teoria, é suposto que a adesão entre as dobras ocorre pela co-cristalização das fases amorfas do polímero, de ambos os lados da interface, essa co-cristalização sendo obtida pela recristalização ao aquecimento do polímero.

[0033] Essa possibilidade surpreendente de limitar a temperaturade aquecimento, no decorrer da colocação e realizar em seguida uma estampagem, a partir de um disco não consolidado, assegurando a qualidade da matéria da peça final, é apenas verificada, utilizando-se cintas constituídas de camadas de fibras unidirecional e um selecionador de um polímero termoplástico, fazendo aparecer um pico de recristalização entre sua temperatura de transição vítrea e sua temperatura de fusão.

[0034] Na figura 2, a análise calorimétrica diferencial em varreduraé uma técnica de caracterização conhecida da técnica anterior. Ela permite medir a variação de entalpia da matéria no decorrer de seu aquecimento e consiste em aquecer duas amostras, uma sendo constituída do material a testar, e a outra de um material prova. As duas amostras são aquecidas em dois fornos separados, mantendo uma diferença de temperatura nula entre as duas amostras. O traçado dá o fluxo térmico 202 entre as duas amostras, em função da temperatura 201. O aparecimento de um pico nessa evolução é prova da presença de uma transição de fase que utiliza um calor latente de transição. De acordo com a natureza da transição de fase, esse pico 232, 242 é apontado para baixo, e é dito, então, "endotérmico" ou apontado para cima, é, então, qualificado "de exotérmico".

[0035] O traçado da curva 230 de análise calorimétrica diferencial,correspondente a um pré-impregnado de fibras de carbono PEEK que tem uma taxa de cristalinidade de 30 % à temperatura ambiente, faz aparecer, ao aquecimento, uma primeira 233 perturbação da curva correspondente à passagem da temperatura 210 de transição vítrea (Tg), depois um pico 232 endotérmico à temperatura 220 de fusão (Tf) do polímero. O traçado da curva 240 de análise calorimétrica diferencial de um pré-impregnado de carbono - PEEK, do qual o PEEK apresenta uma taxa de cristalinidade compreendida entre 5% e 20% à temperatura ambiente, faz aparecer ao aquecimento uma primeira perturbação 243, correspondente à passagem da transição vítrea, Tg, depois um pico 241 exotérmico, antes do pico 242 endotérmico de fusão. Esse pico 241 exotérmico, que é produzido ao aquecimento, é interpretado como um pico de recristalização. A temperatura 245 sensivelmente centrada sobre esse pico 241 exotérmico é dita temperatura de recristalização, pois ela ocorre ao aquecimento, o material estando inicialmente no estado cristalizado. O material, cujo traçado 230 não faz aparecer esse pico 241 de recristalização, isto é, segundo esse exemplo, o pré- impregnado de um PEEK, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente é superior a 20%, não é adaptado aos modos de realização do processo, objeto da invenção, que utilizam uma ligação das cintas de camadas unidirecionais sobre toda a sua superfície de contato, isto é, essencialmente, uma colocação das cintas por um meio de cobertura automatizado. Ao contrário, o material, cujo traçado 240 da análise colorimétrica faz aparecer um pico 241 exotérmico ao aquecimento, permite uma ligação de faixas unidirecionais sobre toda a sua superfície, a condição que essa ligação seja realizada por um aquecimento das cintas em uma faixa 250 de temperatura compreendida entre a temperatura 245 do pico 241 exotérmica e a temperatura 220 de fusão. Por exemplo, para um pré-impregnado de PEEK, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente está compreendida entre 5% e 20%, a cobertura automática, as cintas pré-impregnadas é realizável a uma temperatura de 250 oC. Essa baixa temperatura permite também evitar os fenômenos de oxidação desse polímero, quando do aquecimento correspondente. Esse aquecimento contínuo à baixa temperatura permite conferir às cintas pré-impregnadas uma colagem suficiente para utilizá-las conforme um processo de cobertura automatizado.

[0036] Um pré-impregnado termoplástico, que não apresenta essepico 241 de recristalização, por exemplo, um pré-impregnado de PEEK, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente é de 30 %, não pode ser ligado, quando de uma operação de cobertura ou de colocação de fibra por um aquecimento em uma faixa 250 de temperatura também baixa, pois esse aquecimento não lhe confere uma colagem suficiente para permitir a adesão das cintas sobre a pré-forma. Assim, no caso da cobertura automatizada de um pré-impregnado de PEEK, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente é superior a 20%, a temperatura de aquecimento no decorrer da cobertura deve ser superior ou igual à temperatura 220 de fusão do PEEK, a adesão das cintas depositadas sobre a pré-forma sendo então necessariamente acompanhada de uma autoadesão, mesmo parcial, das dobras entre si. Ao contrário, esse PEEK, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente é de 20% ou, mais, está apta a ser utilizada pelos modos de realização do processo objeto da invenção, sem ligação das dobras, ou com uma ligação por soldagem parcial, por ponto ou por linha de soldagem.

[0037] A descrição acima e os exemplos de realização mostram quea invenção atinge os objetivos visados, em particular, pela utilização de dobras constituídas de fibras unidirecionais pré-impregnadas de qualquer polímero termoplástico, ela permite a estampagem de dobras não ligadas ou parcialmente ligadas por pontos e, Tpor uma seleção de um polímero que impregna as dobras, seleção essa que responde a características particulares e é associada a condições de cobertura específicas, o processo, objeto da invenção, permite obter um resultado similar, utilizando um bruto obtido por cobertura automatizada. De acordo com esses dois modos de realização do processo, objeto da invenção, a etapa de obtenção de uma placa consolidada, etapa essa considerada como incontornável, segundo a técnica anterior, é suprimida.

Claims (9)

1. Processo para a realização, por estampagem a quente, de uma peça compósita de reforço fibroso contínuo em uma matriz termoplástica, caracterizado pelo fato de comportar as etapas que consistem em:a. obter um disco (160) que consiste de uma estratificação não consolidada de dobras que consistem em camadas (110, 310) unidirecionais de fibras pré-impregnadas de um polímero termoplástico;b. aquecer ao ar livre o disco (160) não consolidado a uma temperatura superior ou igual à temperatura de fusão (220) do polímero que constitui a matriz;c. estampar a quente o disco (160) não consolidado, após a etapa de aquecimento realizada ao ar livre, ao deformar o disco (160) entre uma matriz e um efetuador com uma forma complementar à da matriz de modo a realizar uma parte em forma.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa a) compreender uma etapa que consiste em ligar as dobras por pontos de soldagem.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada dobra do disco ser constituída de cintas (110, 310) ligadas as borda a borda por uma soldagem (140, 340).

4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender antes da etapa a) uma etapa d) que consiste em selecionar, para a constituição da matriz, um polímero termoplástico que comporta uma temperatura (245), dita de recristalização entre a temperatura (210) de transição vítrea, Tg, e a temperatura (220) de fusão, Tf, desse polímero, e compreendendo as etapas:di. realizar uma análise calorimétrica diferencial de varredura do pré-impregnado;dii. selecionar esse pré-impregnado, caso o resultado dessa calorimetria diferencial de varredura faça aparecer ao aquecimento um pico (241) exotérmico entre a temperatura (210) de transição vítrea e a temperatura (220) de fusão do polímero, a temperatura (245) do pico exotérmico sendo considerada como a temperatura de recristalização;e na qual a etapa a) compreende uma etapa que consiste em:ai. cobrir as dobras, sob a forma de cintas pré-impregnadas, por meio de uma máquina para cobrir, comportando um meio de aquecimento dessa cinta, a temperatura de aquecimento da cinta, quando da colocação, sendo inferior à temperatura de fusão (220) do polímero e superior à temperatura (245) de recristalização.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o polímero que constitui a matriz ser um poliéter éter cetona semicristalino, cuja taxa de cristalinidade à temperatura ambiente está compreendida entre 5% e 20%.

6. Processo, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de a etapa ai) ser realizada a uma temperatura compreendida entre 200 oC e 330 oC, preferencialmente 250 oC.

7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a etapa a) ser realizada, empilhando as dobras sobre uma aparelhagem (100, 300), dita de transferência, comportando meios (105, 305) de posicionamento e de manutenção das dobras sobre sua periferia.

8. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a aparelhagem de transferência ser uma armação (100) e a etapa b) ser realizada enquanto que as dobras empilhadas quando da etapa a) estão sobre essa armação (100).

9. Processo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a aparelhagem de transferência compreender uma película (300) poliimida, as dobras sendo ligadas e mantidas sobre essa película por uma fita (305) adesiva sobre sua periferia.

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