BR112018004669B1

BR112018004669B1 - Método de fabricação para material compósito e aparelho de fabricação para material compósito

Info

Publication number: BR112018004669B1
Application number: BR112018004669-8A
Authority: BR
Inventors: Shinichi Kuroda
Original assignee: Nissan Motor Co., Ltd
Priority date: 2015-09-09
Filing date: 2015-09-09
Publication date: 2022-04-05
Also published as: KR20180035900A; CN108025462B; PH12018500472A1; EP3348371A4; MX2018002855A; JPWO2017042921A1; EP3348371A1; US10836123B2; CN108025462A; BR112018004669A2; JP6439879B2; RU2671346C1; US20180250893A1; KR102012140B1; MX364036B; WO2017042921A1; EP3348371B1

Abstract

MÉTODO DE FABRICAÇÃO PARA MATERIAL COMPÓSITO E APARELHO DE FABRICAÇÃO PARA MATERIAL COMPÓSITO

Description

CAMPO DA TÉCNICA

[001] A presente invenção refere-se a um método de fabricação para um material compósito e aparelho de fabricação para um material compósito

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[002] Nos últimos anos, para fabricar um veículo leve, um material compósito obtido infundindo-se resina em um reforço foi empregue como um material para um componente de automóvel. Um método de moldagem por transferência de resina (RTM) foi focado como um método de fabricação para um material compósito bem adequado para produção em massa.

[003] No método de RTM, primeiramente, um reforço é laminado, e uma pré-forma pré-formada em um formato predeterminado é disposta em uma cavidade do molde. Após o molde ser fechado, a resina é injetada a partir de uma porta de injeção à cavidade para infundir a resina ao reforço. Além disso, a resina injetada no interior da cavidade é curada para finalmente obter um material compósito. No meio da injeção de resina, uma pressão de preensão é aplicada com o uso de uma máquina de prensa predeterminada a fim de evitar uma abertura de molde indesejada causada por um aumento de pressão dentro da cavidade (consulte a Literatura de Patente 1).

LISTA DE CITAÇÃO LITERATURAS DE PATENTE

[004] Literatura de Patente 1: JP 2005-193587 A

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMA TÉCNICO

[005] No método de moldagem para o material compósito descrito acima, a resina injetada no interior da cavidade flui enquanto se espalha na cavidade. Portanto, a resina se move de uma região em que a resina flui com facilidade como a adjacência da porta de injeção da pré-forma colocada na cavidade em direção a uma região em que a resina não flui com facilidade, como uma borda periférica da pré-forma. A resina injetada passa através do reforço por infusão enquanto a mesma flui dentro da cavidade. Portanto, um tempo longo é necessário na injeção a fim de permitir que a resina atinja a região em que a resina não flui com facilidade. Isso aumenta o tempo de moldagem. Por esse motivo, a fim de injetar a resina dentro de um curto tempo, é necessário estabelecer a pressão de injeção como alta pressão. Portanto, uma máquina de prensa grande com capacidade para aplicar uma pressão de preensão superior deve ser empregue. Além disso, o equipamento para injetar a resina também precisa ter alto desempenho para permitir a injeção de alta pressão. Portanto, o custo de equipamento também aumenta devido ao uso do equipamento de injeção de alta pressão.

[006] Consequentemente, para solucionar os problemas supracitados, um objetivo da invenção é fornecer um método de fabricação para um material compósito, um aparelho de fabricação para um material compósito e uma pré-forma para um material compósito, com capacidade para reduzir um tempo de moldagem e um custo de equipamento controlando-se o fluxo da resina em uma cavidade.

SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA

[007] A fim de alcançar o objetivo supracitado, a invenção fornece um método de fabricação para um material compósito dotado de um reforço e resina infundida no reforço. O método de fabricação para o material compósito inclui: aplicar um adesivo ao reforço em formato de folha que tem primeira e segunda regiões de modo que uma densidade de teor do adesivo da segunda região seja menor do que aquela da primeira região; formar uma pré-forma pré-formando-se o reforço; colocar a pré-forma em uma cavidade de um molde de modo que a primeira região seja colocada na adjacência da porta de injeção do molde em relação à segunda região; e injetar a resina no interior da cavidade a partir de uma porta de injeção do molde para infundir a resina no interior da pré-forma e moldar o material compósito. A resina injetada no interior da cavidade flui facilmente em uma porção da cavidade em que a segunda região do reforço é colocada, em comparação a uma porção da cavidade em que a primeira região do reforço é colocada.

[008] A fim de alcançar o objetivo supracitado, a invenção fornece um aparelho de fabricação para um material compósito que inclui: um unidade de aplicação configurada para aplicar um adesivo a um reforço em formato de folha que tem primeira e segunda regiões; uma matriz de pré-forma configurada para formar uma pré-forma pré-formando-se o reforço; um molde configurado para formar uma cavidade em que a pré-forma é colocada e dotado de um porta de injeção para injetar resina no interior da cavidade; e uma unidade de controle configurada para controlar a operação da unidade de aplicação e da matriz de pré-forma. A unidade de controle controla a operação da unidade de aplicação para aplicar o adesivo de modo que uma densidade de teor do adesivo seja menor na segunda região do reforço em relação à primeira região do reforço, e a primeira região é colocada na adjacência da porta de injeção do molde em relação à segunda região enquanto a pré-forma é colocada na cavidade do molde.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A Figura 1 é um diagrama que ilustra um aparelho de fabricação para um material compósito e um fluxo completo de um método de fabricação para um material compósito de acordo com uma modalidade da invenção.

[010] A Figura 2 é um diagrama que ilustra um aparelho de pré-formação para formar uma pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção, em que a Figura 2A é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra uma unidade de aplicação, e a Figura 2B é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra um aquecedor.

[011] A Figura 3 é um diagrama que ilustra um aparelho de pré-formação para formar uma pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção, em que a Figura 3A é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra uma unidade de corte, e a Figura 3B é uma vista em perspectiva esquemática que ilustra uma matriz de pré-forma.

[012] A Figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra um aparelho de moldagem para moldar um material compósito com o uso da pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção.

[013] A Figura 5 é um diagrama que ilustra esquematicamente um estado em que a pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção é colocada no molde e a resina é injetada.

[014] A Figura 6 é um diagrama conceitual para descrever um princípio da invenção para ilustrar um estado da resina que flui entre camadas de laminado de um reforço como visto a partir de uma direção lateral, em que a Figura 6A é um diagrama que ilustra um estado da pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção, a Figura 6B é um diagrama que ilustra um estado da resina infundida na pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção e a Figura 6C é um diagrama que ilustra um estado da resina infundida em uma pré-forma de um exemplo comparativo.

[015] A Figura 7 é um diagrama conceitual para descrever um princípio da invenção a fim de ilustrar um estado da resina que flui dentro do molde em que o reforço é colocado como visto a partir do topo, em que a Figura 7A é um diagrama que ilustra um estado da resina infundida na pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção e a Figura 7B é um diagrama que ilustra um estado da resina injetada em uma pré-forma de um exemplo comparativo.

[016] A Figura 8 é uma fotografia que ilustra um resultado de avaliação para um estado de desalinhamento da orientação no reforço causado pela fluência de resina, em que a Figura 8A ilustra um estado da resina que flui para a pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção e a Figura 8B ilustra um estado da resina que flui para a pré-forma do exemplo comparativo.

[017] A Figura 9 é um diagrama que ilustra uma mudança da pressão da cavidade dependendo do momento quando o método de fabricação para o material compósito, de acordo com a modalidade, é realizado.

[018] A Figura 10 é um fluxograma que ilustra um método para formar a pré-forma de acordo com uma modalidade da invenção.

[019] A Figura 11 é um fluxograma que ilustra um método para moldar um material compósito de acordo com uma modalidade da invenção.

[020] A Figura 12 é um diagrama que ilustra um componente de automóvel fabricado aplicando-se um método de fabricação para um material compósito de acordo com uma modalidade da invenção, em que a Figura 12A é um diagrama que ilustra vários componentes de automóvel obtidos com o uso de um material compósito e a Figura 12B é um diagrama que ilustra um corpo de carro formado montando-se os componentes de automóvel.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[021] As modalidades da presente invenção serão descritas agora com referência aos desenhos anexos. Observe que a seguinte descrição não se destina a limitar o escopo técnico e significados das terminologias descritas nas reivindicações. Além disso, escalas ou dimensões nos desenhos podem ser exageradas diferentemente daquelas reais dependendo das situações algumas vezes.

[022] A Figura 1 é um diagrama para descrever um aparelho de fabricação 100 para um material compósito 400 e um fluxo completo de um método de fabricação de acordo com uma modalidade da invenção. As Figuras 2 e 3 são diagramas para descrever um aparelho de pré-formação 200 para formar uma pré-forma 500 (correspondente a uma pré-forma para um material compósito) de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 4 é um diagrama esquemático que ilustra um aparelho de moldagem 300 para moldar um material compósito com o uso da pré-forma 500 de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 5 é um diagrama que ilustra esquematicamente um estado em que a pré-forma 500 de acordo com uma modalidade da invenção é colocada em um molde 310 e a resina 600 é injetada. As Figuras 6 e 7 são diagramas conceituais para descrever um princípio da invenção. A Figura 8 é uma fotografia que ilustra um resultado de avaliação para um estado de orientação de desalinhamento em um reforço 510 causado pela fluência da resina 600. A Figura 9 é um diagrama que ilustra uma mudança da pressão de uma cavidade 350 dependendo do momento quando um método de fabricação para o material compósito 400, de acordo com a modalidade, é realizado. A Figura 10 é um fluxograma que ilustra um método para formar a pré-forma 500 de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 11 é um fluxograma que ilustra um método para moldar um material compósito 400 de acordo com uma modalidade da invenção. A Figura 12 é uma vista em perspectiva que ilustra componentes de automóvel 701 a 703 e um corpo de carro 700 obtido com o uso do material compósito 400 de acordo com uma modalidade da invenção. Observe que as setas nas Figuras 2 e 3A indicam uma direção de transporte (direcionado para um processo a jusante) do reforço 510 com o uso de uma unidade de transporte 210. Além disso, as setas na Figura 3B indicam uma direção de formação quando o reforço 510 for pré-formado. Além do mais, as setas nas Figuras 5 e 6 indicam uma direção de fluxo da resina 600.

[023] As modalidades da presente invenção serão descritas agora com referência a cada desenho. (PRÉ-FORMA)

[024] A pré-forma 500 de acordo com essa modalidade é formada infundindo-se um adesivo 520 no reforço 510.

[025] O reforço 510 pode ser formado a partir de, por exemplo, fibra de carbono, fibra de vidro, fibra orgânica ou similares. De acordo com essa modalidade, um exemplo do uso de fibra de carbono como o reforço 510 será descrito. A fibra de carbono 510 tem um coeficiente de expansão térmica pequeno e excelente estabilidade dimensional, de modo que sua propriedade mecânica não seja facilmente degradada até mesmo sob uma alta temperatura. Portanto, a fibra de carbono 510 pode ser, de preferência, empregue como o reforço 510 do material compósito 400 para um corpo de carro automóvel 700 ou similares. A fibra de carbono 510 pode ser usada para formar um reforço em formato de folha 510 como um material unidirecional (UD) obtido ao tecer fibras unidirecionalmente ou em um tecido não crimpado (NCF) integrado com o uso de fibras subsidiárias laminando-se multidirecionalmente uma pluralidade de folhas obtidas ao tecer fibras unidirecionalmente. Em geral, a estrutura laminada é, dependendo de uma propriedade de material necessária para o material compósito 400 que é um produto moldado, laminada para ter uma pluralidade de ângulos de orientação. De acordo com essa modalidade, presume-se que três tipos de tecidos são laminados, que inclui um material de NCF que tem uma orientação de fibra de ±45°, um material de UD que tem uma orientação de fibra de 90°, e um material de UD que tem uma orientação de fibra de 0°.

[026] O adesivo 520 é aplicado às fibras de carbono 510 para ligar as fibras de carbono 510 entre si. Como resultado, é possível manter de modo estável as fibras de carbono 510 em um formato conformado em folha e suprimir um desvio de disposição na fibra de carbono 510. Além disso, quando o laminado 510b da fibra de carbono 510 for pré-formado em um formato desejado (refira-se à Figura 3B), o adesivo 520 mantém o formato. Conforme ilustrado nas Figuras 6A e 7A, o adesivo 520 é aplicado à fibra de carbono 510 de modo que uma primeira região 501 que contém o adesivo 520 com uma alta densidade e uma segunda região 502 que contém o adesivo 520 com uma baixa densidade em relação à primeira região 501 são formados. Visto que uma densidade do adesivo 520 contido na primeira região 501 é maior do que aquela da segunda região 502, a fluência da resina 600 que flui entre as fibras de carbono 510 é suprimida pelo adesivo 520. Por esse motivo, a segunda região 502 tem uma resistência à fluência da resina 600 menor do que aquela da primeira região 501. Desta forma, a resistência à fluência da resina 600 pode ser controlada ajustando-se uma distribuição de densidade de teor controlando-se a porção para aplicar o adesivo 520.

[027] Um material do adesivo 520 não é particularmente limitado desde que possa ser amolecido por calor, e qualquer um conhecido na técnica pode ser empregue. Por exemplo, resina termoplástica como resina de poliolefina, resina à base de estireno, resinas de náilon, ou resina poliuretano, resina termofixa como resina epóxi de baixo peso molecular e similares podem ser empregues. De acordo com essa modalidade, a resina epóxi como a resina usada no material compósito 400 descrito abaixo é empregue devido ao fato de que é a resina epóxi de baixo peso molecular que tem, uma alta fluidez devido a uma baixa viscosidade em fusão, uma excelente resistência ao calor e uma excelente resistência à umidade. Qualquer tipo da resina epóxi de baixo peso molecular pode ser empregue sem uma limitação particular desde que tenha uma baixa viscosidade de modo que possa ser infundida na fibra de carbono 510 antes da cura. Por exemplo, a resina epóxi de baixo peso molecular conhecida na técnica pode ser empregue.

(MATERIAL COMPÓSITO)

[028] Um material compósito 400 de acordo com essa modalidade é fabricado infundindo-se resina 600 em uma pré-forma 500 obtida pré-formando-se a fibra de carbono 510 em um formato predeterminado antecipadamente e curar a resina.

[029] O material compósito 400 tem uma intensidade e rigidez maior do que aqueles de um produto moldado somente formado da resina 600 devido fato de que o material compósito 400 é formado combinando-se a fibra de carbono 510 e a resina 600. Além disso, se o material compósito 400 for aplicado a um componente estrutural como um membro de lado frontal 701 ou um pilar 702, ou um componente exterior como um teto 703 empregue em um corpo de carro automóvel 700 (refira-se à Figura 12B) ilustrada na Figura 12, é possível fabricar o corpo de carro 700 em um peso leve, em comparação ao corpo de carro formado montando-se componentes de aço.

[030] O material compósito 400 de acordo com essa modalidade é formado infundindo-se a resina 600 na pré-forma 500. De acordo com essa modalidade, a fim de aprimorar a rigidez, o material de núcleo 530 da Figura 3B é inserido no interior do material compósito 400.

[031] A resina termofixa como a resina epóxi ou resina de fenol é empregue como a resina 600. De acordo com essa modalidade, a resina epóxi é empregue devido ao fato de que tem uma excelente propriedade mecânica e excelente estabilidade dimensional. A resina epóxi de duas partes é predominantemente empregue e é usada misturando-se um agente principal e um agente de cura. Uma resina epóxi do tipo A de bisfenol é empregue como o agente principal, e uma resina epóxi à base de amina é empregue como o agente de cura. Entretanto, sem se limitar a essas resinas, o tipo da resina pode ser selecionado de modo adequado dependendo de uma propriedade de material desejada. Além disso, a resina 600 contém um agente de liberação interna de modo que o material compósito 400 pode ser facilmente liberada após a moldagem. Qualquer tipo do agente de liberação interna conhecido na técnica pode ser empregue sem uma limitação particular.

[032] O material de núcleo 530 é formado dentro do material compósito 400 infundindo-se a resina 600 na fibra de carbono 510 enquanto é coberto pela fibra de carbono 510. Como o material do material de núcleo 530, um corpo de espuma (núcleo de espuma) é, de preferência, empregue a partir do ponto de vista do peso leve, mas não limitado ao mesmo. Por exemplo, um corpo de espuma formado da resina poliuretano, resina de cloreto de vinila, poliolefina, resina acrílica, resina de poliimida (por exemplo, polimetacrilimida (PMI), ou polieterimida (PEI)) é empregue de modo adequado.

(APARELHO DE FABRICAÇÃO)

[033] Um aparelho de fabricação 100 para o material compósito 400 será descrito com referência às Figuras 1 a 4. O aparelho de fabricação 100 para o material compósito 400 de acordo com essa modalidade pode ser classificado em um aparelho de pré-formação 200 para formar a pré-forma 500 ilustrada nas partes superior e intermediária da Figura 1, e um aparelho de moldagem 300 para moldar o material compósito 400 com o uso da pré-forma 500 ilustrada na parte inferior da Figura 1. Além disso, o aparelho de fabricação 100 do material compósito 400 tem uma unidade de controle 110 para controlar a operação do aparelho de fabricação inteiro 100.

[034] Primeiramente, o aparelho de pré-formação 200 para formar a pré-forma 500 será descrito.

[035] Em geral, conforme ilustrado na parte superior da Figura 1, o aparelho de pré-formação 200 inclui uma unidade de transporte 210 configurada para transportar continuamente a fibra de carbono 510, uma unidade de aplicação 220 configurada para aplicar o adesivo 520 à fibra de carbono 510, um aquecedor 230 configurado para aquecer a fibra de carbono 510 aplicada com o adesivo 520, uma unidade de corte 240 configurada para cortar a fibra de carbono 510, e uma matriz de pré-forma 260 configurada para pré-formar a fibra de carbono 510.

[036] Conforme ilustrado na parte superior da Figura 1, a unidade de transporte 210 transporta continuamente a fibra de carbono 510 fornecida a partir de um rolo base 510a, ao redor do qual a fibra de carbono 510 é enrolada, para uma unidade de aplicação 220, um aquecedor 230 e uma unidade de corte 240 inclusa em um processo a jusante. A unidade de transporte 210 é um transportador de correia. A unidade de aplicação 220, o aquecedor 230 e a unidade de corte 240 são colocados ao longo do trajeto de transporte do transportador de correia para permitir um trabalho contínuo.

[037] Conforme ilustrado na Figura 2A, a unidade de aplicação 220 é configurada para se mover em uma direção plana da unidade de transporte 210 para aplicar um adesivo 520 à fibra de carbono 510 transportada a partir de a montante da unidade de transporte 210. A quantidade de aplicação do adesivo 520 depende de um tipo e propriedades físicas do adesivo 520, e pode ser definida para, por exemplo, 10 a 100 g/m3. A unidade de aplicação 220 pode ser configurada, por exemplo, com base em um método de serigrafia com o uso de um adesivo em pó (sólido) 520, um método de jato de tinta com o uso de um adesivo líquido 520, um método de laminação em que o adesivo 520 processado em um tecido não tecido, que é laminado na fibra de carbono 510, e similares. De acordo com essa modalidade, o método de jato de tinta é empregue porque o mesmo fornece produtividade em massa alta e alta precisão. No método de jato de tinta, o adesivo 520 é transformado em gotículas finas e é aspergido diretamente à fibra de carbono 510, e a quantidade de aplicação do adesivo 520 pode ser ajustada dependendo de uma porção a ser aplicada.

[038] Conforme ilustrado na Figura 2B, o aquecedor 230 aquece a fibra de carbono 510 à qual o adesivo 520 é aplicado pela unidade de aplicação 220. Uma temperatura de aquecimento depende da temperatura de fusão do adesivo 520 a ser usado, por exemplo, pode ser estabelecida como 70 a 150°C. Como resultado, o adesivo 520 pode ser amolecido ou fundido e infundido na fibra de carbono 510. Como resultado da infusão do adesivo 520, o teor do adesivo 520 por unidade de área da fibra de carbono 510, isto é, a densidade de teor é determinada. A densidade de teor do adesivo 520 depende de um formato do material compósito 400 ou de uma espessura do laminado 510b da fibra de carbono 510. Por exemplo, a densidade de teor pode ser estabelecida como 80g/m3 em uma porção de alta densidade e 10g/m3 em uma porção de baixa densidade.

[039] Embora não particularmente limitada, é desejável que o aquecedor 230 seja configurado para aquecer de modo instantâneo e proporcional a fibra de carbono 510. Por exemplo, o aquecedor 230 pode ser uma fornalha contínua, uma bobina de alta frequência, um aquecedor de infravermelho distante, um soprador de vento quente e similares.

[040] Conforme ilustrado na Figura 3A, a unidade de corte 240 corta a fibra de carbono 510 infundida com o adesivo 520 ao longo de uma linha de corte predeterminada L. A unidade de corte 240 pode incluir vários mecanismos de corte como um cortador ultrassônico, um cortador a laser, um cortador de serra circular, um cortador de prensa e um cortador de tesouras. De acordo com essa modalidade, um cortador ultrassônico é empregue devido ao fato de que pode cortar com precisão a fibra de carbono 510 dentro de um tempo relativamente curto.

[041] A matriz de pré-forma 260 é usada para pré-formar a fibra de carbono 510 em um formato tridimensional predeterminado. Conforme ilustrado na parte intermediária da Figura 1, a matriz de pré-forma 260 tem uma matriz inferior 261 em que a fibra de carbono 510 como um alvo da pré-forma 500 é colocada, e uma matriz superior 262 que é móvel para e a partir da matriz inferior 261. Uma superfície de formação que corresponde ao formato da pré-forma 500 da fibra de carbono 510 é formada sobre uma superfície da matriz superior 262 voltada para a matriz inferior 261. Aplicando-se uma força de prensa à fibra de carbono 510 movendo-se a matriz superior 262 em direção à matriz inferior 261 enquanto a fibra de carbono 510 é colocada sobre a matriz inferior 261, a fibra de carbono 510 pode ser formada na pré-forma 500.

[042] A seguir, um aparelho de moldagem 300 para moldar o material compósito 400 com o uso da pré-forma 500 será descrito.

[043] Referindo-se à Figura 4, o aparelho de moldagem 300 de acordo com essa modalidade inclui, em geral, um molde com possibilidade de abrir/fechar 310 para formar uma cavidade 350 em que a pré-forma 500 é colocada, uma unidade de prensa 320 que aplica uma pressão de preensão ao molde 310, uma unidade de injeção de resina 330 que injeta a resina fundida 600 no interior da cavidade 350, e uma unidade de ajuste de temperatura de molde 340 que ajusta uma temperatura do molde 310.

[044] O molde 310 tem um par com possibilidade de abrir/fechar de uma matriz superior (macho) 311 e uma matriz inferior (fêmea) 312. A matriz superior 311 e a matriz inferior 312 formam a cavidade 350 hermeticamente vedada entre as mesmas. A pré-forma 500 é colocada na cavidade 350.

[045] O molde 310 tem, adicionalmente, uma porta de injeção 313 para injetar a resina 600 no interior da cavidade 350. A porta de injeção 313 se comunica com a cavidade 350 e a unidade de injeção de resina 330. Conforme ilustrado na Figura 6A, as superfícies do molde 310 voltadas para a cavidade 350 têm uma primeira superfície de parede 310a do lado de porta de injeção 313 e uma segunda superfície de parede 310b do lado oposto à porta de injeção 313. A segunda superfície de parede 310b é uma superfície colocada na localização mais distante da porta de injeção 313 fora das superfícies do molde 310 voltada para a cavidade 350.

[046] De acordo com essa modalidade, conforme ilustrado na Figura 4, a porta de injeção 313 é colocada em uma porção lateral da pré-forma 500 colocada na cavidade 350. Portanto, a superfície colocada na porção lateral (lado esquerdo na Figura 4) é a primeira superfície de parede 310a, e um porção de extremidade da pré-forma 500 colocada opostamente a essa porção lateral (lado direito na Figura 4) é a segunda superfície de parede 310b. Observe que a porta de injeção 313 pode ser fornecida em uma parte superior do molde 310. Nesse caso, a resina 600 é infundida a partir da parte superior à parte inferior da pré-forma 500. Além disso, um orifício de sucção para sugar o ar por evacuação a vácuo dentro da cavidade 350 pode ser fornecido na matriz inferior 312. Além do mais, a fim de vedar hermeticamente a cavidade 350, um membro de vedação ou similares pode ser fornecido em faces correspondentes entre as matrizes superior e inferior 311 e 312.

[047] A unidade de prensa 320 pode ser uma máquina de prensa que tem um cilindro 321 atuador por uma pressão de fluido como uma pressão hidráulica para ajustar a pressão de preensão controlando-se a pressão hidráulica.

[048] A unidade de injeção de resina 330 pode ser dotada de um mecanismo de bomba do tipo de circulação conhecido com capacidade para fornecer, ao molde 310, um agente principal fornecido a partir de um tanque de agente principal 331 e um agente de cura fornecido a partir de um tanque de agente de cura 332 enquanto circula os mesmos. A unidade de injeção de resina 330 se comunica com a porta de injeção 313 para injetar a resina 600 no interior da cavidade 350.

[049] Uma unidade de ajuste de temperatura de molde 340 ajusta uma temperatura do molde 310 de modo que a temperatura da cavidade 350 se torne igual ou menor do que uma temperatura de fusão do adesivo 520 em um estágio inicial da injeção da resina 600. Após colocar a pré-forma 500 na cavidade 350, a resina 600 injetada no interior da cavidade 350 é curada ao aquecer lentamente a resina 600 para uma temperatura de cura. A unidade de ajuste de temperatura de molde 340 é um aparelho de aquecimento e pode incluir, por exemplo, um aquecedor elétrico para aquecer diretamente o molde 310, um mecanismo de ajuste de temperatura para ajustar a temperatura circulando-se um meio de aquecimento como óleo.

[050] A unidade de controle 110 controla a operação do aparelho de fabricação inteiro 100. Especificamente, referindo-se à Figura 4, a unidade de controle 110 inclui uma unidade de memória 111, uma unidade de computação 112 e uma unidade de entrada/saída 113 que transmite e recebe vários comandos de controle ou dados. A unidade de entrada/saída 113 é eletricamente conectada à unidade de aplicação 220, ao aquecedor 230, à unidade de corte 240, à matriz de pré-forma 260, à unidade de prensa 320, à unidade de injeção de resina 330 e à unidade de ajuste de temperatura de molde 340.

[051] A unidade de memória 111 inclui uma ROM ou RAM para armazenar dados como uma quantidade de aplicação do adesivo 520, distribuições da primeira e da segunda regiões 501 e 502, e formatos da pré-forma 500 e do material compósito 400 a ser moldado. A unidade de computação 112 tem uma unidade de processamento central (CPU) como um componente principal e recebe dados como uma velocidade de transporte da fibra de carbono 510 na unidade de transporte 210 por meio de uma unidade de entrada/saída 113. A unidade de computação 112 computa uma temporização de aplicação ou quantidade do adesivo 520, uma temperatura de aquecimento do molde 310 na unidade de ajuste de temperatura de molde 340, e similares com base nos dados lidos a partir da unidade de memória 111 e os dados recebidos a partir da unidade de entrada/saída 113. O sinal de controle com base nos dados computados é transmitido para a unidade de aplicação 220, o aquecedor 230, a unidade de corte 240, a matriz de pré-forma 260, a unidade de prensa 320, a unidade de injeção de resina 330 e a unidade de ajuste de temperatura de molde 340 por meio da unidade de entrada/saída 113. Desta forma, a unidade de controle 110 controla a quantidade de aplicação e localização do adesivo 520, operação da matriz de pré-forma 260, a pressão de preensão do molde 310, a quantidade de injeção da resina 600, a temperatura do molde 310 e similares.

(MÉTODO DE FABRICAÇÃO)

[052] Um método de fabricação para o material compósito 400 de acordo com uma modalidade será descrito.

[053] O método de fabricação para o material compósito 400 inclui, em geral, dois processos, isto é, um processo de moldagem da pré-forma 500 da Figura 10 e um processo de moldagem do material compósito 400 com o uso da pré-forma 500 da Figura 11.

[054] Primeiramente, o processo de formação da pré-forma 500 será descrito.

[055] Conforme ilustrado na Figura 10, o processo de formação da pré-forma 500 inclui um processo de fornecimento para fornecer um material da fibra de carbono 510 (etapa S11), um processo de aplicação para aplicar o adesivo 520 à fibra de carbono em formato de folha 510 que tem a primeira e a segunda regiões 501 e 502 de modo que uma densidade de teor do adesivo 520 na segunda região 502 seja menor do que aquela da primeira região 501 (etapa S12), um processo de aquecimento para aquecer a fibra de carbono 510 (etapa S13), um processo de corte para cortar a fibra de carbono 510 (etapa S14), um processo de laminação para formar o laminado 510b (etapa S15), um processo de transporte para transportar o laminado 510b (etapa S16), um processo de pré-formação para formar a pré-forma 500 pré-formando-se a fibra de carbono 510 (etapa S17) e um processo de liberação da pré-forma formada 500 a partir da matriz de pré-forma 260 (etapa S18).

[056] Cada processo será descrito.

[057] Primeiramente, na etapa S11, conforme ilustrado na parte superior da Figura 1, a fibra de carbono 510 é extraída do rolo-base 510a ao redor do qual a fibra de carbono 510 é enrolada, e é fornecida continuamente à unidade de transporte 210.

[058] Então, na etapa S12, conforme ilustrado na Figura 2A, a unidade de aplicação 220 aplica o adesivo 520 à fibra de carbono 510 continuamente entregue a partir da unidade de transporte 210. Nesse caso, a quantidade de aplicação é ajustada dependendo de uma distribuição de densidade de teor predeterminada. Isto é, o adesivo 520 é aplicado de modo que a segunda região 502 da fibra de carbono 510 tenha uma densidade de teor do adesivo 520 menor do que aquela da primeira região 501 da fibra de carbono 510.

[059] Então, na etapa S13, conforme ilustrado na Figura 2B, o adesivo aplicado 520 é amolecido ou fundido aquecendo-se a fibra de carbono 510 com o uso do aquecedor 230 e o adesivo 520 é infundido entre as camadas da fibra de carbono 510. Infundindo-se o adesivo 520, uma distribuição de densidade de teor do adesivo 520 é fornecida na fibra de carbono 510.

[060] Então, na etapa S14, conforme ilustrado na Figura 3A, a fibra de carbono 510 é cortada ao longo da linha de corte L enquanto o adesivo 520 é fundido. Um formato explodido do material compósito 400 como um produto moldado é estabelecido antecipadamente, e a linha de corte L é determinada dependendo do formato explodido.

[061] Então, na etapa S15, conforme ilustrado no processo de laminação da parte intermediária da Figura 1, um número predeterminado de folhas das fibras de carbono cortadas 510 é laminado com o uso de um robô de carregamento 250. De acordo com essa modalidade, as fibras de carbono 510 são laminadas em diferentes orientações de laminação em uma estrutura de laminação predeterminada. Especificamente, três tipos de materiais são empregues, que inclui um material de NCF que tem uma orientação de fibra de ±45°, um material de UD que tem uma orientação de fibra de 90°, e um material de UD que tem uma orientação de fibra de 0°. Por esse motivo, o processo de fornecimento, o processo de aplicação, o processo de aquecimento e o processo de corte são executados em pistas de linhas de produção diferentes entre si, de modo que as fibras de carbono 510 cortadas em respectivos ângulos de orientação sejam laminadas em um alinhamento predeterminado para formar o laminado 510b.

[062] Então, na etapa S16, conforme ilustrado na Figura 3B, o laminado 510b é transportado e colocado sobre a matriz inferior 261 da matriz de pré-forma 260. Nesse caso, visto que as camadas das fibras de carbono 510 são ligadas com o uso do adesivo 520, é possível suprimir um desvio da fibra de carbono 510 durante o transporte. Uma temperatura durante o transporte é, de preferência, gerenciada de modo que a temperatura da fibra de carbono 510 diminua para, por exemplo, 50 a 70°C. Se a temperatura for gerenciada deste modo, o adesivo 520 pode ter um estado de semicura ou um estado de cura quando a fibra de carbono 510 for transportada para a matriz de pré-forma 260. Como resultado, o adesivo 520 pode ser curado dentro um curto tempo durante a pré-formação. Portanto, é possível encurtar o tempo para a pré-formação.

[063] Então, na etapa S17, conforme indicado pela seta da Figura 3B, o laminado 510b da fibra de carbono 510 colocada na matriz inferior 261 da matriz de pré-forma 260 é pré-formada para pré-formar a pré-forma 500. Nesse caso, um material de núcleo 530 é disposto de modo que seja coberto pela fibra de carbono 510. A matriz superior 262 pode ter uma pluralidade de matrizes divididas conforme ilustrado no processo de pré-formação na parte intermediária da Figura 1, ou pode ter uma única matriz. A matriz de pré-forma 260 é, de preferência, resfriada, por exemplo, para uma temperatura de 20 a 40°C. Como resultado, o resfriamento do adesivo 520 inicia assim que o molde é fechado, de modo que o adesivo 520 seja endurecido e a pré-formação seja concluída.

[064] Então, na etapa S18, a matriz de pré-forma 260 é aberta, e a pré-forma 500 é liberada, de modo que a pré-formação da pré-forma 500 seja concluída.

[065] A seguir, um processo de moldagem do material compósito 400 com o uso da pré-forma 500 será descrito.

[066] Conforme ilustrado na Figura 11, o processo de moldagem do material compósito 400 inclui um processo de colocação da pré-forma 500 na cavidade 350 do molde 310 (etapa S21), um processo de injeção da resina 600 no interior da cavidade 350 (etapa S22), um processo de cura da resina 600 (etapa S23) e um processo de liberação do material compósito moldado 400 do molde 310 (etapa S24).

[067] Cada processo será descrito.

[068] Primeiramente, na etapa S21, a pré-forma 500 é colocada na cavidade 350 do molde 310 (refira-se à Figura 4). Nesse caso, a primeira região 501 da fibra de carbono 510 é colocada em uma porção 351 da cavidade 350 em que a resina 600 flui com facilidade, e a segunda região 502 da fibra de carbono 510 é colocada em uma porção 352 da cavidade 350 em que a resina 600 não flui com facilidade. A temperatura do molde 310 é ajustada pela unidade de ajuste de temperatura de molde 340 de modo que a temperatura da cavidade 350 seja igual a ou menor do que a temperatura de fusão do adesivo 520. Observe que a porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade e a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade são obtidas antecipadamente através de simulação com base em um formato do material compósito 400 ou similares.

[069] Conforme ilustrado na Figura 6C, a fluência da resina 600 muda em uma direção de laminação do laminado 510b da fibra de carbono 510 à medida que a pré-forma 500 que inclui o laminado 510b da fibra de carbono 510 colocada na cavidade 350 é vista em uma direção lateral. Especificamente, uma porção do molde 310 próxima à primeira superfície de parede 310a no lado de porta de injeção 313 é a porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade, e uma porção próxima à segunda superfície de parede 310b no lado oposto à porta de injeção 313 é a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Isto é, a fluência da resina 600 diminui a partir da primeira superfície de parede 310a próximo à porta de injeção 313 em direção à segunda superfície de parede 310b distante da porta de injeção 313. Portanto, conforme ilustrado na Figura 6A, a primeira e a segunda regiões 501 e 502 da fibra de carbono 510 são colocadas na cavidade 350 de modo que a densidade de teor do adesivo 520 diminua a partir da primeira superfície de parede 310a do lado de porta de injeção 313 em direção à segunda superfície de parede 310b no lado oposto à porta de injeção 313.

[070] Conforme ilustrado na Figura 7B, a resina 600 flui para se espalhar a partir da porta de injeção 313 de modo concêntrico à medida que o laminado 510b da fibra de carbono 510 é visto a partir do topo. Portanto, a adjacência da porta de injeção 313 corresponde à porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade, e uma borda periférica da pré-forma 500 distante da porta de injeção 313 corresponde à porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade.

[071] De acordo com essa modalidade, conforme ilustrado na Figura 5, a resina 600 é infundida em um formato de ventilador a partir de um lado lateral da pré-forma 500 em direção às extremidades. Isto é, a porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade é o lado lateral da pré-forma 500 próximo à porta de injeção 313, e a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade é a porção de extremidade da pré-forma 500. Portanto, a primeira e a segunda regiões 501 e 502 da fibra de carbono 510 são colocadas na cavidade 350 de modo que a densidade de teor do adesivo 520 seja alta no lado lateral da pré-forma 500, e diminui em direção às porções de extremidade.

[072] Então, na etapa S22, a resina 600 é injetada à cavidade 350.

[073] Conforme ilustrado na Figura 6C, a fluência da resina 600 diminui a partir da primeira superfície de parede 310a próximo à porta de injeção 313 em direção à segunda superfície de parede 310b distante da porta de injeção 313. Portanto, quando o adesivo 520 for aplicado uniformemente entre as camadas do laminado 510b, uma diferença é gerada em uma velocidade de fluxo da resina 600. Em uma porção em que a diferença da velocidade de fluxo é grande, a camada da fibra de carbono 510 pode ser desviada ou torcida em alguns casos. Se um desvio ou torção for gerado na camada da fibra de carbono 510, uma porção rica em resina ou uma porção apenas preenchida com a resina 600 pode ser formada entre as camadas. Isso pode degradar uma força do material compósito 400 como um produto moldado de modo desvantajoso.

[074] De acordo com essa modalidade, conforme ilustrado na Figura 6A, a primeira e a segunda regiões 501 e 502 da fibra de carbono 510 são colocadas na cavidade 350 de modo que a densidade de teor do adesivo 520 diminua a partir da primeira superfície de parede 310a do lado de porta de injeção 313 em direção à segunda superfície de parede 310b no lado oposto à porta de injeção 313. Alterando-se a densidade de teor do adesivo 520, é possível ajustar a resistência à fluência da resina 600 para diminuir gradualmente a partir da primeira superfície de parede 310a em direção à segunda superfície de parede 310b. Isto é, a velocidade de fluxo da resina 600 que flui entre as camadas das fibras de carbono 510 no lado de primeira superfície de parede 310a que é a porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade pode ser estabelecida como lenta, e a velocidade de fluxo da resina 600 que flui entre as camadas das fibras de carbono 510 em direção à segunda superfície de parede 310b que é a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade pode ser estabelecida como gradualmente rápida. Portanto, conforme ilustrado na Figura 6B, é possível estabelecer de modo quase uniforme a fluência da resina 600 entre as camadas das fibras de carbono 510. Como resultado, é possível reduzir uma diferença da velocidade de fluxo da resina 600 entre as camadas das fibras de carbono 510 e suprimir um enrugamento ou torção na fibra de carbono 510.

[075] Conforme ilustrado na Figura 8B, a orientação da fibra de carbono 510 pode ser desalinhada na camada mais externa da pré-forma 500 colocada na adjacência da porta de injeção 313 devido a uma força de impacto da fibra de carbono 510 causada pela fluência da resina 600 à medida que o laminado 510b da fibra de carbono 510 é visto a partir do topo. Em particular, em um estágio inicial da injeção da resina 600, a velocidade de fluxo é geralmente rápida. Portanto, uma força de impacto causada pela fluência da resina 600 aumenta com facilidade, e a orientação da fibra de carbono 510 é facilmente desalinhada. Uma porção rica em resina ou uma porção apenas preenchida com a resina 600 pode ser formada em uma porção em que a orientação da fibra de carbono 510 é desalinhada desta forma. Isso pode degradar uma intensidade ou projeto do material compósito 400 como um produto moldado.

[076] Conforme ilustrado na Figura 7B, a resina 600 não atinge com facilidade uma borda periférica da cavidade 350 distante da porta de injeção 313. Portanto, a borda periférica da cavidade 350 corresponde à porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Por esse motivo, a fim de permitir que a resina 600 atinja a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade, é necessário estabelecer a pressão de injeção máxima P2 como uma pressão alta no trabalho de injeção da resina 600 conforme indicado pela linha pontilhada da Figura 9. Se a pressão de injeção máxima P2 para preencher a resina 600 for estabelecida como uma pressão alta, a pressão na cavidade 350 também aumenta em conformidade. Portanto, é necessário empregar uma máquina de prensa grande com capacidade para aplicar uma pressão de preensão superior para evitar a abertura indesejada do molde 310 durante o trabalho de injeção.

[077] De acordo com essa modalidade, conforme ilustrado na Figura 7A, a primeira região 501 é colocada na porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade, por exemplo, na adjacência da porta de injeção 313, e a segunda região 502 é colocada na porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade, por exemplo, na borda periférica da cavidade 350. Visto que a resina 600 não flui com facilidade na primeira região 501 colocada na porção 351 em que a resina 600 flui com facilidade, a resina 600 flui com facilidade em outras porções. Como resultado, a fluência pode ser controlada de modo que a resina 600 flua com relativa facilidade na segunda região 502 colocada na porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Como resultado, a resina 600 pode atingir a fibra de carbono inteira dentro de um curto tempo sem aumentar a pressão de injeção da resina 600. Portanto, é possível reduzir a pressão de injeção máxima P1 da resina 600 conforme indicado pela linha sólida da Figura 9. Visto que a pressão na cavidade 350 pode ser suprimida para um valor relativamente pequeno, é possível encurtar o tempo de moldagem e reduzir o custo de equipamento. Além do mais, é possível reduzir a velocidade de fluxo da resina 600 aumentando-se a resistência à fluência da resina 600 na adjacência da porta de injeção 313. Como resultado, conforme ilustrado na Figura 8A, é possível suprimir o desalinhamento da orientação de fibra na adjacência da porta de injeção 313 e aprimorar uma intensidade e projeto do material compósito 400 como um produto moldado.

[078] Como um método para abordar os problemas supracitados, por exemplo, um método também é concebido, em que a resina 600 é injetada a partir de uma pluralidade de porções com o uso de um molde que tem uma pluralidade de portas de injeção (portão de multipontos) para fazer com que a resina 600 flua com facilidade para a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade e reduzir a pressão de injeção máxima da resina 600. Entretanto, visto que o molde dotado de uma pluralidade de portas de injeção é necessário, o custo de equipamento pode aumentar de modo desvantajoso. Além disso, visto que uma pluralidade da portas de injeção são fornecidas, um custo de equipamento ou um tempo de produção pode aumentar a fim de realizar a manutenção como limpeza da resina 600 fixada ao orifício da porta de injeção.

[079] De acordo com essa modalidade, até mesmo quando o molde 310 que tem uma única porta de injeção 313 for empregue, é possível reduzir a pressão de injeção máxima P1 da resina 600 fazendo-se com que a resina 600 flua com facilidade para a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Como resultado, em comparação a um caso em que um molde que tem uma pluralidade da portas de injeção é empregue, é possível reduzir de modo notável o custo de equipamento, o custo de manutenção e o tempo de produção.

[080] Conforme ilustrado na Figura 7A, controlando-se a velocidade de fluxo de modo que a resina 600 flua com facilidade para a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade, é possível permitir que a resina 600 atinja a fibra de carbono inteira dentro de um curto tempo. Como resultado, é possível reduzir o tempo de moldagem e reduzir o custo de equipamento eliminando-se a necessidade de aumentar de modo notável a pressão de injeção máxima P1.

[081] Conforme descrito acima, em um estágio inicial da injeção da resina 600, a temperatura do molde 310 é ajustada antecipadamente de modo que a temperatura da cavidade 350 se torne igual ou menor do que a temperatura de fusão do adesivo 520. Como resultado, é possível reter o adesivo 520 em um estado sólido. Portanto, é possível controlar a fluência da resina 600 aprimorando-se adicionalmente um efeito de prender a resina injetada 600.

[082] Então, na etapa S23, a resina 600 infundida no interior da fibra de carbono 510 é curada aquecendo-se lentamente o molde 310 para uma temperatura de cura da resina 600. Aumentando-se lentamente a temperatura do molde 310, a temperatura da cavidade 350 aumenta devido a um calor reativo causado pela cura da resina 600 e o calor do molde 310, de modo que o adesivo 520 seja amolecido a partir de um estado sólido para um estado semissólido ou estado líquido. Consequentemente, o efeito de prender a resina 600 com o uso da adesivo 520 diminui gradualmente. Como resultado, a resina 600 é infundida no interior da fibra de carbono 510 da porção em que o adesivo 520 é amolecido durante a moldagem do material compósito 400. Portanto, é possível moldar um material compósito de alta qualidade 400 em que a resina 600 é infundida quase uniformemente no interior da fibra de carbono inteira 510.

[083] De acordo com essa modalidade, a resina 600 é formada de resina epóxi, e o adesivo 520 é formado de resina epóxi de baixo peso molecular. Como resultado, a resina 600 e o adesivo 520 são formados do material semelhante para a moldagem do material compósito 400. Portanto, é possível moldar um material compósito mais homogêneo 400 integrando-se a resina 600 e o adesivo 520 enquanto suprime a formação de uma interface entre os mesmos. Como resultado, em um estágio inicial da injeção da resina 600, o adesivo 520 tem um efeito de prender a resina 600. Portanto, é possível controlar a fluência da resina 600. À medida que a injeção da resina 600 progride, o adesivo 520 é amolecido e a resina 600 se espalha lentamente pela cavidade inteira 350. Portanto, é possível mistura de modo mais homogêneo a resina 600 e o adesivo 520.

[084] Então, na etapa S24, após a resina 600 ser curada, o molde 310 é aberto e o material compósito 400 obtido integrando-se a fibra de carbono 510, a resina 600 e o material de núcleo 530 é liberado, de modo que a moldagem seja concluída.

[085] Conforme descrito acima, no método de fabricação e the aparelho de fabricação 100 para o material compósito 400 de acordo com essa modalidade, o adesivo 520 é aplicado à fibra de carbono em formato de folha 510 dotado da primeira região 501 e da segunda região 502 de modo que a densidade de teor do adesivo 520 da segunda região 502 seja menor do que aquela da primeira região 501. Então, a pré-forma 500 é formada pré-formando-se a fibra de carbono 510, a pré-forma 500 é colocada na cavidade 350 do molde 310, e a resina 600 é infundida na pré-forma 500, de modo que o material compósito 400 seja moldado. A resina 600 injetada no interior da cavidade 350 flui com facilidade para uma porção da cavidade 350 em que a segunda região 502 da fibra de carbono 510 é colocada, em comparação a uma porção em que a primeira região 501 da fibra de carbono 510 é colocada.

[086] No método de fabricação e no aparelho de fabricação 100 para o material compósito 400 descrito acima, a segunda região 502 é colocada na porção 352 da cavidade 350 em que a resina 600 não flui com facilidade. Portanto, em comparação a um caso em que o adesivo 520 é aplicado uniformemente à fibra de carbono 510, é possível permitir que a resina 600 flua com facilidade para a porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Como resultado, em comparação a um caso em que o adesivo 520 é aplicado uniformemente à fibra de carbono 510, é possível permitir que a resina 600 atinja a fibra de carbono inteira 510 dentro da cavidade 350 dentro de um curto tempo. Como resultado, é possível encurtar o tempo de moldagem e eliminar a necessidade de aumentar de modo notável a pressão de injeção máxima P1. Portanto, é possível reduzir o custo de equipamento.

[087] O adesivo 520 é aplicado de modo que a densidade de teor do adesivo 520 diminui a partir da primeira superfície de parede 310a do lado de porta de injeção 313 da cavidade 350 em direção à segunda superfície de parede 310b do lado oposto à porta de injeção 313. Como resultado, a velocidade de fluxo da resina 600 pode ser atrasada aumentando-se a resistência à fluência da resina 600 na adjacência da porta de injeção 313. Portanto, é possível suprimir o desalinhamento da orientação da fibra de carbono 510 na adjacência da porta de injeção 313. Além disso, é possível suprimir um enrugamento ou torção da fibra de carbono 510 reduzindo-se uma diferença da velocidade de fluxo da resina 600 entre as camadas das fibras de carbono 510. Portanto, é possível aprimorar uma intensidade e projeto do material compósito 400.

[088] O adesivo 520 é formado de um material do tipo thermosoftening. Portanto, o adesivo 520 é amolecido pelo calor reativo causado pela cura da resina 600 e/ou o calor do molde 310 aquecendo-se o molde 310 após injetar a resina 600 no interior da cavidade 350. Como resultado, a resina 600 é infundida no interior da fibra de carbono 510 da porção em que o adesivo 520 é amolecido durante a moldagem do material compósito 400. Portanto, é possível moldar um material compósito de alta qualidade 400 em que a resina 600 é infundida quase uniformemente no interior da fibra de carbono inteira 510.

[089] Um processo de laminação para formar o laminado 510b laminando-se as fibras de carbono 510 aplicadas com o adesivo 520 é fornecida adicionalmente entre o processo de aplicação e o processo de pré-formação. Como resultado, as fibras de carbono 510 podem ser entregues ao processo de pré-formação enquanto as mesmas são ligadas com o adesivo 520. Portanto, é possível suprimir um desvio da disposição das fibras de carbono 510.

[090] A resina 600 é formada de resina epóxi, e o adesivo 520 é formado de resina epóxi de baixo peso molecular. Como resultado, visto que a resina 600 e o adesivo 520 são formados do material semelhante para a moldagem do material compósito 400, é possível suprimir a formação de uma interface entre a resina 600 e o adesivo 520 e moldar um material compósito mais homogêneo 400.

[091] Na pré-forma 500 de acordo com essa modalidade, a segunda região 502 da fibra de carbono 510 é formada para ter uma densidade de teor do adesivo 520 menor do que aquela da primeira região 501 da fibra de carbono 510. Colocando-se a segunda região 502 na porção 352 da cavidade 350 em que a resina 600 não flui com facilidade quando a pré-forma 500 for colocada na cavidade 350, é possível reduzir a resistência à fluência da resina 600 e permitir que a resina 600 flua com facilidade na porção 352 em que a resina 600 não flui com facilidade. Portanto, é possível encurtar o tempo de moldagem do material compósito 400.

[092] O adesivo 520 é formado de um material do tipo thermosoftening. Como resultado, é possível infundir a resina 600 na fibra de carbono 510 na porção em que o adesivo 520 é amolecido quando o material compósito 400 for moldado com o uso da pré-forma 500. Portanto, é possível moldar um material compósito de alta qualidade 400 em que a resina 600 é infundida quase uniformemente ao interior da fibra de carbono inteira 510.

[093] Embora o método de fabricação para o material compósito, o aparelho de fabricação e o material compósito tenha sido descrito por todas as modalidades anteriormente no presente documento, a invenção não é limitada às configurações descritas nas modalidades, e podem ser alterados adequadamente com base nas reivindicações.

[094] Por exemplo, embora o processo de aquecimento seja executado antes do processo de corte, o mesmo pode ser executado após o processo de corte ou, também, do processo de laminação.

[095] Embora o laminado seja formado laminando-se uma pluralidade de camadas dos reforços, o material compósito pode ser formado a partir de um único reforço.

[096] Embora o material compósito tenha o material de núcleo, o material compósito pode não ter o material de núcleo. LISTA DE SÍMBOLOS DE REFERÊNCIA 100 Aparelho de fabricação 110 Unidade de controle 200 Aparelho de pré-formação 220 Unidade de aplicação 260 Matriz de pré-forma 300 Aparelho de moldagem 310 Molde 310a Primeira superfície de parede 310b Segunda superfície de parede 313 Porta de injeção 340 Unidade de ajuste de temperatura de molde 350 Cavidade 400 Material compósito 500 Pré-forma (pré-forma para um material compósito) 501 Primeira região 502 Segunda região 510 Fibra de carbono (reforço) 510b Laminado 520 Adesivo 530 Material de núcleo 600 Resina

Claims

1. Método de fabricação para um material compósito (400) dotado de um reforço (510) e resina infundida (600) no reforço (510), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: aplicar um adesivo (520) ao reforço (510) em formato de folha que tem primeira e segunda regiões (501, 502) de modo que uma densidade de teor do adesivo (520) da segunda região (502) seja menor do que aquela da primeira região (501); formar uma pré-forma (500) pré-formando-se o reforço (510); colocar a pré-forma (500) em uma cavidade (350) de um molde (310) de modo que a primeira região (501) seja colocada na adjacência da porta de injeção (313) do molde (310) em relação à segunda região (502); e injetar a resina (600) no interior da cavidade (350) a partir de uma porta de injeção (313) do molde (310) para infundir a resina (600) no interior da pré-forma (500) e moldar o material compósito (400), em que a resina (600) injetada no interior da cavidade (350) flui facilmente em uma porção da cavidade (350) onde a segunda região do reforço (510) é colocada, em comparação a uma porção da cavidade (350) onde a primeira região do reforço (510) é colocada.

2. Método de fabricação para o material compósito, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o adesivo (520) é aplicado de modo que uma densidade de teor do adesivo (520) diminua a partir de uma primeira superfície de parede (310a) do lado de porta de injeção (313) do molde (310) em direção a uma segunda superfície de parede (310b) oposta à porta de injeção (313).

3. Método de fabricação para o material compósito, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que o adesivo (520) é formado a partir de um material do tipo thermosoftening, o molde (310) é aquecido após a resina (600) ser injetada no interior da cavidade (350), e o adesivo (520) é amolecido por um calor reativo causado pela cura da resina (600) e/ou pelo calor do molde (310).

4. Método de fabricação para o material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, CARACTERIZADO pelo fato de que um laminado (510b) é formado laminando-se o reforço (510) aplicado com o adesivo (520) antes da pré-forma (500) ser formada após a aplicação do adesivo (520).

5. Método de fabricação para o material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, CARACTERIZADO pelo fato de que a resina (600) é formada a partir da resina epóxi, e o adesivo (520) é formado de resina epóxi de baixo peso molecular.

6. Aparelho de fabricação para um material compósito CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma unidade de aplicação (220) configurada para aplicar um adesivo (520) a um reforço (510) em formato de folha que tem primeira e segunda regiões (501, 502); uma matriz de pré-forma (260) configurada para formar uma pré-forma (500) pré-formando-se o reforço (510); um molde (310) configurado para formar uma cavidade (350) onde a pré-forma (500) é colocada e dotada de uma porta de injeção (313) para injetar resina (600) no interior da cavidade (350); e uma unidade de controle (110) configurada para controlar a operação da unidade de aplicação (220) e da matriz de pré-forma (260), em que a unidade de controle (110) controla a operação da unidade de aplicação (220) para aplicar o adesivo (520) de modo que uma densidade de teor do adesivo (520) seja menor na segunda região (502) do reforço (510) em relação à primeira região (501) do reforço (510), e a primeira região (501) é colocada na adjacência da porta de injeção (313) do molde (310) em relação à segunda região (502) enquanto a pré-forma (500) é colocada na cavidade (350) do molde (310).

7. Aparelho de fabricação para o material compósito, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o molde (310) tem uma primeira superfície de parede (310a) no lado de porta de injeção (313) e uma segunda superfície de parede (310b) em um lado oposto à porta de injeção (313), e a unidade de controle (110) controla a unidade de aplicação (220) para aplicar o adesivo (520) de modo que a densidade de teor do adesivo (520) diminui a partir da primeira superfície de parede (310a) até a segunda superfície de parede (310b).

8. Aparelho de fabricação para o material compósito, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende adicionalmente uma unidade de ajuste de temperatura de molde (340) configurada para ajustar uma temperatura do molde (310), em que a unidade de controle (110) controla a operação da unidade de ajuste de temperatura de molde (340) de modo que o molde (310) seja aquecido, o adesivo (520) é formado de um material do tipo thermosoftening, e o adesivo (520) é amolecido por um calor reativo causado pela cura da resina (600) e/ou calor do molde (310).

9. Aparelho de fabricação para o material compósito, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, CARACTERIZADO pelo fato de que a resina (600) é formada a partir da resina epóxi, e o adesivo (520) é formado a partir de resina epóxi de baixo peso molecular.