BR112020007073B1

BR112020007073B1 - Método para formar um enrijecedor tecido 3d

Info

Publication number: BR112020007073B1
Application number: BR112020007073-4A
Authority: BR
Inventors: Jonathan Goering
Original assignee: Albany Engineered Composites, Inc
Priority date: 2017-10-12
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2023-12-19
Also published as: JP2020537058A; DK4035858T3; US20190111635A1; KR20200066312A; BR112020007073A2; ES2976410T3; US11192312B2; MX2020007093A; CA3078379A1; FI4035858T3; RU2020112765A3; EP3694694B1; DK3694694T3; CN111212713B; MX2024008762A; RU2020112765A; EP4345200A3; JP7337051B2; EP4035858A1; WO2019074881A1

Abstract

é divulgado um método para formar um enrijecedor de forma ômega tecido 3d (100) por tecedura plana de uma pluralidade de camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas para formar um pano tecido plano tendo uma porção de capa (104), uma primeira e uma segunda porções de rede (108a, 108b), uma primeira e uma segunda porções de base (106a, 106b) e uma porção de envoltório interna (110). o pano tecido 3d é de modo que pelo menos algumas das fibras de trama sejam contínuas através de uma junção entre a porção de rede e as porções de base. o pano tecido plano é então formado em uma forma ômega.

Description

ANTECEDENTES 1. Campo da divulgação

[001] A divulgação se refere a pré-formas tecidas tridimensionais e métodos para fabricá-las. Em particular, a pré-forma tecida pode ser usada como um enrijecedor para painéis substancialmente planos.

2. Técnica Relacionada

[002] O uso de materiais compósitos reforçados para produzir componentes estruturais é agora generalizado, particularmente em aplicações em que suas características desejáveis são buscadas por serem leves, resistentes, resistentes ao calor, autossustentáveis e adaptáveis à formação e forma. Esses componentes são usados, por exemplo, em aeronáutica, aeroespaciais, em satélite, recreativos (como em barcos de corrida e automóveis), e outras aplicações.

[003] Tipicamente, esses componentes consistem em materiais de reforço embebidos em materiais matriciais. O componente de reforço pode ser feito de materiais, tais como, vidro, carbono, cerâmica, aramida, polietileno e/ou outros materiais que exibam propriedades físicas, térmicas, químicas e/ou outras propriedades desejadas, incluindo grande resistência contra falhas por tensão. Através do uso de tais materiais de reforço, que acabam se tornando um elemento constituinte do componente concluído, as características desejadas dos materiais de reforço, tal como resistência mecânica muito alta, são transmitidas ao componente compósito concluído. Os materiais de reforço constituintes tipicamente podem ser tecidos, tricotados ou orientados de outra forma nas configurações e formas desejadas para pré-formas de reforço. Usualmente, é dada especial atenção para garantir a utilização ideal das propriedades para as quais os materiais de reforço constituintes foram selecionados. Usualmente, essas pré- formas de reforço são combinadas com o material da matriz para formar os componentes acabados desejados ou para produzir carga de trabalho para a produção final dos componentes acabados.

[004] Após a pré-forma de reforço desejada ter sido construída, o material da matriz pode ser introduzido em e na pré-forma, de modo que tipicamente a pré-forma de reforço fique envolvida no material da matriz e o material da matriz preencha as áreas intersticiais entre os elementos constituintes da pré-forma de reforço. O material da matriz pode ser qualquer um de uma ampla variedade de materiais, tais como, epóxi, poliéster, bismaleimida, viniléster, cerâmica, carbono e/ou outros materiais, que também exibem propriedades físicas, térmicas, químicas e/ou outras propriedades desejadas. Os materiais escolhidos para uso como matriz podem ou não ser os mesmos da pré-forma de reforço e podem ou não ter propriedades físicas, químicas, térmicas ou outras comparáveis. Tipicamente, no entanto, eles não serão os mesmos materiais ou terão propriedades físicas, químicas, térmicas ou outras propriedades comparáveis, uma vez que sejam um objetivo comum procurado no uso de compósitos no primeiro lugar ou obter uma combinação de características no produto acabado que não seja possível usar um material constituído sozinho. Assim, combinados, uma pré-forma de reforço e o material da matriz podem então ser curados e estabilizados na mesma operação por termoendurecimento ou outros métodos conhecidos, e depois submetidos a outras operações para produzir o componente desejado. É significativo notar que, depois de curadas, como massas então solidificadas do material da matriz normalmente são fortemente aderidas ao material de reforço (por exemplo, uma pré-forma de reforço). Como resultado, uma tensão no componente acabado, particularmente através do material da matriz que atua como um adesivo entre as fibras, pode ser efetivamente transferido e transportado pelo material constituído da pré-forma de reforço.

[005] Os painéis compósitos relativamente planos são usados em vários setores, incluindo aeronaves, aeroespaciais, automotivos e estruturas civis. Em alguns casos, os painéis podem usar rigidez adicional para ajudar como estruturas a evitar danos ou deformações indesejadas. Por exemplo, uma porção da aeronave, tal como uma fuselagem, é uma estrutura que é usualmente composta por painéis que incluem um painel externo e um painel interno separados um do outro e formar um canal entre os mesmos. Os painéis são reforçados, dentro da fuselagem, por armações de reforço ou enrijecedores dispostos dentro do canal entre os painéis. Os enrijecedores de reforço são posicionados ao longo do painel externo das seções de fuselagem e são substancialmente perpendiculares a um eixo longitudinal da superfície da fuselagem. Os enrijecedores são suportados pelo painel interno da fuselagem, ou reduzem a deformação do painel externo da fuselagem devido a uma força aplicada externamente.

SUMÁRIO

[006] O método de formação de um enrijecedor tecido 3D inclui tecedura plana de várias camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas; entrelaçar porções de algumas camadas com outras camadas em um pano tecido plano tendo uma porção de capa, uma primeira e uma segunda porções de rede, uma primeira e uma segunda porções de base, e uma porção de envoltório interna; e formar o pano tecido plano para formar um enrijecedor de forma ômega tendo um espaço interno. Pelo menos algumas das fibras de trama são contínuas através de uma junção entre uma porção de rede e as porções de base.

[007] Em algumas formas de realização, o espaço interno do enrijecedor é fechado.

[008] Em uma forma de realização que tem um espaço interno fechado, o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a porção de capa tenha duas áreas de capa dobradas uma contra a outra e a porção de envoltório interna tenha duas áreas de envoltório internas dobradas uma contra a outra. As áreas de capa podem ser dobradas para que as duas áreas de capa sejam substancialmente colineares e as duas áreas de envoltório internas podem ser desdobradas para que as áreas de envoltório internas sejam substancialmente colineares.

[009] Em outra forma de realização, tendo um espaço interno fechado, o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a primeira porção de rede e a segunda porção de rede tenham duas respectivas áreas de rede dobradas uma contra a outra. As primeiras áreas de rede da primeira porção de rede podem ser desdobradas, de modo que as primeiras áreas de rede da primeira porção de rede sejam substancialmente colineares. As segundas áreas de rede da segunda porção de rede podem ser desdobradas, de modo que as segundas áreas de rede da segunda porção de rede sejam substancialmente colineares.

[0010] Em outra forma de realização, tendo um espaço interno fechado, o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a porção de capa tenha uma primeira área de capa e uma segunda área de capa, cada uma das áreas de capa tendo uma espessura que é menor que uma espessura desejada da porção de capa. A primeira área de capa é tecida na primeira porção de rede, a segunda área de capa é tecida na segunda área de rede e a primeira e a segunda área de capa são separadas uma da outra. A primeira porção de rede com a primeira área da capa, e a segunda porção de rede com a segunda área da capa podem ser formadas de modo que a primeira área da capa fique sobre a segunda área da capa para formar a porção de capa do enrijecedor tecido.

[0011] Em algumas formas de realização, o espaço interno do enrijecedor é aberto.

[0012] Em uma forma de realização que tem um espaço interno aberto, a porção de envoltório interna é tecida em uma primeira área de envoltório interna e uma segunda área de envoltório interna é separada uma da outra pela primeira porção de rede, porção de capa e segunda porção de rede. A primeira área de envoltório interna e a segunda área de envoltório interna podem ser formadas para serem substancialmente colineares e separadas uma da outra por uma folga.

[0013] Em outra forma de realização, tendo um espaço interno aberto, a porção de envoltório interna tem uma primeira área de envoltório interna e uma segunda área de envoltório interna contígua. A primeira área de envoltório interna e a segunda área de envoltório interna podem ser formadas para serem substancialmente colineares e formarem uma folga entre a primeira área de envoltório interna e a segunda área de envoltório interna. O método pode incluir o corte de uma porção da primeira e da segunda áreas de envoltório internas.

[0014] Em qualquer uma das formas de realização, a porção de capa pode ser mais espessa do que as porções de rede, e as porções de rede mais espessas que as porções de base.

[0015] Em qualquer uma das formas de realização, o enrijecedor de forma ômega pode ser impregnado com um material da matriz.

[0016] Um enrijecedor tecido 3D tem uma pluralidade de camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas. Algumas das camadas são entrelaçadas com outras camadas em um pano tecido plano tendo uma porção de capa, uma primeira e uma segunda porções de rede, uma primeira e segunda porções de base e uma porção de envoltório interna. Pelo menos algumas das fibras de trama são contínuas através de uma junção entre a porção de rede e as porções de base. O espaço interno do enrijecedor pode ser fechado ou aberto. A porção de capa pode ser mais espessa do que as porções de rede, e as porções de rede mais espessas que as porções de base. O enrijecedor tecido 3D pode ser impregnado com um material da matriz. BREVE

DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0017] Os desenhos anexos, que são incluídos para prover uma compreensão adicional da invenção, são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo. Os desenhos apresentados nesse documento ilustram diferentes formas de realização da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos:

[0018] A FIG. 1 ilustra um enrijecedor ômega.

[0019] A FIG. 2 exemplifica uso para enrijecedores ômega que fornecem suporte de rigidez entre dois painéis substancialmente paralelos.

[0020] A FIG. 3A ilustra uma primeira forma de realização de uma pré-forma ômega como tecida.

[0021] A FIG. 3B ilustra a pré-forma ômega da FIG. 3A após dobrar e como moldada.

[0022] A FIG. 4A ilustra uma segunda forma de realização de uma pré-forma ômega como tecida.

[0023] A FIG. 4B ilustra a pré-forma ômega da FIG. 4A após dobrar e como moldada.

[0024] A FIG. 5A ilustra uma terceira forma de realização de uma pré-forma ômega como tecida.

[0025] FIG. 5B ilustra a pré-forma ômega da FIG. 5A após dobrar e como moldada.

[0026] A FIG. 6A ilustra uma quarta forma de realização de uma pré-forma ômega como tecida.

[0027] A FIG. 6B ilustra a pré-forma ômega da FIG. 6A após dobrar e como moldada.

[0028] A FIG. 7A ilustra uma quinta forma de realização de uma pré-forma ômega como tecida.

[0029] A FIG. 7B ilustra a pré-forma ômega da FIG. 7A depois de dobrar e como moldada.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0030] Os termos “compreendendo” e “compreende” nesta divulgação podem significar “incluindo” e “inclui” ou podem ter o significado comumente atribuído ao termo “compreendendo” ou “compreende” na Lei de Patentes dos EUA. Os termos “consistindo essencialmente em” ou “consiste essencialmente em” se usados nas reivindicações têm o significado que lhes é atribuído na Lei de Patentes dos EUA. Outros aspectos da invenção são descritos ou são óbvios na (e dentro do âmbito da invenção) a seguinte divulgação.

[0031] Os termos “fios torcidos”, “fibras”, “feixes de fibras” e “fios” são usados alternadamente na descrição a seguir. “Fios torcidos”, “fibras", “feixes de fibras” e “fios”, conforme usados nesse documento, podem se referir a monofilamentos, fios de multifilamentos, fios torcidos, fios revestidos, fios bicomponentes, bem como fios feitos a partir de fibras quebradas por estiramento de qualquer material conhecido dos habilitados na técnica. Os fios podem ser feitos de carbono, náilon, raiom, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster, metal, vidro de polietileno e/ou outros materiais que exibam propriedades físicas, térmicas, químicas ou outras propriedades desejadas.

[0032] O termo “dobrado” é amplamente usado nesse documento para significar “formação”, que inclui desdobramento, flexão e outros termos para manipular a forma do pano tecido.

[0033] Para uma melhor compreensão da invenção, suas vantagens e seus objetivos alcançados por seus usos, é feita referência à matéria descritiva anexa na qual formas de realização não limitativas da invenção são ilustradas nos desenhos anexos e nas quais os componentes correspondentes são identificados pelos mesmos números de referência.

[0034] Como discutido acima, pode ser desejado prover painéis substancialmente planos com rigidez adicional para ajudar os painéis a evitar danos ou deformação indesejada. Os painéis também podem ter uma curvatura. Como tal, membros de enrijecimento podem ser adicionados para suportar os painéis onde desejado.

[0035] Uma forma de seção transversal comum para enrijecedores 100 é mostrada na FIG. 1, que é ilustrado como montado em pelo menos uma película ou um painel 102. O enrijecedor 100 também pode ser referido como um “enrijecedor chapéu” ou “enrijecedor ômega”, cujos termos são usados de forma intercambiável nesse documento. O enrijecedor 100 inclui uma porção de capa 104, porções de base 106a, 106b, porções de rede 108a, 108b e porção de áreas de envoltório internas 110. A porção de envoltório interna 110 é ilustrada como contínua na FIG. 1, mas pode ser alternativamente descontínuo. Ou seja, a porção de envoltório interna pode ter uma folga, como mostrado na FIG. 5B, por exemplo. A porção de capa 104 é acoplada às porções de base 106a, 106b e a porção de envoltório interna pelas porções de rede 108a, 108b.

[0036] A rigidez do enrijecedor ômega é provida pelas porções de rede 108a, 108b e porção de capa 104. A rigidez adicional para o enrijecedor ômega pode ser provida por uma porção de capa 104 que é mais espessa do que as porções de base 106a, 106b e porções de rede 108a, 108b. As porções de rede 108a, 108b podem ser mais espessas que as porções de base 106a, 106b.

[0037] O “flange do enrijecedor ômega” significa aquelas porções do enrijecedor ômega que incluem as porções de base 106a, 106b e, opcionalmente, a porção de envoltório interna 110. O enrijecedor ômega é definido como “fechado” quando a porção de capa, porções de rede, e a porção de envoltório interna forma um espaço interno do enrijecedor 112 que é fechado por todos os lados. O enrijecedor ômega é definido como “aberto” quando o espaço interno do enrijecedor 112 formado pelas porção de capa, porções de rede e porção de revestimento interno, não está fechado em todos os lados. Por exemplo, a FIG. 5B ilustra um espaço interno aberto do enrijecedor, onde há uma folga na porção de envoltório interna.

[0038] O enrijecedor ômega pode ser fabricado independentemente da película, caso em que o flange do enrijecedor ômega pode ser aderido à pele por ligação ou outra técnica de fixação conhecida dos habilitados na técnica. Alternativamente, o enrijecedor ômega pode ser fabricado, tecido ou comoldado, ao mesmo tempo com uma ou mais películas, de modo que o enrijecedor ômega e a película sejam porções de um conjunto reforçado comum. Este relatório descritivo descreve técnicas para fabricar um enrijecedor ômega independente, independentemente de qualquer película.

[0039] Um enrijecedor ômega pode ser fabricado usando dobras pré-impregnadas convencionais ou unidirecionais ou tecidas. Este método de fabricação não possui fibras contínuas nas juntas de interseção do enrijecedor. Estas técnicas de fabricação são trabalhosas e propensas a deslaminação nas interseções da porção de capa e das porções de rede, e também nas porções de rede e porções de base. A presente divulgação é direcionada a esses problemas através do uso de uma pré-forma tecida tridimensional (3D) que é infundida em estágios b (isto é, parcialmente curada) para uso com uma película pré-impregnada ou co-infundida a partir do estado seco com uma película de tecido seca.

[0040] A FIG. 2 ilustra uma estrutura exemplificativa que emprega enrijecedores ômega para prover suporte de enrijecimento para uma superfície. Os enrijecedores ômega 210a a 210e estão situados em um painel 222. Os enrijecedores ômega podem ser usados para suportar uma superfície 220. Em apenas um exemplo, a superfície 220 é uma superfície externa de uma fuselagem de avião ou outra superfície na qual é desejada resistência à deformação. O painel 222 e a superfície 220 são mostrados substancialmente paralelos um ao outro, mas isso não é um requisito necessário. Além disso, enquanto cinco enrijecedores ômega são mostrados na FIG. 2, qualquer número pode ser usado conforme exigido pelo pedido de enrijecedores. As porções de base 206a, 206b do enrijecedor de ômega 210a podem ser aderidas ou afixadas ao painel 222. Opcionalmente, a porção de envoltório interna 210 pode ser aderida ou afixada ao painel 222. De maneira semelhante, os enrijecedores de ômega restantes 210b a 210e são montados no painel 222. A superfície 220 é então suportada nas porções de capa 204a a 204e dos enrijecedores ômega 210a a 210e. As porções de capa 204a a 204e também podem ser aderidas à superfície 220 através de quaisquer meios conhecidos dos habilitados na técnica. Os enrijecedores ômega podem transferir uma força F aplicada à superfície 220 para o painel 222, auxiliando assim na resistência da superfície 220 à deformação da força. Além disso, a rigidez e a quantidade de enrijecedores ômega entre o painel 222 e a superfície 220 podem intensificar a resistência da superfície 220 à deformação a partir da força aplicada. O uso dos enrijecedores ômega neste pedido pode reduzir o peso do material necessário para reduzir a deformação da superfície 220 e, em alguns casos, prover isolamento de temperatura e ruído em toda a estrutura.

[0041] A pré-forma tecida de multicamadas para o enrijecimento de ômega de material compósito pode ser tecida plana e dobrada em uma forma tridimensional (3D) com interligamento de camada a camada de camadas de fibra de urdidura, bem como interligamento de fibras dentro de cada camada.

[0042] Esta divulgação identifica vários conceitos de pré-formados para um enrijecedor ômega tecido e um método para preparar o mesmo. Em geral, os enrijecedores ômega divulgados são compreendidos de fibras de urdidura e trama que são tecidas planas por meios convencionais tendo fibra contínua através das juntas entre as porções de rede e as porções de base. O enrijecedor tecido plano é dobrado, conforme necessário, em uma pré-forma tendo a seção transversal de forma ômega. A pré-forma pode então ser moldada e impregnada com um material de matriz. A presente divulgação provê configurações para o enrijecedor no estado de tecido plano (“como tecido”) que pode ser moldado (“como moldado”) dobrando-se na pré-forma de forma ômega 3D, impregnado com o material da matriz para resultar na enrijecedor ômega desejado.

[0043] As configurações divulgadas podem ter vantagens sobre os enrijecedores ômega anteriores com múltiplas dobras individuais. As configurações divulgadas podem melhorar a resistência à tração do enrijecedor, provendo fibras contínuas através das juntas entre as porções da banda e as porções de base. A força de tração é a força necessária para puxar o enrijecedor da película. As técnicas divulgadas também podem reduzir a quantidade de mão de obra necessária ao substituir muitas dobras individuais por uma única pré- forma de multicamadas.

[0044] Além disso, o tecido plano pode ser formado em torno de um mandril no espaço interno após ser tecido. O mandril disposto no espaço interno ajuda a manter a forma do espaço interno do enrijecedor através da manipulação subsequente. Isso tem a vantagem de que o tecido não é formado na forma de reforço até a impregnação. Como tal, o tecido pode ser manipulado com mais facilidade porque o mandril mantém a forma do espaço interno, para que não se preocupe em manter a forma final desejada do enrijecedor da pré-forma. Os desenhos da técnica anterior formam a forma de enrijecedor envolvendo o tecido em torno de uma forma desejada de mandril enquanto o tecido está sendo tecido. Isso exige, de maneira desvantajosa, manipulação cuidadoso, para que o tecido mantenha a forma antes da impregnação.

[0045] Os enrijecedores ômega do espaço interno aberto e do espaço interno fechado podem ser úteis para enrijecer placas substancialmente planas ou curvas. À medida que o comprimento desejado do enrijecedor se torna mais longo, enrijecedores ômega do espaço interno fechado, pode ser mais difícil inserir um mandril no espaço interno fechado, em comparação com as configurações do espaço interno aberto. Por outro lado, à medida que os enrijecedores se tornam mais longos, as configurações de espaço interno aberto que podem ser simplesmente envolvidas em torno do mandril são mais fáceis de fabricar do que os enrijecedores de configuração fechada. Como tal, os enrijecedores de configuração aberta podem ser mais adequados para enrijecedores longos do que os enrijecedores de espaço interno fechado.

[0046] Os enrijecedores de espaço interno aberto também podem ser mais adequados que os enrijecedores de espaço interno fechado para alta taxa de fabricação. O flange em um enrijecedor de configuração aberta está localizado na película e o mandril é simplesmente colocado em cima do mesmo. As redes e a capa são então envolvidas ao redor do mandril para completar o enrijecedor. Essa configuração tem o benefício adicional de prover um espaço entre as duas camadas sobrepostas que constituem a capa. Dobras adicionais podem ser inseridas neste espaço para aumentar a rigidez, se necessário.

[0047] Os enrijecedores podem ser tecidos com “formato quase líquido”, que é uma técnica de fabricação na qual a produção inicial de um item é muito próxima da forma final ou líquida, reduzindo assim a necessidade de acabamento superficial ou adicional. Conforme aplicado à presente divulgação, o tecido pode ser tecido próximo da forma final, em vez de sobredimensionar e cortar material residual e pode ser tecido em um tear de lançadeira capturado, de modo que todas as bordas sejam estabilizadas. O uso de um tear de lançadeira não é um requisito, mas pode ser considerado uma opção econômica, quando comparado a outras opções, tais como teares de rapieira ou agulha. Independentemente do tipo de tear usado, a pré-forma será tecida de modo que a direção longitudinal do enrijecedor seja a direção da urdidura do tear. Ou seja, as figuras nesta descrição ilustram uma vista em seção transversal do enrijecedor através da direção da trama das fibras, o comprimento do enrijecedor estando na direção da urdidura, estendendo-se para o plano do papel.

[0048] Em todas as configurações, as espessuras das bases, redes e capas podem ser ajustadas de forma independente, usando diferentes tamanhos de fibra contínua e/ou espaçamento de fibra contínua de urdidura. De forma similar, diferentes padrões de interligamento podem ser usados em cada uma dessas seções para prover diferentes propriedades efetivas. Os tecidos de amostra foram tecidos usando padrões de interligamento de camada a camada. Outras opções de tecedura, tais como, padrões de interligamento ortogonal ou angular, podem ser usadas.

[0049] As Figs. 3A-3B ilustram a formação de um enrijecedor de forma ômega de acordo com uma forma de realização da invenção. O enrijecedor é tecido plano na forma como tecida 300a. A forma como tecida 300a inclui uma porção de capa 304, porções de rede 308a, 308b, porções de base 306a, 306b e porção de envoltório interna 310, que são tecidas planas para formar um espaço interno fechado 312.

[0050] Na forma de realização ilustrada nas Figs. 3A- 3B, a porção de capa 304 é tecida plana, de modo que a porção de capa é dividida em duas áreas de capa 304a, 304b anguladas uma em relação à outra no ponto de inflexão A em camadas separadas do tecido. De forma similar, a porção de envoltório interna 310 é dividida em duas porções de envoltório internas 310a, 310b anguladas uma em relação à outra em um ponto de inflexão B em camadas separadas do pano tecido. O espaço interno fechado 312 é mostrado exagerado para revelar a relação angular entre as áreas de envoltório internas 310a, 310b e as áreas de capa 304a, 304b. As áreas de envoltório internas 310a, 310b podem ter o mesmo ou um comprimento diferente. As áreas de capa 304a, 304b podem ter o mesmo ou um comprimento diferente.

[0051] Como o enrijecedor é tecido plano como uma peça única, as fibras de trama serão contínuas pelo menos através da junção entre as porções de rede e as porções de base. As fibras de trama também podem ser contínuas através da junção entre as porções de rede e a porção de capa e/ou as porções de envoltório internas.

[0052] A forma como tecida 300a é dobrada para produzir o enrijecedor de forma ômega 300 como moldado. As áreas de capa 304a, 304b são desdobradas para serem substancialmente colineares uma à outra formando a porção de capa 304. De forma similar, as porções de envoltório internas 310a, 310b são desdobradas para serem substancialmente colineares uma à outra formando a porções de envoltório internas 310. As porções de base 306a, 306b podem ser dobradas ser substancialmente colineares com a porção de envoltório interna. O enrijecedor de forma ômega é assim produzido.

[0053] A porção de capa 304 é mais curta que a porção de envoltório interna 310 e pode ser centralizada acima da mesma, o que faz com que as porções de rede 308a, 308b sejam anguladas em relação à porção de envoltório interna. Um ângulo comum entre a porção de envoltório interna e as porções de rede está na faixa de 60 a 90 graus. Deve ser reconhecido que qualquer uma ou todas as porções de perna, porções de envoltório internas, porções de rede, e porção de capa podem ser tecidos de multicamadas entrelaçados para alterar a espessura de uma porção específica. Além disso, a porção de capa 304 pode ser mais espessa - tem mais camadas de tecido entrelaçadas - do que as porções de rede 308a, 308b, que, por sua vez, podem ser mais espessas que a porção de envoltório interna 310.

[0054] Essa forma de realização do enrijecedor de forma ômega 300 como moldado tem um espaço interno fechado 312. Para facilitar a manipulação do enrijecedor, um mandril (não mostrado) tendo a forma do espaço interno 312 pode ser introduzido no espaço interno 312 do 300 enrijecedor de forma ômega como moldado. O mandril pode ajudar a manter o enrijecedor de forma ômega desejada durante as operações de manipulação e impregnação.

[0055] As Figs. 4A-4B ilustram a formação de um enrijecedor de forma ômega de acordo com outra forma de realização da invenção. O enrijecedor é tecido na forma como tecida 400a. A forma como tecida 400a inclui uma porção de capa 404, porções de rede 408a, 408b, porções de base 406a, 406b e porção de envoltório interna 410, que são tecidas planas para formar um espaço interno fechado 412.

[0056] Na forma de realização ilustrada nas Figs. 4A- 4B, as porções de rede 408a, 408b são tecidas planas de modo que a porção de rede 404a seja dividida em duas áreas de rede 408aa, 408ab anguladas uma em relação à outra em um ponto de inflexão C em camadas separadas do pano tecido. De forma similar, as porções de rede 408a, 408b são tecidas planas de modo que a porção de rede 408b seja dividida em duas áreas de rede 408ba, 408bb anguladas uma em relação à outra no ponto de inflexão D em camadas separadas do tecido. O espaço interno fechado 412 é mostrado exagerado para revelar a relação angular entre as áreas de rede 408aa, 408ab e as áreas de rede 408ba, 408bb.

[0057] Como o enrijecedor é tecido plano como uma peça única, as fibras de trama serão contínuas pelo menos através da junção entre as porções de rede e as porções de base. As fibras de trama também podem ser contínuas através da junção entre as porções de rede e a porção de capa e/ou as porções de envoltório internas.

[0058] A forma como tecida 400a é dobrada para produzir o enrijecedor de forma ômega 400 como moldado. As áreas de rede 408aa, 408ab são desdobradas para serem substancialmente colineares uma à outra formando a porção de rede 408a. De forma similar, as áreas de rede 408ba, 408bb são desdobradas para serem substancialmente colineares uma à outra formando a porção de rede 408b. As porções de base 406a, 406b e a porção de capa 404 podem ser formadas, se necessário. O enrijecedor de forma ômega é assim produzido.

[0059] A porção de capa 404 é menor em comprimento do que a porção de envoltório interna 410 e pode ser centrada acima das mesma, o que faz com que as porções de rede 408a, 408b sejam anguladas em relação à porção de envoltório interna. Um ângulo comum entre a porção de envoltório interna e as porções de rede está na faixa de 60 a 90 graus. Deve ser reconhecido que qualquer uma ou todas as porções de perna, porções de envoltório internas, porções de rede e porção de capa pode(m) ser tecida(s) de multicamadas entrelaçadas para alterar a espessura de uma porção específica. Além disso, a porção de capa 404 pode ser mais espessa - tem mais camadas de tecido entrelaçadas - do que as porções de rede 408a, 408b, as quais, por sua vez, podem ser mais espessas que a porção de envoltório interna 410.

[0060] Essa forma de realização do enrijecedor de forma ômega como moldado 400 tem um espaço interno fechado 412. Para facilitar a manipulação do enrijecedor, um mandril (não mostrado) tendo a forma do espaço interno 412 pode ser introduzido no espaço interno 412 do enrijecedor de forma ômega 400 como moldado. O mandril pode ajudar a manter o enrijecedor de forma ômega desejada durante as operações de manipulação e impregnação.

[0061] As Figs. 5A-5B ilustram a formação de um enrijecedor de forma ômega de acordo com uma forma de realização da invenção. O enrijecedor é tecido plano na forma como tecida 500a. A forma como tecida 500a inclui uma porção de capa 504, porções de rede 508a, 508b, porções de base 506a, 506b e porções de envoltório internas 510a, 510b, que são tecidas planas. Nesta forma de realização, as porções de envoltório internas 510a, 510b não são contíguas uma com a outra. Em vez disso, a porção de base 506a e a porção de envoltório interna 510a são anexadas e se estendem a partir da porção de rede 508a. De forma similar, a porção de base 506b e a porção de envoltório interna 510b são afixadas e se estendem a partir da porção de rede 508b. Na FIG. 5A, a folga 516a é mostrada exagerada para ilustrar que a porção de base 506a não está entrelaçada com a porção interna 510a. De forma similar, a folga 516b é mostrada exagerada para ilustrar que a porção de base 506b não está entrelaçada com a porção interna 510b.

[0062] Como o enrijecedor é tecido plano como uma peça única, as fibras de trama serão contínuas pelo menos através da junção entre as porções de rede e as porções de base. As fibras de trama também podem ser contínuas através da junção entre as porções de rede e a porção de capa e/ou as porções de envoltório internas.

[0063] A forma como tecida 500a é dobrada para produzir o enrijecedor de forma ômega 500 moldado. As áreas de envoltório internas 510a, 510b são dobradas para serem substancialmente colineares umas às outras. As porções de base 506a, 506b podem ser dobradas para serem substancialmente colineares com a áreas de envoltório internas. O comprimento das áreas de envoltório internas é selecionado de modo que uma folga 514 seja produzida quando o enrijecedor é dobrado para a forma ômega, criando um espaço interno aberto 512. O enrijecedor de forma ômega é assim produzido.

[0064] O comprimento das áreas internas do envoltório e o espaço são selecionados para formar um enrijecedor ômega com a geometria desejada. A porção de capa 504 é menor em comprimento do que o comprimento cumulativo das áreas de envoltório internas 510a, 510b e folga 514 e pode ser centrada acima do mesmo, o que faz com que as porções de rede 508a, 508b sejam anguladas em relação às porções de envoltório internas. Um ângulo comum entre a porção de envoltório interna e as porções de rede está na faixa de 60 a 90 graus. Além disso, a porção de capa 504 pode ser mais espessa - tem mais camadas de tecido entrelaçadas - do que as porções de rede 508a, 508b, as quais, por sua vez, podem ser mais espessas que a porção de envoltório interna 510.

[0065] Essa forma de realização do enrijecedor de forma ômega como moldado 500 tem um espaço interno aberto 512. Para facilitar a manipulação do enrijecedor, um mandril (não mostrado) tendo a forma do espaço interno 512 pode ser introduzido no espaço interno 512 do enrijecedor de forma ômega 500 como moldado. O mandril pode ajudar a manter o enrijecedor de forma ômega desejada durante as operações de manipulação e impregnação.

[0066] As Figs. 6A-6B ilustram a formação de um enrijecedor de forma ômega de acordo com uma forma de realização da invenção. O enrijecedor é tecido na forma 600a como tecida. A forma 600a como tecida inclui uma porção de capa 604, porções de rede 608a, 608b, porções de base 606a, 606b e porção de envoltório interna tendo áreas de envoltório internas 610a, 610b, que são tecidas planas.

[0067] Nesta forma de realização, as áreas de envoltório internas 610a, 610b e as porções de base 606a, 606b são tecidas contíguas uma à outra formando uma primeira camada do enrijecedor tecido plano 600a. As porções de rede 608a, 608b são tecidas continuamente uma com a outra e separadas uma da outra pela porção de capa 604 formando uma segunda camada do enrijecedor tecido plano 600a. A primeira e a segunda camadas são afixadas onde as extremidades das porções de rede encontram as junções 616a, 616b das porções de envoltório internas e das porções de perna, respectivamente. A primeira e a segunda camadas não estão entrelaçadas.

[0068] Em vez disso, a porção de base 606a e área de envoltório interna 610a são afixadas na, e se estendem a partir da, porção de rede 608a. De forma similar, a porção de base 606b e a área de envoltório interna 610b são afixadas à, e se estendem a partir da, porção de rede 608b.

[0069] Como o enrijecedor é tecido como uma peça única, as fibras de trama serão contínuas pelo menos através da junção entre as porções de rede e as porções de base. As fibras de trama também podem ser contínuas através da junção entre as porções de rede e a porção de capa e/ou as porções de envoltório internas.

[0070] A forma como tecida 600a é dobrada para produzir o enrijecedor de forma ômega 600 como moldado. As áreas de urdidura internas 610a, 610b são dobradas para serem substancialmente colineares umas às outras. As porções de base 606a, 606b podem ser dobradas para serem substancialmente colineares com as áreas de urdidura internas. Uma folga 614 é produzida cortando uma peça da porção de envoltório interna 610 para formar um espaço interno aberto 612. O enrijecedor de forma ômega é assim produzido.

[0071] O comprimento da porção de envoltório interna e da folga é selecionado para formar um enrijecedor ômega de geometria desejada. A porção de capa 604 é menor em comprimento do que o comprimento acumulativo das porções de envoltório internas 610a, 610b e folga 614 e pode ser centrada acima das mesmas, o que faz com que as porções de rede 608a, 608b sejam anguladas em relação às porções de envoltório internas. Um ângulo comum entre a porção de envoltório interna e as porções de rede está na faixa de 60 a 90 graus. Deve ser reconhecido que qualquer uma ou todas das porções de perna, porções de envoltório internas, porções de rede e porção de capa podem ser tecidas de multicamadas entrelaçadas para alterar a espessura de uma parte específica. Além disso, a porção de capa 604 pode ser mais espessa - tem mais camadas de tecido entrelaçadas - do que as porções de rede 608a, 608b, que, por sua vez, podem ser mais espessas que a porção de envoltório interna 610.

[0072] Essa forma de realização do enrijecedor de forma ômega moldado 600 tem um espaço interno aberto 612. Para facilitar a manipulação do enrijecedor, um mandril (não mostrado) tendo a forma do espaço interno 612 pode ser introduzido no espaço interno 612 do enrijecedor de forma ômega 600 como moldado. O mandril pode ajudar a manter o enrijecedor de forma ômega desejada durante as operações de manipulação e impregnação.

[0073] As Figs. 7A-7B ilustram a formação de um enrijecedor de forma ômega de acordo com outra forma de realização da invenção. O enrijecedor é tecido plano na forma como tecida 700a. A forma como tecida 700a inclui uma porção de capa 704, porções de rede 708a, 708b, porções de base 706a, 706b e porção de envoltório interna 710, que são tecidas planas para formar um espaço interno fechado 712.

[0074] Na forma de realização ilustrada nas Figs. 7A- 7B, a porção de capa 704 é tecida plana para ter duas áreas de capa 704a, 704b. Cada uma das áreas de capa 704a, 704b é tecida para ter uma espessura menor que a espessura desejada da porção de capa 704. As áreas de capa 704a, 704b são tecidas para as respectivas porções de rede 708a, 708a, mas separadas umas das outras. Como o enrijecedor é tecido plano como uma peça única, as fibras de trama serão contínuas pelo menos através da junção entre as porções de rede e as porções de base. As fibras de trama também podem ser contínuas através da junção entre as porções de rede e a porção de capa e/ou as porções de envoltório internas.

[0075] A forma como tecida 700a é dobrada para produzir o enrijecedor de forma ômega 700 como moldada. A porção de rede 708a, 708b e as áreas de capa 704a, 704b são dobradas para fazer com que as áreas de capa fiquem uma sobre a outra. Para formar a porção de capa 704. A espessura das áreas de capa 704a, 704b combinam-se para resultar na capa tendo a espessura desejada. As áreas de capa podem ser ligadas entre si, onde entram em contato 716 por qualquer meio conhecido. O enrijecedor de forma ômega é assim produzido.

[0076] A porção de capa 704 é menor em comprimento do que a porção de envoltório interna 710 e pode ser centralizada acima da mesma, o que faz com que as porções de rede 708a, 708b sejam anguladas em relação à porção de envoltório interna. Um ângulo comum entre a porção de envoltório interna e as porções de rede está na faixa de 60 a 90 graus. Deve ser reconhecido que qualquer uma ou todas das porções de perna, porções de envoltório internas, porções de rede e porção de capa pode(m) ser tecidos de multicamadas entrelaçados para alterar a espessura de uma porção específica. Além disso, a porção de capa 704 pode ser mais espessa - tem mais camadas de tecido - do que as porções de rede 708a, 708b, as quais, por sua vez, podem ser mais espessas que a porção de envoltório interna 710.

[0077] Essa forma de realização do enrijecedor de forma ômega 700 como moldado como tem um espaço interno fechado 712. Para facilitar a manipulação do enrijecedor, um mandril (não mostrado) tendo a forma do espaço interno 712 pode ser introduzido no espaço interno 712 do enrijecedor de forma ômega 700 como moldado. O mandril pode ajudar a manter o enrijecedor de forma ômega desejada durante as operações de manipulação e impregnação.

[0078] Em qualquer uma das formas de realização do enrijecedor de forma ômega, o enrijecedor pode ser impregnado com um material da matriz. O material da matriz inclui epóxi, bismaleimida, poliéster, viniléster, cerâmica, carbono e outros materiais.

[0079] Outras formas de realização estão dentro do escopo das reivindicações a seguir.

Claims

1. Método para formar um enrijecedor tecido 3D (100), caracterizado pelo fato de que compreende: tecedura plana de uma pluralidade de camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas; entrelaçar porções de algumas das camadas com outras camadas em um pano tecido plano tendo uma porção de capa (104), uma primeira porção de rede (108a) e uma segunda porção de rede (108b), uma primeira porção de base (106a) e segunda porção de base (106b), e uma porção de envoltório interna (110); e formar o pano tecido plano para formar um enrijecedor de forma ômega (100) tendo um espaço interno (112), em que pelo menos algumas das fibras de trama são contínuas através de uma junção entre as porções de rede (108a, 108b) e as porções de base (106a, 106b), e em que o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a porção de capa (104, 304) tenha duas áreas de capa (304a, 304b) dobradas uma contra a outra e a porção de envoltório interna (110, 310) ter duas áreas de envoltório interno (310a, 310b) dobradas uma contra a outra.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço interno (112) do enrijecedor (100) é fechado.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende o desdobramento das áreas de capa (304a, 304b), de modo que as duas áreas de capa (304a, 304b), sejam colineares e o desdobramento das duas áreas de envoltório internas (310a, 310b), de modo que as áreas de envoltório internas (310a, 310b) sejam colineares.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b) e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas que as porções de base (106a, 106b).

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que compreende impregnar o enrijecedor de forma ômega (100) com um material de matriz.

6. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a primeira porção de rede (108a, 408a) tenha duas primeiras áreas de rede (408aa, 408ab) dobradas uma contra a outra e a segunda porção de rede (108b, 408b) tenha duas segundas áreas de rede (408ba, 408bb) dobradas uma contra a outra.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que compreende o desdobramento das primeiras áreas de rede (408aa, 408ab) da primeira porção de rede (108a, 408a), de modo que as primeiras áreas de rede (408aa, 408bb) da primeira porção de rede (108a, 408a) sejam colineares; e desdobrar as segundas áreas de rede (408ba, 408bb) da segunda porção de rede (108b, 408b), de modo que as segundas áreas de rede (408ba, 408bb) da segunda porção de rede (108b, 408b) sejam colineares.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b) e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas que as porções de base (106a, 106b).

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que compreende impregnar o enrijecedor de forma ômega (100) com um material de matriz.

10. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a porção de capa (104, 304) tenha uma primeira área de capa (304a) e uma segunda área de capa (304b), cada uma das áreas de capa (304a, 304b) tendo uma espessura que é menor que uma espessura desejada da porção de capa (104, 304), em que a primeira área da capa (304a) é tecida na primeira porção de rede (108a, 308a), a segunda área da capa (304b) é tecida na segunda porção de rede (108b, 308b) e a primeira e a segunda áreas de capa (304a, 304b) são separadas uma da outra.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende formar a primeira porção de rede (108a, 308a) com a primeira área de capa (304a), e formar a segunda porção de rede (108b, 308b) com a segunda área de capa (304b), de modo que a primeira área de capa (304a) fique diretamente sobre a segunda área de capa (304b) para formar a porção de capa (104, 304) do enrijecedor tecido (100).

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b) e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas que as porções de base (106a, 106b).

13. Método, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende impregnar o enrijecedor de forma ômega (100) com um material de matriz.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o espaço interno (112) do enrijecedor (100) é aberto.

15. Método para formar um enrijecedor tecido 3D (100), caracterizado pelo fato de que compreende: tecedura plana de uma pluralidade de camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas; entrelaçar porções de algumas das camadas com outras camadas em um pano tecido plano tendo uma porção de capa (104), uma primeira porção de rede (108a) e uma segunda porção de rede (108b), uma primeira porção de base (106a) e segunda porção de base (106b), e uma porção de envoltório interna (110); e formar o pano tecido plano para formar um enrijecedor de forma ômega (100) tendo um espaço interno aberto (112), em que pelo menos algumas das fibras de trama são contínuas através de uma junção entre as porções de rede (108a, 108b) e as porções de base (106a, 106b), e em que o entrelaçamento das porções de algumas das camadas com outras camadas inclui fazer com que a porção de capa (104, 304) tenha duas áreas de capa (304a, 304b); em que a porção de envoltório interna (110, 310) é tecida em uma primeira área de envoltório interna (310a) e uma segunda área de envoltório interna (310b), uma separada da outra pela primeira porção de rede (108a, 308a), pela porção de capa (104, 304) e pela segunda porção de rede (108b, 308b).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende a formação da primeira área de envoltório interna (310a, 510a) e da segunda área de envoltório interna (310b, 510b) para serem colineares e separadas umas das outras por uma folga (514).

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b) e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas que as porções de base (106a, 106b).

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que compreende impregnar o enrijecedor de forma ômega (100) com um material de matriz.

19. Método, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que a primeira área de envoltório (310a) e a segunda área de envoltório interna (310b) são contíguas uma com a outra.

20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende: formar a primeira área de envoltório interna (310a, 510a) e a segunda área de envoltório interna (310b, 510b) para serem colineares; e cortar uma porção da primeira e da segunda áreas de envoltório internas (310a, 310b, 510a 510b) para formar uma folga (514) entre a primeira área de envoltório interna (310a, 510a) e a segunda área de envoltório interna (310b, 510b).

21. Método, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b) e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas que as porções de base (106a, 106b).

22. Método, de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que compreende impregnar o enrijecedor de forma ômega (100) com um material de matriz.

23. Enrijecedor tecido 3D (100) caracterizado pelo fato de que compreende: uma pluralidade de camadas de fibras de urdidura e trama entrelaçadas; em que algumas das camadas são entrelaçadas com outras camadas em um pano tecido plano tendo uma porção de capa (104), uma primeira porção de rede (108a) e uma segunda porção de rede (108b), uma primeira porção de base (106a) e uma segunda porção de base (106b) e uma porção de envoltório interna (110); em que pelo menos algumas das fibras de trama são contínuas através de uma junção entre as porções de rede (108a, 108b) e as porções de base (106a, 106b); e em que a porção de capa (104) é mais espessa do que as porções de rede (108a, 108b), e as porções de rede (108a, 108b) são mais espessas do que as porções de base (106a, 106b).

24. Enrijecedor (100), de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que um espaço interno (112) do enrijecedor (100) é fechado.

25. Enrijecedor (100), de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que um espaço interno (112) do enrijecedor (100) é aberto.