BR112020009486B1

BR112020009486B1 - Aparelho para fabricar um componente compósito

Info

Publication number: BR112020009486B1
Application number: BR112020009486-2A
Authority: BR
Inventors: James Robert Tobin; Stephen Bertram Johnson
Original assignee: General Electric Company
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2018-11-06
Publication date: 2022-08-16
Also published as: US20190152168A1; EP3713748A2; EP3713748A4; WO2019103834A3; MX2020007199A; US11548246B2; BR112020009486A2; US11040503B2; US20210331432A1; WO2019103834A2; CN111655465B; CN111655465A; CA3082547A1

Abstract

A presente divulgação é direcionada a um aparelho para fabricar um componente compósito. O aparelho inclui um molde sobre o qual o componente compósito é formado. O molde é disposto dentro de uma grade definida por um primeiro eixo e um segundo eixo. O aparelho inclui ainda um primeiro conjunto de estrutura disposto acima do molde e uma pluralidade de cabeças de máquina acopladas ao primeiro conjunto de estrutura dentro da grade em um arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo. Pelo menos um dentre o molde ou a pluralidade de cabeças de máquina é movível ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou de ambos. Pelo menos uma das cabeças de máquina da pluralidade de cabeças de máquina é movível independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se em geral a métodos e aparelhos de fabricação de estruturas compósitas. A presente invenção se refere mais especificamente a métodos e aparelhos para a fabricação de aerofólios compósitos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] A energia eólica é considerada uma das fontes de energia mais limpas e ecologicamente corretas atualmente disponíveis, e as turbinas eólicas ganharam maior atenção a esse respeito. Uma turbina eólica moderna normalmente inclui uma torre, um gerador, uma caixa de engrenagens, uma nacela e uma ou mais pás do rotor. As pás do rotor capturam a energia cinética do vento usando princípios de folha (foil) conhecidos. As pás do rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional, de modo a girar um eixo que acopla as pás do rotor a uma caixa de engrenagens ou, se uma caixa de engrenagens não for usada, diretamente ao gerador. O gerador então converte a energia mecânica em energia elétrica que pode ser implantada em uma rede elétrica.

[003] As pás do rotor geralmente incluem uma carcaça lateral de sucção e uma carcaça lateral de pressão tipicamente formada usando processos de moldagem que são ligados entre si em linhas de ligação ao longo das bordas de ataque e de fuga da pá. Além disso, as carcaças de pressão e de sucção são relativamente leves e possuem propriedades estruturais (por exemplo, rigidez, resistência à flambagem e resistência) que não são configuradas para suportar os momentos de flexão e outras cargas exercidas na pá do rotor durante a operação. Assim, para aumentar a rigidez, a resistência à flambagem e a resistência da pá do rotor, a carcaça do corpo é tipicamente reforçada usando um ou mais componentes estruturais (por exemplo, tampas de longarina opostas com uma alma de cisalhamento (shear web) configurada entre elas) que engatam as superfícies laterais de pressão e de sucção internas das metades da carcaça.

[004] As tampas de longarina são tipicamente construídas de vários materiais, incluindo, mas não se limitando a, compósitos laminados de fibra de vidro e/ ou compósitos laminados de fibra de carbono. A carcaça da pá do rotor é geralmente construída em torno das tampas de longarina da pá, empilhando camadas de tecidos de fibra em um molde de carcaça. As camadas são então tipicamente infundidas juntas, por exemplo, com uma resina termoendurecível. Por conseguinte, as pás do rotor convencionais geralmente têm uma configuração de painel em sanduíche. Como tal, a fabricação de pá convencional de grandes pás do rotor envolvem elevados custos de trabalho, produção lenta, e uma baixa utilização de ferramentas de moldagem caras. Além disso, os moldes da pá podem ser caros para personalizar.

[005] Assim, os métodos para a fabricação de pás do rotor podem incluir a formação das pás do rotor em segmentos. Os segmentos da pá podem então ser montados para formar a pá do rotor. Por exemplo, algumas pás do rotor modernas, como as descritas no Pedido de Patente No. US 14/753.137 depositado em 29 de junho de 2015 e intitulado “Pás dos rotores de turbinas eólicas modulares e métodos de montagem das mesmas”, possuem uma configuração de painel modular. Assim, os vários componentes da pá modular podem ser construídos com materiais variados com base na função e/ ou localização do componente da pá.

[006] Além disso, é de conhecimento o documento de patente WO2017/084823 publicado em 26 de maio de 2017, que aborda um sistema de produção para a colocação de fitas de fibra, compreendendo o referido sistema de produção por: um dispositivo de colocação com dispositivos de enrolamento; um dispositivo de aplicação com uma superfície de aplicação para receber a fita de fibra, em que a fita de fibra pode ser enrolada em tiras sobre a superfície de aplicação; e um dispositivo de manipulação para manipular a fita de fibra aplicada ao dispositivo de aplicação, em que o dispositivo de manipulação tem uma superfície de recepção para receber a fita de fibra.

[007] Também, no documento de patente US2012/138218 publicado em 07 de junho de 2012, é revelado um aparelho para carregar moldes utilizados para moldar lâminas de turbinas eólicas em que os moldes têm uma extremidade de raiz e uma extremidade de ponta. O aparelho inclui um primeiro e segundo pórticos localizados na extremidade da raiz do molde e capazes de se deslocarem para a extremidade da ponta do molde.

[008] Adicionalmente, é conhecido o documento de patente WO2014/094903 publicado em 26 de junho de 2014, o qual refere-se a um aparelho de manipulação de tecido que inclui uma mesa de colocação, um molde disposto junto à mesa de colocação, e um conjunto de manipulação de tecido suspenso acima da mesa de colocação e do molde.

[009] Ainda, o documento de patente US2009/143207 publicado em 04 de junho de 2009 revela um sistema reconfigurável com um componente destacável e um conjunto de cabeças destacáveis. Dito sistema reconfigurável pode ser uma máquina controlada numericamente (NC) para processos de fabricação, tais como moagem ou colocação automática de fibra (AFP).

[0010] Além destes, é conhecido também o documento de patente US2017/252966 publicado em 07 de setembro de 2017, o qual apresenta um método de fabricação para confecção de um componente com uma superfície substancialmente livre de imperfeições que pode incluir fornecer um molde com uma configuração correspondente ao componente, e depositar um material em uma superfície do molde para fabricar o componente com a superfície substancialmente livre de imperfeições.

[0011] Em vista do exposto, a técnica está continuamente buscando métodos aprimorados para a fabricação de painéis de pás dos rotores de turbinas eólicas com estruturas de grade impressas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0012] Realizações e vantagens da invenção serão apresentados em parte na descrição a seguir, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.

[0013] A presente invenção é direcionada a um aparelho para fabricar um componente compósito. O aparelho inclui um molde no qual o componente compósito é formado. O molde é disposto dentro de uma grade definida por um primeiro eixo e um segundo eixo. O aparelho inclui ainda um primeiro conjunto de estrutura disposto acima do molde e uma pluralidade de cabeças de máquina acopladas ao primeiro conjunto de estrutura dentro da grade em um arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo. Pelo menos um dos moldes ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou de ambos. Pelo menos uma das cabeças de máquina da pluralidade de cabeças de máquina é movível independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo.

[0014] Em uma forma de realização, cada cabeça de máquina define um eixo da linha central pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo. A distância entre cada par adjacente de eixos da linha central das cabeças da máquina corresponde a um espaçamento desejado de uma estrutura do componente compósito a ser formado.

[0015] Em várias formas de realização, o primeiro eixo é substancialmente paralelo a um comprimento do componente compósito. O segundo eixo é substancialmente paralelo a uma largura do componente compósito. A largura é geralmente perpendicular ao comprimento do componente compósito. Ainda em várias formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina define uma cabeça frontal e uma cabeça traseira ao longo do primeiro eixo. Pelo menos um dos moldes ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel para dispor pelo menos a cabeça frontal ao longo do primeiro eixo no ou além do comprimento do componente compósito a ser formado ao longo de uma primeira direção. Em uma forma de realização, pelo menos um dentre o molde ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel para dispor pelo menos a cabeça traseira ao longo do primeiro eixo no ou além do comprimento do componente compósito a ser formado ao longo de uma segunda direção oposta à primeira direção. Ainda em outra forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina está disposta ao longo do primeiro eixo pelo menos aproximadamente 50% ou mais do comprimento do componente compósito a ser formado.

[0016] Em várias formas de realização, o primeiro eixo é substancialmente paralelo a uma largura do componente compósito. O segundo eixo é substancialmente paralelo a um comprimento do componente compósito. A largura é geralmente perpendicular ao comprimento do componente compósito. Ainda em várias formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina define uma cabeça frontal e uma cabeça traseira ao longo do primeiro eixo. Pelo menos um dos moldes ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel para dispor pelo menos a cabeça frontal ao longo do primeiro eixo ou além da largura do componente compósito a ser formado ao longo de uma primeira direção. Em uma forma de realização, pelo menos um dentre o molde ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel para dispor pelo menos a cabeça traseira ao longo do primeiro eixo na ou além da largura do componente compósito a ser formado ao longo de uma segunda direção oposta à primeira direção. Em outra forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina está disposta ao longo do primeiro eixo, pelo menos aproximadamente 50% ou mais da largura do componente compósito a ser formado.

[0017] Em uma forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina é estendida ao longo do primeiro eixo igual ou superior a um comprimento ou uma largura do componente compósito a ser formado no molde.

[0018] Em várias formas de realização, uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina são rotativas em torno de um quarto eixo, independentemente uma da outra. Em uma forma de realização, uma extremidade de trabalho de uma ou mais cabeças de máquina é disposta em um ângulo em relação à grade, em que o ângulo varia de aproximadamente 0 graus a aproximadamente 175 graus. Em outra forma de realização, uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina são rotativas em torno de um quinto eixo. O quinto eixo é geralmente perpendicular ao quarto e ao segundo eixos.

[0019] Em várias formas de realização, o primeiro conjunto de estrutura inclui uma primeira estrutura móvel ao longo do primeiro eixo e uma segunda estrutura acoplada de forma móvel à primeira estrutura. A pluralidade de cabeças de máquina é acoplada de forma móvel à segunda estrutura, de modo a se mover ao longo de pelo menos um dentre o primeiro eixo, o segundo eixo ou o terceiro eixo. Em uma forma de realização, a segunda estrutura define uma segunda pluralidade de cabeças de máquina acopladas de forma móvel à segunda estrutura adjacente à pluralidade de cabeças de máquina em uma face oposta da segunda estrutura. Uma ou mais da segunda pluralidade de cabeças de máquinas são móveis independentemente uma da outra ao longo do terceiro eixo. Em outra forma de realização, o aparelho define uma pluralidade da primeira estrutura em arranjo adjacente. Cada primeira estrutura é movível independentemente em um estrutura de base ao longo do primeiro eixo.

[0020] Em uma forma de realização, cada uma da pluralidade de cabeças de máquina define pelo menos uma de uma ferramenta de deposição de material que define pelo menos uma ou mais de uma extrusora, uma cabeça de distribuição de filamentos, uma cabeça de deposição de fita, uma cabeça de distribuição de pasta, uma cabeça de distribuição de líquidos, ou uma ou mais de uma ferramenta de cura, uma ferramenta de condicionamento de material, uma ferramenta de corte de material, uma ferramenta de remoção de material ou uma ferramenta de vácuo, ou combinações das mesmas.

[0021] Em outra forma de realização, pelo menos uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina é configurada para dispensar um material de uma extremidade de trabalho da mesma a uma ou mais taxas de fluxo, temperaturas e/ ou pressões independentemente de uma ou mais outras cabeças de máquina.

[0022] Em ainda outra forma de realização, uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquinas depositam pelo menos um de materiais variados, espessuras variadas ou formas de seção transversal variadas sobre uma capa externa do painel da pá do rotor.

[0023] Estas e outras características, realizações e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidas com referência à descrição a seguir e reivindicações anexas. Os desenhos anexos, que são incorporados e constituem uma parte deste relatório descritivo, ilustram formas de realização da invenção e, juntamente com a descrição, servem para explicar os princípios da invenção.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0024] Uma descrição completa e possibilitadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, dirigida a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma turbina eólica de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um componente compósito de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 3 ilustra uma vista explodida do componente compósito da Figura 2; A Figura 4 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um segmento de borda de ataque de um componente compósito de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 5 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um segmento de borda de fuga de um componente compósito de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal do componente compósito da Figura 2 de acordo com uma realização da presente invenção ao longo da linha 6-6; A Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal do componente compósito da Figura 2 de acordo com uma realização da presente invenção ao longo da linha 7-7; A Figura 8A ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um aparelho para fabricar um componente compósito, tal como o componente compósito geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 7; A Figura 8B ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um aparelho para fabricar um componente compósito, tal como o componente compósito geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 7; A Figura 8C ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um aparelho para fabricar um componente compósito, tal como o componente compósito geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 7; A Figura 8D ilustra uma vista em perspectiva da forma de realização geralmente fornecida na Figura 8C em uma posição aberta do aparelho para fabricar um componente compósito; A Figura 8E ilustra uma vista lateral de uma porção de uma forma de realização do aparelho geralmente fornecida em relação às Figuras 8A a 8F; A Figura 8F ilustra uma vista em perspectiva das formas de realização do aparelho geralmente fornecidas nas Figuras 8C e 8D que descrevem ainda formas de realização adicionais do aparelho; A Figura 9A ilustra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de um aparelho para fabricar um componente compósito, tal como o componente compósito geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 7; A Figura 9B ilustra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de um aparelho para fabricar um componente compósito, tal como o componente compósito geralmente ilustrado nas Figuras 2 a 7 A Figura 10 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um molde de um componente compósito, ilustrando particularmente uma capa externa colocada no molde com uma pluralidade de estruturas de grade impressas nele; A Figura 11 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 12 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente compósito com um aparelho para fabricar o componente compósito posicionado acima do molde, de modo a imprimir uma estrutura de grade no mesmo de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 13 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente compósito com um aparelho para fabricar um componente compósito posicionado acima do molde e imprimir um perfil de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 14 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente compósito com um aparelho para fabricar um componente compósito posicionado acima do molde e imprimir um perfil de uma estrutura de grade ao mesmo de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 15 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um primeiro elemento de nervura de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 16 ilustra uma vista em seção transversal de outra forma de realização de um primeiro elemento de nervura de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 17 ilustra uma vista superior de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 18 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um primeiro elemento de nervura e segundos elementos de nervura de intersecção de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 19 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um segundo elemento de nervura de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 20 ilustra uma vista superior de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente elementos de nervuras da estrutura de grade dispostos em um padrão aleatório; A Figura 21 ilustra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção, particularmente ilustrando elementos de nervuras da estrutura de grade dispostos em um padrão aleatório; A Figura 22 ilustra um gráfico de uma forma de realização do fator de carga de flambagem (eixo y) versus razão de peso (eixo x) de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção; A Figura 23 ilustra uma vista superior parcial de uma forma de realização de uma estrutura de grade impressa de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente um nó da estrutura de grade; A Figura 24 ilustra uma vista superior parcial de uma forma de realização de uma estrutura de grade impressa de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente um local de impressão inicial e um local de impressão final da estrutura de grade; A Figura 25 ilustra uma vista em elevação de uma forma de realização de um elemento de nervura impresso de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente uma seção de base de um dos elementos de nervura da estrutura de grade tendo uma seção transversal mais larga e mais fina do que o restante do elemento de nervura, de modo a melhorar a ligação da estrutura da grade às peles externas do componente compósito; A Figura 26 ilustra uma vista superior de outra forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente recursos adicionais impressos na estrutura de grade; A Figura 27 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um componente compósito que tem uma estrutura de grade impressa disposta sobre ele de acordo com uma realização da presente invenção, particularmente ilustrando características de alinhamento impressas na estrutura de grade para receber as tampas de longarina e a alma de cisalhamento; A Figura 28 ilustra uma vista em seção transversal parcial do componente compósito da Figura 25, particularmente ilustrando características adicionais impressas na estrutura da grade para controlar a espremida do adesivo; A Figura 29 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um componente compósito que possui estruturas de grade impressas dispostas sobre ele de acordo com uma realização da presente invenção, particularmente ilustrando características de alinhamento de painel macho e fêmea impressas na estrutura de grade; A Figura 30 ilustra uma vista superior de ainda outra forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com uma realização da presente invenção, particularmente ilustrando características auxiliares impressas na estrutura de grade; A Figura 31 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um componente compósito de acordo com uma realização da presente invenção, ilustrando particularmente uma pluralidade de estruturas de grade impressas nas superfícies internas do painel da pá do rotor; e A Figura 32 ilustra uma vista em seção transversal parcial da borda de ataque do componente compósito da Figura 29, ilustrando particularmente uma pluralidade de lacunas adesivas.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0025] Agora será feita referência em detalhe às formas de realização da invenção, um ou mais exemplos dos quais são ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não como limitação da invenção. De fato, será evidente para os técnicos no assunto que podem ser feitas várias modificações e realizações na presente invenção sem se afastar do escopo da invenção. Por exemplo, características ilustradas ou descritas como parte de uma forma de realização podem ser usadas com outra forma de realização para produzir ainda uma forma de realização adicional. Assim, pretende-se que a presente invenção cubra tais modificações e realizações incluídas no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[0026] Geralmente, a presente invenção é direcionada a um aparelho e método para a fabricação de um componente compósito, incluindo estruturas dos mesmos, utilizando deposição automatizada de materiais por meio de tecnologias como impressão 3D, fabricação aditiva, deposição automatizada de fibras ou deposição de fita, bem como outras técnicas que utilizam o controle CNC e múltiplos graus de liberdade para depositar material. O aparelho geralmente inclui um molde no qual o componente compósito é formado. O molde é disposto dentro de uma grade definida por um primeiro eixo e um segundo eixo geralmente perpendicular ao primeiro eixo. Uma pluralidade de cabeças de máquinas é disposta dentro da grade em arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo. A pluralidade de cabeças de máquina é acoplada a um primeiro conjunto de estrutura. O molde, a pluralidade de cabeças de máquina, ou ambos, é móvel ao longo do primeiro eixo e do segundo eixo. Cada cabeça de máquina da pluralidade de cabeças de máquina é movível independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo.

[0027] As formas de realização do aparelho e método mostrado e descrito neste documento podem melhorar a eficiência do tempo de ciclo de fabricação, como permitindo um movimento relativamente simples em zig-zag, sinusoidal ou ortogonal para depositar estruturas de componentes compósitos, tal como em um painel de pá do rotor formado em um molde. Assim, os métodos aqui descritos fornecem muitas vantagens não presentes no estado da técnica. Por exemplo, os métodos da presente invenção podem proporcionar a capacidade de personalizar facilmente as estruturas de componente compósito possuindo várias curvaturas, características aerodinâmicas, forças, rigidez, etc. Por exemplo, as estruturas impressas ou formadas da presente invenção podem ser projetadas para corresponder à rigidez e/ ou resistência à flambagem dos painéis em sanduíche existentes para componentes compósitos. Mais especificamente, os componentes compósitos que definem as pás do rotor exemplificativas e seus componentes geralmente fornecidos na presente invenção podem ser mais facilmente customizados com base na resistência local à flambagem necessária. Ainda outras vantagens incluem a capacidade de afivelar local e temporariamente para reduzir cargas e/ ou ajustar a frequência ressonante das pás do rotor para evitar frequências problemáticas. Além disso, as estruturas descritas neste documento permitem o acoplamento em curva- torção do componente compósito, tal como a definição de uma pá do rotor. Além disso, métodos aprimorados de fabricação e tempo de ciclo de fabricação associado a eles, para as estruturas de componentes compósitos personalizados aprimorados, podem, assim, permitir a produção com melhor custo-benefício e a disponibilidade de componentes compósitos, incluindo, mas não se limitando a, as pás do rotor descritas neste documento, tal como através de um maior nível de automatização, produção mais rápida, e custos de ferramentas reduzidos e/ ou utilização de ferramental superior. Além disso, os componentes compósitos da presente invenção podem não requerer adesivos, especialmente aqueles produzidos com materiais termoplásticos, eliminando assim custos, problemas de qualidade e peso extra associado à pasta adesiva.

[0028] Com referência agora aos desenhos, a Figura 1 ilustra uma forma de realização de uma turbina eólica (10) de acordo com a presente invenção. Como mostrado, a turbina eólica (10) inclui uma torre (12) com uma nacela (14) montada nela. Uma pluralidade de pás do rotor (16) é montada em um cubo de rotor (18), que por sua vez é conectado a um flange principal que gira um eixo de rotor principal. Os componentes de geração e controle de energia de turbinas eólicas estão alojados dentro da nacela (14). A vista da Figura 1 é fornecida para fins ilustrativos apenas para colocar a presente invenção em um campo de uso exemplificativo. Deve ser apreciado que a invenção não se limita a turbinas eólicas ou qualquer tipo particular de configuração de turbina eólica. Além disso, a presente invenção não está limitada ao uso com turbinas eólicas, mas pode ser utilizada na produção de qualquer componente compósito, como qualquer aplicação com pás do rotor. Além disso, os métodos aqui descritos também podem se aplicar à fabricação de qualquer componente compósito que se beneficie da impressão ou colocação de uma estrutura em um molde. Além disso, os métodos aqui descritos podem se aplicar ainda à fabricação de qualquer componente compósito que se beneficie da impressão ou colocação de uma estrutura sobre uma capa colocada em um molde, o que pode incluir, mas não está limitado a, antes que as capas esfriem, de modo a tirar vantagem do calor das capas para fornecer uma ligação adequada entre a estrutura impressa e as capas. Como tal, a necessidade de adesivo adicional ou cura adicional é eliminada.

[0029] Com referência agora às Figuras 2 e 3, são ilustradas várias vistas de um componente compósito exemplificativo que pode ser produzido pelas estruturas, aparelhos e métodos geralmente fornecidos aqui de acordo com a presente invenção. Mais especificamente, é geralmente fornecido um exemplo de forma de realização de um componente compósito que define uma pá do rotor 16. Como mostrado, a pá do rotor ilustrada (16) tem uma configuração segmentada ou modular. Também deve ser entendido que a pá do rotor (16) pode incluir qualquer outra configuração adequada agora conhecida ou posteriormente desenvolvida na técnica. Como mostrado, a pá do rotor modular (16) inclui uma estrutura de pá principal (15) construída, pelo menos em parte, a partir de um material termoendurecível e/ ou termoplástico e pelo menos um segmento de pá (21) configurado com a estrutura de pá principal (15). Mais especificamente, como mostrado, a pá do rotor (16) inclui uma pluralidade de segmentos de pá (21). O(s) segmento(s) da pá (21) também podem ser construídos, pelo menos em parte, a partir de um material termoendurecível e/ ou termoplástico.

[0030] Os componentes da pá do rotor termoplástico e/ ou materiais como aqui descritos geralmente abrangem um material plástico ou polímero que é de natureza reversível. Por exemplo, os materiais termoplásticos geralmente se tornam flexíveis ou moldáveis quando aquecidos a uma certa temperatura e retornam a um estado mais rígido após o resfriamento. Além disso, os materiais termoplásticos podem incluir materiais termoplásticos amorfos e/ ou materiais termoplásticos semicristalinos. Por exemplo, alguns materiais termoplásticos amorfos podem geralmente incluir, mas não estão limitados a estirenos, vinis, celulósicos, poliésteres, acrílicos, polissulfonas e/ ou imidas. Mais especificamente, exemplos de materiais termoplásticos amorfos podem incluir poliestireno, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), metacrilato de polimetila (PMMA), tereftalato de polietileno glicolizado (PET-G), policarbonato, acetato de polivinila, poliamida amorfa, cloretos de polivinila (PVC), cloreto de polivinilideno, poliuretano ou qualquer outro material termoplástico amorfo adequado. Além disso, exemplos de materiais termoplásticos semi-cristalinos podem geralmente incluir, mas não estão limitados a poliolefinas, poliamidas, fluropolímeros, acrilato de etil-metil, poliésteres, policarbonatos e/ ou acetais. Mais especificamente, exemplos de materiais termoplásticos semi-cristalinos podem incluir tereftalato de polibutileno (PBT), tereftalato de polietileno (PET), polipropileno, sulfeto de polifenila, polietileno, poliamida (nylon), polietercetona ou qualquer outro material termoplástico semi-cristalino adequado.

[0031] Além disso, os componentes termoendurecíveis e/ ou materiais como aqui descritos geralmente abrangem um material plástico ou polímero que é de natureza não reversível. Por exemplo, os materiais termoendurecíveis, uma vez curados, não podem ser facilmente remoldados ou retornados ao estado líquido. Assim, após a formação inicial, os materiais termoendurecíveis geralmente são resistentes ao calor, à corrosão e/ ou à fluência. Exemplos de materiais termoendurecíveis podem geralmente incluir, mas não estão limitados a alguns poliésteres, alguns poliuretanos, ésteres, epóxis ou qualquer outro material termoendurecível adequado.

[0032] Além disso, como mencionado, o material termoplástico e/ ou termoendurecível, conforme descrito aqui, pode opcionalmente ser reforçado com um material de fibra, incluindo, mas não limitado a fibras de vidro, fibras de carbono, fibras de polímero, fibras de madeira, fibras de bambu, fibras de cerâmica, nanofibras, fibras metálicas ou similares ou combinações das mesmas. Além disso, a direção das fibras pode incluir multiaxial, unidirecional, biaxial, triaxial ou qualquer outra direção adequada e/ ou combinações das mesmas. Além disso, o teor de fibra pode variar dependendo da rigidez requerida no componente de pá correspondente, na região ou localização do componente de pá na pá do rotor (16) e/ ou na soldabilidade desejada do componente.

[0033] Mais especificamente, como mostrado, a estrutura da pá principal (15) pode incluir qualquer um ou uma combinação dos seguintes: uma seção de raiz da pá pré-formada (20), uma seção de ponta de pá pré-formada (22), uma ou mais uma ou mais tampas de longarina contínuas (48, 50, 51, 53), uma ou mais almas de cisalhamento (35) (Figuras 6 a 7), um componente estrutural adicional (52) preso à seção de raiz da pá (20) e/ ou qualquer outro componente estrutural adequado da pá do rotor (16). Além disso, a seção de raiz da pá (20) está configurada para ser montada ou de outra forma presa ao rotor (18) (Figura 1). Além disso, como mostrado na Figura 2, a pá do rotor (16) define um comprimento ou extensão (23) que é igual ao comprimento total entre a seção de raiz da pá (20) e a seção de ponta da pá (22). Como mostrado nas Figuras 2 e 6, a pá do rotor (16) também define uma largura ou corda (25) que é igual ao comprimento total entre uma borda de ataque (24) da pá do rotor (16) e uma borda de fuga (26) da pá do rotor (16). Como é geralmente entendido, a largura ou a corda (25) pode geralmente variar em comprimento em relação ao comprimento ou extensão (23), conforme a pá do rotor (16) se estende da seção de raiz da pá (20) até a seção de ponta da pá (22).

[0034] Referindo-se particularmente às Figuras 2 a 4, qualquer número de segmentos de pá (21) ou painéis tendo qualquer tamanho e/ ou forma adequado pode ser geralmente disposto entre a secção de raiz da pá (20) e a secção de ponta da pá (22) ao longo de um eixo longitudinal (27), em uma direção geralmente no sentido da extensão. Assim, os segmentos de pá (21) geralmente servem como revestimento/ cobertura externa da pá do rotor (16) e podem definir um perfil substancialmente aerodinâmico, tal como definindo uma seção transversal simétrica ou curvada em forma de aerofólio. Em formas de realização adicionais, deve ser entendido que a porção de segmento da pá (16) pode incluir qualquer combinação dos segmentos descritos neste documento e não estão limitados à forma de realização conforme representada. Além disso, os segmentos de pá (21) podem ser construídos de qualquer material adequado, incluindo, mas não se limitando a, um material termoendurecível ou um material termoplástico opcionalmente reforçado com um ou mais materiais de fibra. Mais especificamente, em certas formas de realização, os painéis de pá (21) podem incluir qualquer um ou combinação dos seguintes: segmentos laterais de pressão e/ ou sucção (44, 46), (Figuras 2 e 3), segmentos de borda ataque e/ ou de fuga (40, 42) (Figuras 2-6), um segmento não articulado, um segmento de articulação única, um segmento de pá com várias articulações, um segmento de pá em forma de J ou similar.

[0035] Mais especificamente, como mostrado na Figura 4, os segmentos da borda de ataque (40) podem ter uma superfície lateral de pressão dianteira (28) e uma superfície lateral de sucção dianteira (30). Da mesma forma, como mostrado na Figura 5, cada um dos segmentos da borda de fuga (42) pode ter uma superfície lateral de pressão traseira (32) e uma superfície lateral de sucção traseira (34). Assim, a superfície lateral de pressão dianteira (28) do segmento de borda de ataque (40) e a superfície lateral de pressão traseira (32) do segmento de borda de fuga (42) geralmente define uma superfície lateral de pressão da pá do rotor (16). Da mesma forma, a superfície lateral de sucção direta (30) do segmento de borda de ataque (40) e a superfície lateral de sucção traseira (34) do segmento de borda de fuga (42) geralmente definem uma superfície lateral de sucção da pá do rotor (16). Além disso, como particularmente mostrado na Figura 6, o(s) segmento(s) da(s) borda(s) de ataque (40) e o(s) segmento(s) da(s) borda(s) de fuga (42) podem ser unidos em uma costura lateral de pressão (36) e uma costura lateral de sucção (38). Por exemplo, os segmentos de pá (40, 42) podem ser configurados para se sobreporem na costura lateral de pressão (36) e/ ou na costura lateral de sucção (38). Além disso, como mostrado na Figura 2, os segmentos de pá adjacentes (21) podem ser configurados para se sobreporem a uma costura (54). Assim, onde os segmentos de pá (21) são construídos pelo menos parcialmente de um material termoplástico, os segmentos de pá adjacentes (21) podem ser soldados juntos ao longo das costuras (36, 38, 54), que será discutido em mais detalhes aqui. Alternativamente, em certas formas de realização, os vários segmentos da pá do rotor (16) podem ser fixados juntos por meio de um adesivo (ou fixadores mecânicos) configurados entre os segmentos de borda de ataque e de fuga que se sobrepõe (40, 42) e/ ou os segmentos de borda de ataque ou de fuga adjacentes que se sobrepõe (40, 42).

[0036] Em formas de realização específicas, como mostrado nas Figuras 2 a 3 e 6 a 7, a seção de raiz da pá (20) pode incluir uma ou mais tampas de longarina que se estendem longitudinalmente (48, 50) infundidas com a mesma. Por exemplo, a seção de raiz da pá (20) pode ser configurada de acordo com o pedido de número US 14/753.155 depositado em 29 de junho de 2015 intitulado “Seção de raiz da pá para uma pá do rotor modular e método de fabricação da mesma”.

[0037] Da mesma forma, a seção de ponta de pá (22) pode incluir uma ou mais tampas de longarina com extensão longitudinal (51, 53) infundidas com a mesma. Mais especificamente, como mostrado, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser configuradas para serem engatadas contra superfícies internas opostas dos segmentos da pá (21) da pá do rotor (16). Além disso, as tampas de longarina da raiz da pá (48, 50) podem ser configuradas alinhar com as tampas de longarina (51, 53) da ponta da pá. Assim, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser projetadas geralmente para controlar as tensões de flexão e/ ou outras cargas que atuam na pá do rotor (16) de uma maneira geral na direção no sentido da extensão (uma direção paralela ao comprimento ou extensão (23) da pá do rotor (16)) durante a operação de uma turbina eólica (10). Além disso, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser projetadas para suportar a compressão no sentido da extensão ocorrendo durante a operação da turbina eólica (10). Além disso, a(s) tampa(s) de longarina (48, 50, 51, 53) pode(m) ser configurada(s) para se estender da seção de raiz da pá (20) até a seção de ponta da pá (22) ou uma porção da mesma. Assim, em certas formas de realização, a seção de raiz da pá (20) e a seção de ponta da pá (22) podem ser unidas por meio de suas respectivas tampas de longarina (48, 50, 51, 53).

[0038] Além disso, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser construídas com quaisquer materiais adequados, por exemplo, um material termoplástico ou termoendurecível ou combinações dos mesmos. Além disso, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser pultrudidas a partir de resinas termoplásticas ou termoendurecíveis. Conforme usados aqui, os termos “pultrudidos”, “pultrusões” ou similares geralmente abrangem materiais reforçados (por exemplo, fibras ou fios tecidos ou trançados) que são impregnados com uma resina e puxados através de uma matriz estacionária, de modo que a resina cure, solidifique ou sofra polimerização. Como tal, o processo de fabricação de elementos pultrudidos é tipicamente caracterizado por um processo contínuo de materiais compósitos que produz peças compósitas com uma seção transversal constante. Assim, os materiais compósitos pré-curados podem incluir pultrusões construídas de materiais termoendurecíveis ou termoplásticos reforçados. Além disso, as tampas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser formadas pelos mesmos compósitos pré-curados ou diferentes compósitos pré-curados. Além disso, os componentes pultrudados podem ser produzidos a partir de mechas (rovings), que geralmente englobam feixes longos e estreitos de fibras que não são combinados até serem unidos por uma resina curada.

[0039] Com referência às Figuras 6 e 7, uma ou mais alma(s) de cisalhamento (35) pode(m) ser configurada(s) entre uma ou mais tampas de longarina (48, 50, 51, 53). Mais particularmente, as almas de cisalhamento (35) pode(m) ser configurada(s) para aumentar a rigidez na seção de raiz da pá (20) e/ ou na seção de ponta da pá (22). Além disso, as alma(s) de cisalhamento (35) pode(m) ser configurada(s) para fechar a seção de raiz da pá (20).

[0040] Além disso, como mostrado nas Figuras 2 e 3, o componente estrutural adicional (52) pode ser preso à seção de raiz da pá (20) e se estender em uma direção geralmente no sentido da extensão, de modo a fornecer suporte adicional à pá do rotor (16). Por exemplo, o componente estrutural (52) pode ser configurado de acordo com o pedido de número US 14/753.150 depositado em 29 de junho de 2015 intitulado “Componente estrutural para uma pá do rotor modular”. Mais especificamente, o componente estrutural (52) pode se estender em qualquer distância adequada entre a seção de raiz da pá (20) e a seção de ponta da pá (22). Assim, o componente estrutural (52) é configurado para fornecer suporte estrutural adicional para a pá do rotor (16), bem como uma estrutura de montagem opcional para os vários segmentos de pá (21), como aqui descrita. Por exemplo, em certas formas de realização, o componente estrutural (52) pode ser fixado à seção de raiz da pá (20) e pode se estender em uma distância predeterminada no sentido da extensão, de modo que os segmentos de borda de ataque e/ ou de fuga (40, 42) possam ser montados nele.

[0041] Referindo-nos agora às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B, a presente invenção é direcionada a formas de realização de um aparelho (200) e métodos de fabricação de componentes compósitos (210), tais como painéis de pás do rotor (21), tendo pelo menos uma estrutura de grade de reforço impressa (62) formada via impressão 3D (por exemplo, segmentos de pás ilustrados em relação às Figuras 2 a 7). Como tal, em determinadas formas de realização, o componente compósito (210) pode incluir o painel de pá do rotor (21) ainda incluindo uma superfície lateral de pressão, uma superfície lateral de sucção, um segmento de borda de fuga, um segmento de borda de ataque, ou as combinações dos mesmos. A impressão 3D, como aqui utilizada, é geralmente entendida como englobando processos usados para sintetizar objetos tridimensionais nos quais camadas sucessivas de material são formadas sob controle do computador para criar os objetos. Como tal, componentes compósitos (210) de quase qualquer tamanho e/ ou forma podem ser produzidos a partir de dados de modelo digital. Deve-se entender ainda que os métodos da presente invenção não se limitam à impressão em 3D, mas também podem abranger mais de três graus de liberdade, de modo que as técnicas de impressão não se limitam à impressão de camadas bidimensionais empilhadas, mas também são capazes de imprimir formas curvas.

[0042] Referindo-se agora às Figuras 8A-8F, é geralmente fornecido um aparelho (200) para a fabricação de um componente compósito (205). O componente compósito (210) pode geralmente definir toda ou parte da pá do rotor (16) ou do painel da pá do rotor (21), como descrito em relação às Figuras 2 a 7. O aparelho (200) inclui um molde (58) no qual o componente compósito (210) é formado. O molde (58) é disposto dentro de uma grade (205) definida por um primeiro eixo (201) e por um segundo eixo (202) geralmente perpendicular ao primeiro eixo (201). Uma pluralidade de cabeças de máquina (220) dispostas dentro da grade (205) em arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo (201) ou do segundo eixo (202). A pluralidade de cabeças de máquina (220) é acoplada a um primeiro conjunto de estrutura (230) acima do molde (58). O molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, é móvel ao longo do primeiro eixo (201) e do segundo eixo (202). Cada cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo (203).

[0043] Na forma de realização geralmente fornecida nas Figuras 8A e 8B, cada cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é disposta em um arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo (201). O primeiro eixo (201) pode geralmente corresponder a pelo menos um comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do componente compósito (210), tal como formas de realização da pá do rotor (16) ou painel de pá do rotor (21) descrito em relação às Figuras 2 a 7. Por exemplo, o primeiro eixo (201) pode ser substancialmente paralelo à extensão (23) (Figura 2) do painel da pá do rotor (21). Em uma forma de realização, o primeiro eixo (201) é aproximadamente paralelo, mais ou menos 10%, do primeiro eixo (201).

[0044] O segundo eixo (202) pode geralmente corresponder a pelo menos uma largura ou corda (25) (Figura 2) do componente compósito (210), tal como formas de realização da pá do rotor (16) ou painel de pá do rotor (21) descrito em relação às Figuras 2 a 7. Por exemplo, o segundo eixo (202) pode ser substancialmente paralelo à largura ou corda (25) (Figura 2) do painel da pá do rotor (21). A largura ou corda (25) do componente compósito (210) é geralmente perpendicular ao comprimento ou extensão (23) do componente compósito (210). Em uma forma de realização, o segundo eixo (202) é aproximadamente paralelo, mais ou menos 10% do segundo eixo (202).

[0045] Em várias formas de realização, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode geralmente definir um sistema de pórtico, de modo a articular a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo do primeiro eixo (201) e do segundo eixo (202). Em várias formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) define uma cabeça frontal (221) e uma cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201). Em uma forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é disposta ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 50% ou mais do comprimento (23) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em ainda outras formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) está disposta ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 70% ou mais do comprimento (23) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em ainda outras formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é disposta ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 100% ou mais do comprimento (23) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em várias formas de realização (por exemplo, Figura 8A), a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode se estender pelo menos em todo o comprimento ou extensão (23), ou mais, do molde (58) ou componente compósito (210) a ser formado.

[0046] Na forma de realização geralmente fornecida nas Figuras 8A a 8D, pelo menos o molde (58) ou a pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível para dispor (por exemplo, posição, local ou disposição) pelo menos a cabeça frontal (221) ao longo do primeiro eixo (201) além do comprimento ou extensão (23) do componente compósito (210) ao longo de uma primeira direção (211). Além disso, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, é movível para dispor pelo menos a cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201) além do comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do componente compósito (210) (por exemplo, definindo o painel da pá do rotor (21) ao longo de uma segunda direção (212) oposta à primeira direção (211).

[0047] Com referência agora à forma de realização geralmente fornecida na Figura 8B, pelo menos uma porção do primeiro conjunto de estrutura (230) pode ser movível ao longo do segundo eixo (202) maior que a largura ou corda (25) do componente compósito (210), tal como a definição do painel da pá do rotor (21). Por exemplo, a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode ser movível em mais que a largura ou corda (25) de um primeiro componente compósito (213). A pluralidade de cabeças de máquina (220) pode ser disposta sobre um segundo componente compósito (214) disposto adjacente ao primeiro componente compósito (213) ao longo do segundo eixo (202). Como tal, o aparelho (200) pode permitir que a pluralidade de cabeças de máquina (220) prossiga para imprimir e depositar uma ou mais estruturas de nervuras (64) (Figuras 10 a 32) o segundo componente compósito (214) enquanto as estruturas de nervuras (64) no primeiro componente compósito (213) solidificam ou curam sobre a capa externa (56). Em várias formas de realização, uma segundo estrutura (232) do primeiro conjunto de estrutura (230) é movível para colocar, posicionar ou de outra forma dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) pelo menos igual ou maior que a largura ou corda (25) do componente compósito (210).

[0048] Com referência agora à forma de realização geralmente fornecida na Figura 8B, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode ainda definir um elemento de suporte (236) estendido ao longo do segundo eixo (202). O elemento de suporte (236) pode geralmente definir uma porção do primeiro conjunto de estrutura (230), de modo a fornecer suporte estrutural à pluralidade de cabeças de máquina (220). Por exemplo, o elemento de suporte (236) pode mitigar a curvatura ou a flacidez da pluralidade de cabeças de máquina (220) através do arranjo adjacente em extensão. O elemento de suporte (236) pode geralmente particionar a pluralidade de cabeças de máquinas (236) em uma pluralidade das pluralidades de cabeças de máquinas (236), tais como cada uma delas são suportadas em uma segunda estrutura separada ou independentemente movível (232), como descrito a seguir.

[0049] Com referência agora às Figuras 8A-8E, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode incluir uma primeira estrutura (231) movível ao longo do primeiro eixo (201) e uma segunda estrutura (232) acoplada à primeira estrutura (231). A primeira estrutura (231) pode geralmente ser acoplada a uma estrutura de base (235) permitindo a articulação ou movimento ao longo do primeiro eixo (201). A estrutura de base (235) pode geralmente definir um conjunto de trilhos, estrutura da esteira, deslizamento, veículo guia automatizado (AGV) ou outra configuração que permita que a primeira estrutura (231) se mova ao longo do primeiro eixo (201). Na forma de realização geralmente fornecida na Figura 8A, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é acoplada de forma movível à segunda estrutura (232), de modo que a pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível geralmente em uníssono ao longo do primeiro eixo (201), do segundo eixo (202) ou de ambos. Como descrito em relação à Figura 8B, a segunda estrutura (232) pode ser movível ao longo do segundo eixo (202), de modo a colocar, posicionar, organizar ou de outra forma dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) pelo menos ao longo de toda a largura ou corda (25) do componente compósito (210). Ainda mais, a segunda estrutura (232) pode ser movível ao longo do segundo eixo (202), de modo a dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) próximas ao segundo componente compósito (214) (por exemplo, verticalmente sobre o segundo componente compósito (214) ao longo do terceiro eixo (203)).

[0050] A segunda estrutura (231) permite ainda o movimento de pelo menos uma cabeça de máquina (225) ao longo do terceiro eixo (203) independente de outra cabeça de máquina (225). O terceiro eixo (203) geralmente corresponde a uma distância vertical sobre a grade (205). Mais especificamente, o terceiro eixo (203) corresponde a uma distância vertical sobre o painel da pá do rotor (21). Como tal, cada cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível independentemente uma da outra ao longo do terceiro eixo (203) para definir independentemente uma distância vertical sobre a grade (205), ou mais especificamente, o painel da pá do rotor (21).

[0051] Com referência agora às formas de realização geralmente fornecidas nas Figuras 8C e 8D, uma pluralidade da primeira estrutura (231) pode ser disposta na estrutura de base (235). Cada primeira estrutura (231) pode ser movível independentemente na estrutura de base (235). Por exemplo, cada primeira estrutura (231) pode ser movível independentemente ao longo do primeiro eixo (201). Em várias formas de realização, cada primeira estrutura (231) pode ser movível independentemente ao longo do primeiro eixo (201) em direções opostas (por exemplo, uma ou mais primeiras estruturas (231) em direção à primeira direção (211) e outra ou mais primeiras estruturas (231) em direção à segunda direção (212)).

[0052] Como outro exemplo, em referência à forma de realização geralmente fornecida nas Figuras 8C e 8D, a primeira estrutura (231) pode deslocar-se ainda mais ao longo do primeiro eixo (201), de modo a fornecer folga vertical ao longo do terceiro eixo (203) em relação a um ou mais dos componentes compósitos (210). Em várias formas de realização, o primeiro conjunto de estrutura (230) define uma pluralidade da primeira estrutura (231) à qual uma ou mais da segunda estrutura (232) é anexada a cada uma da primeira estrutura (231). Por exemplo, referindo-se à Figura 8C, uma da primeira estrutura (231a) pode transladar ou mover-se ao longo do primeiro eixo (201) na estrutura de base (235) para posicionar a pluralidade de cabeças de máquina (220) e a primeira estrutura (231a) longe de um ou mais dos componentes compósitos (210), tal como geralmente representado na primeira estrutura (231b) na Figura 8D.

[0053] Por exemplo, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode deslocar, transladar ou de outro modo mover-se para aplicar a capa externa (56) sobre o molde (58) e para remover o componente compósito (210), tal como o painel da pá do rotor (21) a partir do molde (58), pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203). Como outro exemplo, um ou mais da primeira estrutura (231) do primeiro conjunto de estruturas (230), como a primeira estrutura (231a) representado na Figura 8C, pode transladar como representado na primeira estrutura (231b) na Figura 8D, para permitir o movimento de outra primeira estrutura (231), tal como representado em (231c) na Figura 8D, para transladar ao longo do primeiro eixo (201). Em várias formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) em uma das mais da primeira estrutura (231) (por exemplo, (231a, 231b, 231c)) pode definir combinações variáveis de cabeças de máquina (225) de modo que uma primeira estrutura (231) (por exemplo, (231c)) pode transladar-se sobre um ou mais moldes (58) para executar uma função específica para uma primeira estrutura (231) em contraste com outra primeira estrutura (231) (por exemplo, (231a, 231b)). Com referência agora às Figuras 9A e 9B, exemplos de formas de realização adicionais do aparelho (200) são geralmente fornecidas. As formas de realização geralmente fornecidas nas Figuras 9A e 9B podem ser configuradas de maneira substancialmente semelhante à mostrada e descrita em relação às Figuras 8A, 8B, 8C e 8D. Nas formas de realização geralmente fornecidas nas Figuras 9A e 9B, o primeiro eixo (201) pode geralmente corresponder a uma largura ou corda (25) (Figura 2) do componente compósito (210) e o segundo eixo (202) pode geralmente corresponder a um comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do componente compósito (210). Por exemplo, em várias formas de realização, o primeiro eixo (201) é substancialmente paralelo a pelo menos uma largura ou corda (25) (Figura 2) do painel da pá do rotor (21). O segundo eixo (202) é substancialmente paralelo a pelo menos um comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do painel da pá do rotor (21). Em uma forma de realização, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambas, é movível para dispor pelo menos a cabeça frontal (221) ao longo do primeiro eixo (201) maior que a largura ou corda (25) do painel da pá do rotor (21) ao longo da primeira direção (211).

[0054] Na forma de realização geralmente fornecida nas Figuras 9A e 9B, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, é movível para dispor pelo menos a cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201) além da largura ou corda (25) (Figura 2) do painel da pá do rotor (21) ao longo de uma segunda direção (212). Como tal, a pluralidade de cabeças de máquina (220) ocupa pelo menos todo o comprimento ou extensão (23) do painel da pá do rotor (21) para depositar materiais em uma ou mais estruturas do painel da pá do rotor (21), como descrito em relação às Figuras 2 a 7. Ainda mais, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível para fornecer folga vertical sobre o molde (58), o painel da pá do rotor (21) ou ambos para permitir o acesso ao molde (58) e/ ou ao painel da pá do rotor (21) pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203).

[0055] Fazendo ainda referência aos exemplos de formas de realização geralmente fornecidos nas Figuras 8A, 8B, 8C, 8D, 8E, 9A, e 9B, o aparelho (200) pode ainda definir um quarto eixo (204). O quarto eixo (204) é geralmente definido na pluralidade de cabeças de máquinas (220). Por exemplo, referindo-se mais especificamente à forma de realização geralmente fornecida na Figura 8E, o quarto eixo (204) é geralmente definido pelo eixo sobre o qual a pluralidade de cabeças de máquina (220) está disposta (por exemplo, o primeiro eixo (201) mostrado nas Figuras 8A-8D) e uma distância vertical ao longo do terceiro eixo (203). O quarto eixo (204) geralmente define um eixo em torno do qual uma ou mais das cabeças de máquina (225) podem rodar ou girar independentemente uma da outra. Por exemplo, cada cabeça de máquina (225) geralmente define uma extremidade de trabalho (227) próxima ao componente compósito (210) (por exemplo, uma estrutura de grade (62) do painel da pá do rotor (21). A pluralidade de cabeças de máquina (220) está configurada para dispor a extremidade de trabalho (227) de uma ou mais das cabeças de máquina (225) em um ângulo (228) em relação à grade (205), ao molde (58) ou a ambos.

[0056] Em várias formas de realização, o aparelho (200), como na segunda estrutura (232), na pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambas, é configurado para mover ou girar ao longo do quarto eixo (204) para dispor a extremidade de trabalho (227) de uma ou mais cabeças de máquinas (225) em um ângulo em relação à grade (205) entre aproximadamente 0 graus e aproximadamente 175 graus.

[0057] Ainda com referência à Figura 8E, em outra forma de realização, o aparelho (200) pode ainda definir um quinto eixo (206) em torno do qual uma ou mais das cabeças de máquina (225) podem girar. O quinto eixo (206) é geralmente definido perpendicularmente ao quarto eixo (204) e ao segundo eixo (202). O quinto eixo (206) é ainda geralmente definido através de cada cabeça de máquina (225), de modo a definir um eixo de linha central da cabeça de máquina, como geralmente representado na Figura 8A. Em uma forma de realização, a cabeça da máquina (225) pode girar aproximadamente 360 graus ao redor do quinto eixo (206). Mais especificamente, a extremidade de trabalho (227) de cada cabeça da máquina (225) pode girar aproximadamente 360 graus ao redor do quinto eixo (206).

[0058] Voltando à Figura 8A, cada cabeça de máquina (225) pode definir o eixo da linha central da cabeça da máquina (226) pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203). Cada par adjacente dos eixos da linha central (226, 226a) pode definir uma distância (224) correspondente a um espaçamento desejado de uma estrutura do componente compósito (210) a ser formado sobre o molde (58). Em várias formas de realização, a distância centro a centro (224) de cada cabeça de máquina (225) pode geralmente corresponder a um espaçamento desejado ou múltiplo do espaçamento desejado de um elemento de nervura desejado (64) (Figura 17) a ser formado pelo aparelho (200), como descrito aqui mais detalhadamente. Mais especificamente, em várias formas de realização, a distância centro a centro (224) de cada par de cabeças de máquina (225) pode geralmente corresponder a um espaçamento ou distância (97) da estrutura de grade (62) (Figura 17).

[0059] Por exemplo, o espaçamento ou distância (97) da estrutura de grade (62) pode corresponder a um espaçamento ou distância entre cada par de elementos de nervura (64) ao longo de uma primeira direção (76) ou segunda direção (78). Ainda mais, o espaçamento ou distância (97) dos elementos de nervura (64) pode se referir a um espaçamento ou distância entre cada par de primeiros elementos de nervura (66) ou segundos elementos de nervura (68). Como outro exemplo, cada estrutura do componente compósito (210) a ser formado pode definir uma dimensão (X) de comprimento ou largura (por exemplo, espaçamento ou distância (97) mostrado na Figura 17). O espaçamento centro a centro desejado (isto é, a distância (224)) de cada par adjacente de cabeças de máquina (225) pode ser pelo menos aproximadamente igual à dimensão (X) da estrutura. Como outro exemplo, o espaçamento centro a centro desejado (isto é, a distância (224)) de cada par adjacente de cabeças de máquina (225) pode ser pelo menos aproximadamente um múltiplo da dimensão (X) da estrutura. Por exemplo, o espaçamento centro a centro pode ser duas vezes (isto é, 2X), ou três vezes (isto é, 3X) ou quatro vezes (isto é, 4X), etc. da dimensão da estrutura. Como ainda outro exemplo, a pluralidade de cabeças de máquina (225) pode geralmente se mover ao longo de uma primeira direção (por exemplo, a primeira direção (211) representada nas Figuras 8A-8F ou Figuras 9A-9B) para formar a estrutura e depois se mover ao longo de uma segunda direção (por exemplo, segunda direção (212) representada nas Figuras 8A-8F ou Figuras 9A-9B) oposta à primeira direção para formar adicionalmente a estrutura.

[0060] Como ainda outro exemplo, quando a pluralidade de cabeças de máquina (220) são geralmente paralelas ao comprimento (23) do componente compósito (210), como geralmente representado nas Figuras 8A- 8F, o espaçamento ou distância centro a centro (224) ao longo do primeiro eixo (201) pode geralmente corresponder ou ser pelo menos aproximadamente igual ao espaçamento ou distância desejado (97) da estrutura de grade (62) geralmente representada na Figura 17 ao longo de uma direção correspondente ao primeiro eixo (201). Como ainda outro exemplo, quando a pluralidade de cabeças de máquina (220) estão geralmente paralelas à largura (25) do componente compósito (210), como geralmente representado nas Figuras 9A- 9B, o espaçamento ou distância centro a centro (224) ao longo do primeiro eixo (201) pode geralmente corresponder a ou ser pelo menos aproximadamente igual ao espaçamento ou distância desejado (97) da estrutura de grade (62) geralmente representada na Figura 17 ao longo de outra direção correspondente ao primeiro eixo (201). Ainda mais, como descrito anteriormente, o espaçamento ou distância centro a centro (224) pode ser um múltiplo do espaçamento ou distância (97) da estrutura de grade (62). Em uma forma de realização, o espaçamento ou distância centro a centro (224) pode ser mais especificamente um múltiplo inteiro do espaçamento ou distância (97) da estrutura de grade (62).

[0061] Além disso, o espaçamento (97) da estrutura de grade (62) ao longo de uma segunda direção (por exemplo, segunda direção (212) ao longo do primeiro eixo (201) ao qual a pluralidade de cabeças de máquina (220) está alinhada) é modificável através das instruções no controlador do aparelho (200) como o espaçamento centro a centro (97) da estrutura de grade (62) ao longo da direção oposta (por exemplo, primeira direção (211)) é geralmente independente do espaçamento ou distância centro a centro (224) das cabeças de máquina (225) ao mover a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo da mesma direção na qual a pluralidade de cabeças de máquina (220) está alinhada.

[0062] Deve-se notar ainda que o espaçamento ou distância (97) da estrutura de grade (62) ao longo de uma segunda direção oposta à primeira direção pode ser modificada através de instruções no controlador (por exemplo, controle numérico por computador) do aparelho (200) como a estrutura formada (por exemplo, segundo elemento (68), Figura 17) ao longo da segunda direção pode geralmente ser independente de outra estrutura (por exemplo, primeiro elemento (66), Figura 17) ao longo da primeira direção em relação ao espaçamento (97) entre cada par de elementos.

[0063] Com referência à Figura 8E, em outra forma de realização, o aparelho (200) define ainda uma segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) adjacentes à pluralidade de cabeças de máquina (220) acopladas à segunda estrutura (232). Por exemplo, a segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) pode ser disposta em uma posição oposta ou outro lado ou face da segunda estrutura (232), que dispõe a segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) adjacente à pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo do segundo eixo (202). Como descrito anteriormente, a segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) pode ser movível independentemente ao longo do terceiro eixo (203) em relação à pluralidade de cabeças de máquina (220). Ainda mais, cada cabeça de máquina (225) pode ser movível independentemente ao longo do terceiro eixo (203) em relação a outra cabeça de máquina (225).

[0064] Em várias formas de realização, como geralmente fornecidas na Figura 8E, duas ou mais cabeças da máquina (225) podem operar juntas para imprimir ou depositar um material, fluido ou ambos, no molde (58). Por exemplo, a cabeça da máquina (225) da pluralidade de cabeças da máquina (220) pode depositar ou extrudar uma primeiro material de resina para formar uma estrutura de grade (62) do componente compósito (210). A cabeça de máquina (225) da segunda pluralidade de cabeças de máquina (220A) pode depositar ou extrudar um segundo material de resina, igual ou diferente do primeiro material de resina. Como outro exemplo, a cabeça de máquina (225) da segunda pluralidade de cabeças de máquina (220A) pode fornecer um fluxo de fluido, como ar, gás inerte ou fluido líquido, para expurgar ou limpar a superfície na qual a estrutura de grade (62) é formada. Em outra forma de realização, a cabeça de máquina (225) da segunda pluralidade de cabeças de máquina (220A) pode fornecer uma fonte de calor tal como auxiliar de cura do material de resina depositado na superfície. Em ainda outra forma de realização, a cabeça da máquina (225) pode definir uma ferramenta de preparação de superfície, como uma ferramenta de abrasão, rebarbação ou ferramenta de limpeza.

[0065] Referindo-nos agora às Figuras 9A e 9B, formas de realização adicionais do aparelho (200) são geralmente fornecidas. As formas de realização geralmente fornecidas em relação às Figuras 9A e 9B são configuradas de maneira substancialmente semelhante a uma ou mais das formas de realização mostradas e descritas em relação às Figuras 8A-8F. No entanto, nas Figuras 9A e 9B, o primeiro eixo (201) é substancialmente paralelo à largura ou corda (25) do componente compósito (210) (por exemplo, o painel da pá do rotor (21). O segundo eixo (202) é ainda definido substancialmente paralelo ao comprimento ou extensão (23) do componente compósito (210). A pluralidade de cabeças de máquina (220) estão em arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo (201), de modo a se estender geralmente ao longo da largura ou corda (25) do componente compósito (210).

[0066] Ainda com referência às Figuras 9A e 9B, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode geralmente incluir uma pluralidade da segunda estrutura (232) à qual a pluralidade de cabeças de máquina (220) está ligada a cada uma. Por exemplo, a pluralidade de segundas estruturas (232) pode cada uma ser movível independentemente ao longo do segundo eixo (202) (por exemplo, ao longo do comprimento ou extensão (23) do painel da pá do rotor (21), como geralmente representado na Figura 9B. Além disso, a pluralidade de cabeças de máquina (220) acoplada a cada segunda estrutura (232) pode ser cada uma independentemente movível ao longo do primeiro eixo (201) (por exemplo, ao longo da largura ou corda (25) do painel da pá do rotor (21). Com referência agora à Figura 9B, uma ou mais da pluralidade de cabeças de máquina (220) acopladas a cada segunda estrutura (232) podem ser movidas para longe do molde (58) ou componente compósito (210), de modo a fornecer uma abertura ou folga vertical ao longo do terceiro eixo (203). A folga ou abertura pode permitir a colocação e remoção do molde (58), da capa externa (56), ou de ambos, como descrito em relação às Figuras 8A-8F.

[0067] Em várias formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode ser disposta ao longo do primeiro eixo (201), pelo menos aproximadamente 50% ou mais da largura (25) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em ainda outras formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) estão dispostas ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 70% ou mais da largura (25) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em ainda outras formas de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220) está disposta ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 100% ou mais da largura (25) do componente compósito (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em outras formas de realização (por exemplo, Figura 9A), a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode se estender pelo menos a totalidade da largura ou corda (25), ou mais, do molde (58) ou componente compósito (210) a ser formado.

[0068] Em uma forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina (220), o molde (58), ou ambos, é movível para dispor pelo menos a cabeça frontal (221) ao longo do primeiro eixo (201) além da largura ou corda (25) do componente compósito (210) a ser formado ao longo da primeira direção (211). Em outra forma de realização, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, é movível para dispor pelo menos a cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201) além da largura ou corda (25) do componente compósito (210) ao longo da segunda direção (212) oposta à primeira direção (211). Por exemplo, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível ao longo do primeiro eixo (201), tal como dispor uma ou mais das cabeças de máquina (225) próximas ao (por exemplo, adjacentes ou verticalmente) molde (58), componente compósito (210), ou ambos, ao longo do primeiro eixo (201). A segunda estrutura (232) é movível ao longo do segundo eixo (202) para dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo do comprimento ou extensão (23) do componente compósito (210). Uma ou mais da segunda estrutura (232) pode ser utilizada para ser movível de forma a abranger pelo menos todo o comprimento ou extensão (23) do componente compósito (210).

[0069] Fazendo ainda referência às formas de realização geralmente fornecidas na Figuras 8A-8F e Figuras 9a-9B, o aparelho (200) pode incluir ainda um controlador configurado para o funcionamento do aparelho (200). O controlador, a pluralidade de cabeças de máquinas de (220), e o primeiro conjunto de estrutura (230) podem juntos definir um dispositivo de controle numérico de computador (CNC). Em outra forma de realização, o controlador, a pluralidade de cabeças de máquina (220), o primeiro conjunto de estrutura (230) e o segundo conjunto de estrutura (240) definem juntos um dispositivo CNC. Em várias formas de realização, uma ou mais das cabeças de máquina (225) de cada pluralidade de cabeças de máquina (220) pode definir uma ferramenta de deposição de material que define pelo menos uma ou mais de uma extrusora, uma cabeça de distribuição de filamentos, uma cabeça de deposição de fita, uma cabeça de distribuição de pasta, uma cabeça de distribuição de líquido ou uma ou mais ferramentas de cura, ferramentas de condicionamento de materiais ou ferramentas de vácuo. Pelo menos uma ou mais da pluralidade de cabeças de máquina (220) está configurada para dispensar um material de pelo menos uma cabeça de máquina (225) a uma ou mais taxas de fluxo, temperaturas e/ ou pressões independentemente de uma ou mais outras cabeças de máquina (225). Além disso, a ferramenta de condicionamento de material pode incluir uma ferramenta de preparação de superfície, tal como um dispositivo de limpeza ou polimento, uma ferramenta de rebarbação ou outra ferramenta de abrasão, tal como uma cabeça de máquina de moer. A ferramenta de vácuo pode incluir um vácuo para remover detritos, fluidos, lascas, poeira, aparas, excesso de material em geral ou matéria estranha em geral.

[0070] Deve ainda ser apreciado que as formas de realização do aparelho (200) podem incluir o controlador, incluindo ainda um ou mais processadores e um ou mais dispositivos de memória utilizados para executar pelo menos uma das etapas das formas de realização do método aqui descrito. O um ou mais dispositivos de memória podem armazenar instruções que, quando executadas por um ou mais processadores, fazem com que um ou mais processadores executem operações. As instruções ou operações geralmente incluem uma ou mais das etapas de formas de realização do método aqui descrito. As instruções podem ser executadas em threads logicamente e/ ou virtualmente separados no(s) processador(es). O(s) dispositivo(s) de memória pode(m) ainda armazenar dados que podem ser acessados pelo(s) processador(es). O aparelho (200) pode ainda incluir uma interface de rede usada para comunicar, enviar, transmitir, receber ou processar um ou mais sinais para e do controlador e para/ de pelo menos um dentre o primeiro conjunto de estrutura (230), o segundo conjunto de estrutura (240), o molde (58), ou a pluralidade de cabeças de máquina (220).

[0071] A presente invenção é ainda direcionada a métodos para a fabricação de componentes compósitos (210) tendo pelo menos uma estrutura de grade de reforço impressa (62) formada via impressão 3D, ou estrutura de grade de reforço de deposição de fita compósita (62), ou combinações dos mesmos. Como tal, em certas formas de realização, a estrutura compósita (210) pode definir o painel da pá do rotor (21), como descrito em relação às Figuras 2 a 7. O painel da pá do rotor (21) pode incluir uma superfície lateral de pressão, uma superfície lateral de sucção, um segmento de borda de fuga, um segmento de borda de ataque ou combinações dos mesmos. A impressão 3D, como aqui utilizada, é geralmente entendida como abrangendo processos utilizados para sintetizar objetos tridimensionais nos quais camadas sucessivas de material são formadas sob controle do computador para criar os objetos. Como tal, objetos de quase qualquer tamanho e/ ou forma podem ser produzidos a partir de dados de modelos digitais. Deve-se entender ainda que os métodos da presente invenção não se limitam à impressão em 3D, mas também podem abranger mais de três graus de liberdade, de modo que as técnicas de impressão não se limitam à impressão de camadas bidimensionais empilhadas, mas também são capazes de imprimir formas curvas.

[0072] Com referência agora à Figura 8F, a forma de realização do aparelho (200) geralmente fornecido é configurada substancialmente de maneira semelhante a uma ou mais das formas de realização mostradas ou descritas em relação às Figuras 8A-8E. No entanto, na Figura 8F, o aparelho (200) inclui ainda um segundo conjunto de estrutura (240) pelo menos parcialmente circundando o primeiro conjunto de estrutura (230). O segundo conjunto de estrutura (240) inclui uma primeira estrutura de eixo (241) estendida pelo menos parcialmente ao longo do primeiro eixo (201) e uma segunda estrutura de eixo (232) estendida em menos parcialmente ao longo do segundo eixo (202). Um terceiro elemento do eixo extensível (243) é acoplado à segunda estrutura do eixo (242). Um dispositivo de retenção (245) é acoplado ao terceiro elemento do eixo (243). O dispositivo de retenção (245) é configurado para se acoplar à capa externa (56), ao molde (58), ou a ambos, para o movimento ou translação para a grade (205) na vertical sob a pluralidade de cabeças de máquinas (220) ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo (201), o segundo eixo (202), ou o terceiro eixo (203).

[0073] Em várias formas de realização, o dispositivo de retenção (245) é configurado para fixar e liberar a partir de uma capa externa (56) para colocar ou remover do molde (58) na grade (205). Em uma forma de realização, o dispositivo de retenção (245) define uma ferramenta de vácuo/ pressão. Por exemplo, o dispositivo de retenção (245) pode aplicar um vácuo contra a capa externa (56), de modo a gerar uma força de sucção que afixa a capa externa (56) sobre o dispositivo de retenção (245). O segundo conjunto de estrutura (240) translada o dispositivo de retenção (245) ao longo de pelo menos um dentre o primeiro eixo (201) e o segundo eixo (202) e se estende ao longo do terceiro eixo (203) para colocar a capa externa (56) no molde (58). O dispositivo de retenção (245) pode ainda descontinuar o vácuo para liberar a capa externa (56) no molde (58). Em várias formas de realização, o dispositivo de retenção (245) pode ainda aplicar um vácuo através da capa externa (56), tal como através de uma ou mais aberturas, para gerar uma força de sucção puxando a capa externa (56) para o molde (58). O dispositivo de retenção (245) pode ainda aplicar uma pressão, tal como uma força de ar ou gás inerte, ou pressionar a capa externa (56), tal como estendendo o terceiro elemento do eixo (243) em direção ao molde (58) em direção ao terceiro eixo (203). Por exemplo, aplicando pressão na capa externa (56) e no molde (58) sela pelo menos um perímetro da capa externa (56) sobre o molde (58). Em outras formas de realização, o molde (58) pode incluir uma ferramenta de vácuo ou uma linha de vácuo para gerar uma força de sucção puxando a capa externa (56) para o molde (58).

[0074] Em uma forma de realização, o dispositivo de suporte (245) pode ainda aplicar energia térmica (por exemplo, calor) a pelo menos uma porção da capa externa (56), tal como para permitir que a capa externa (56), pelo menos, se conforme substancialmente com um contorno do molde (58). Por exemplo, o aquecimento de pelo menos uma porção da capa externa reforçada com fibra (56) pode geralmente incluir o aquecimento de pelo menos uma porção da capa externa (56) a pelo menos um primeiro limiar de temperatura. Em várias formas de realização, o primeiro limiar de temperatura define uma temperatura pelo menos aproximadamente entre uma temperatura de transição vítrea do material de resina e uma temperatura de fusão do material de resina da capa externa reforçada com fibra (56).

[0075] Em várias formas de realização, a aplicação de energia térmica à capa externa (56) através do dispositivo de retenção (245) pode ocorrer antes de aplicar pressão ou vácuo na capa externa (56) para fixar no molde (58). Em outras formas de realização, a aplicação de energia térmica na capa externa (56) pode ocorrer pelo menos aproximadamente simultaneamente ao aplicar pressão ou vácuo na capa externa (56) para fixar no molde (58). Em ainda outras formas de realização, a aplicação de energia térmica à capa externa (56) pode ocorrer após a aplicação de pressão ou vácuo na capa externa (56) para fixar a capa externa (56) ao molde (58).

[0076] Outra forma de realização do método de fabricação do componente compósito (210) inclui a fabricação de uma pluralidade de componentes compósitos (210). O método inclui as etapas geralmente descritas acima em relação às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B. O método pode ainda incluir a colocação de uma segunda capa externa reforçada com fibra (56a) sobre um segundo molde (58a) através do dispositivo de retenção (245). O segundo molde (58a) é geralmente disposto adjacente ao primeiro molde (58), tal como adjacente ao longo do primeiro eixo (201) ou do segundo eixo (202), tal como geralmente mostrado e descrito em relação às Figuras 8C, 8D e 8F.

[0077] O método geralmente inclui o aquecimento de pelo menos uma porção da segunda capa externa reforçada com fibra (56a) para pelo menos um primeiro limiar de temperatura, aplicando pressão sobre a segunda capa externa (56a) e no segundo molde (58a) para selar pelo menos um perímetro da segunda capa externa (56a) sobre o segundo molde (58a) e formando uma pluralidade de elementos de nervura (62) na segunda capa externa (56a), tal como descrito em relação à primeira capa externa (56).

[0078] Deve ser apreciado que o método geralmente inclui transladar, através do primeiro conjunto de estrutura (230), a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo de um ou mais do primeiro eixo (201), do segundo eixo (202) ou do terceiro eixo (203) próximo à primeira capa externa (56), tal como imprimir, aplicar ou depositar o material de resina para formar a estrutura da grade (56) ou preparar a superfície da capa externa (56) (por exemplo, limpar, maquinar, remover material, aplicar calor, aplicar fluido de resfriamento, etc.). Aproximadamente simultaneamente ou em série, o segundo conjunto de estrutura (240) pode transladar o dispositivo de retenção (245) ao longo do primeiro eixo (201), o segundo eixo (202) ou o terceiro eixo (203) para dispor a segunda capa externa (56a) próxima ao molde (58a) quando a pluralidade de cabeças de máquinas (220) estão próximas à primeira capa externa (56) no primeiro molde (58). Como tal, o segundo conjunto de estrutura (240) e o dispositivo de retenção (245) podem operar na segunda capa externa (56a) e no segundo molde (58a), enquanto outro componente compósito (210) da primeira capa externa (56) está sendo desenvolvido.

[0079] O método pode ainda incluir a translação, através do primeiro conjunto de estrutura (230), da pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo de um ou mais do primeiro eixo (201), do segundo eixo (202) ou do terceiro eixo (203) próximo à segunda capa externa (56a) no segundo molde (58a) e transladar, através do segundo conjunto de estrutura (240), o dispositivo de retenção (245) para o primeiro molde (58) quando a pluralidade de cabeças de máquina (220) estiver próxima à segunda capa externa (56a) no segundo molde (58a). Como tal, o dispositivo de retenção (245) pode proceder à remoção ou, de outra forma, à operação na primeira capa externa (56) do primeiro molde (58) através do dispositivo de retenção (245). Após a conclusão do componente compósito (210) no segundo molde (58a), o dispositivo de retenção (245) pode ainda transladar para o segundo molde (58a) para remover o componente compósito (210). Geralmente antes ou depois da formação do componente compósito (210) através da pluralidade de cabeças de máquina (220), o dispositivo de retenção (245) geralmente se translada ao longo de um ou mais do primeiro eixo (201), do segundo eixo ou do terceiro eixo (203) longe do molde (58) para permitir o acesso para a pluralidade de cabeças de máquina (220) para formar o componente compósito (210).

[0080] Fazendo referência, em particular, às Figuras 8F e 12, uma forma de realização do método inclui a colocação de um molde (58) em relação a um aparelho (200). Mais especificamente, como mostrado nas formas de realização ilustradas, o método pode incluir a colocação do molde (58) na grade (205). Além disso, como mostrado nas Figuras 8F, 10, e 12, o método da presente invenção inclui ainda a formação de uma ou mais capas externas reforçadas com fibras (56) no molde (58) do componente compósito (210) (por exemplo, painel de pá do rotor (21). Em certas formas de realização, o método inclui colocar no molde (58) a(s) capa(s) externa(s) (56) que podem incluir uma ou mais capas externas termoplásticas ou termoendurecíveis reforçadas com fibras multiaxiais (por exemplo, biaxiais) contínuas ou termoendurecíveis. Além disso, em formas de realização particulares, o método de formação das capas externas reforçadas com fibra (56) pode incluir pelo menos uma de moldagem por injeção, impressão em 3D, pultrusão em 2D, pultrusão em 3D, termoformação, formação a vácuo, formação a pressão, formação por bexiga, deposição automatizada de fibras, deposição automatizada de fitas de fibra ou infusão a vácuo.

[0081] Os materiais compósitos, como os que podem ser utilizados no componente compósito (210), geralmente podem incluir um material de reforço fibroso embebido no material da matriz, como um material polimérico (por exemplo, compósito com matriz polimérica ou PMC). O material de reforço serve como um constituinte de suporte de carga do material compósito, enquanto a matriz de um material compósito serve para unir as fibras e agir como o meio pelo qual uma tensão aplicada externamente é transmitida e distribuída para as fibras.

[0082] O método também pode incluir formar a estrutura de grade (62) diretamente na(s) capa(s) externa(s) reforçada(s) com fibra (56) através de uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina (220) do aparelho (200). A formação da estrutura de grade (62) pode incluir a aplicação ou depósito de uma fita compósita sobre a capa externa (56). Os materiais de PMC podem ser fabricados impregnando um tecido ou fita unidirecional contínua com uma resina (prepreg), seguida de cura. Por exemplo, múltiplas camadas de prepreg podem ser empilhadas ou colocadas juntas com a espessura e orientação adequadas para a peça, tal como a estrutura de grade (62), e então a resina pode ser curada ou solidificada através de uma ou mais cabeças de máquina (225) para resultar em um componente compósito reforçado com fibra (210). Os feixes de fibras podem ser impregnados com uma composição de pasta antes de formar a pré-forma ou após a formação da pré-forma. A pré-forma pode então sofrer processamento térmico através de uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina (220) ou o dispositivo de retenção (245), de modo a solidificar ou curar o componente compósito (210), ou uma porção do mesmo, tal como a estrutura de grade (62).

[0083] Além disso, como mostrado, a(s) capa(s) externa(s) (56) do painel da pá do rotor (21) pode ser curvada. Em tais formas de realização, o método pode incluir formar a curvatura das capas externas reforçadas com fibra (56). Essa formação pode incluir fornecer uma ou mais capas externas reforçadas com fibra geralmente planas, forçando as capas externas (56) em uma forma desejada correspondente a um contorno desejado através do dispositivo de retenção (245) e mantendo as capas externas (56) na forma desejada durante a impressão e o depósito. O método pode ainda incluir o aquecimento de, pelo menos, uma porção da capa externa reforçada com fibra (56) a, pelo menos, um primeiro limiar de temperatura que define uma temperatura de, pelo menos, aproximadamente entre uma temperatura de transição vítrea do material de resina e uma temperatura de fusão do material de resina. Como tal, as capas externas (56) mantêm geralmente a sua forma desejada quando as capas externas (56) e a estrutura de grade (62) impressa na mesma são libertadas. Além disso, o aparelho (200) pode ser adaptado para incluir um caminho de ferramenta que segue o contorno do painel da pá do rotor (21).

[0084] O método também pode incluir imprimir e depositar a estrutura de grade (62) diretamente na(s) capa(s) externa(s) reforçada(s) com fibra (56) através do aparelho (200). Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 11, 12, 14 e 17, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar uma pluralidade de elementos de nervuras (64) que se cruzam em uma pluralidade de nós (74) para formar a estrutura de grade (62) sobre uma superfície interna de uma ou mais capas externas reforçadas com fibra (56). Como tal, a estrutura de grade (62) se liga à(s) capa(s) externa(s) reforçada(s) com fibra (56) quando a estrutura (62) está sendo depositada, o que elimina a necessidade de adesivo adicional e/ ou tempo de cura. Por exemplo, em uma forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar os elementos de nervuras (64) sobre a superfície interna de uma ou mais capas externas reforçadas com fibra (56) após a(s) capa(s) formada(s) (56) atingir(em) um estado desejado que permite a ligação dos elementos de nervura impressos (64) às mesmas, ou seja, com base em um ou mais parâmetros de temperatura, tempo e/ ou dureza. Portanto, em certas formas de realização, em que a(s) capa(s) (56) são formadas de uma matriz termoplástica, o aparelho (200) pode imediatamente imprimir os elementos de nervura (64) nele enquanto a temperatura de formação da(s) capa(s) (56) e a temperatura de impressão desejada para permitir soldagem/ colagem termoplástica pode ser a mesma). Mais especificamente, em formas de realização particulares, antes que a(s) capa(s) (56) tenham esfriado da formação (ou seja, enquanto as capas ainda estão quentes ou mornas), o aparelho (200) é configurado para imprimir e depositar os elementos de nervuras (64) sobre a superfície interna da uma ou mais capas externas reforçadas com fibra (56). Por exemplo, em uma forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar os elementos de nervuras (64) sobre a superfície interna das capas externas (56) antes que as capas (56) tenham esfriado completamente. Além disso, em outra forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar os elementos de nervuras (64) sobre a superfície interna das capas externas (56) quando as capas (56) tiverem parcialmente resfriado. Assim, materiais adequados para a estrutura de grade (62) e as capas externas (56) podem ser escolhidos de modo que a estrutura de grade (62) se ligue às capas externas (56) durante a deposição. Por conseguinte, a estrutura de grade (62) aqui descrita pode ser impressa usando os mesmos materiais ou materiais diferentes.

[0085] Por exemplo, em uma forma de realização, um material termoendurecível pode ser infundido no material de fibra no molde (58) para formar as capas externas (56) usando infusão a vácuo. Como tal, o saco de vácuo é removido após a cura e as uma ou mais estruturas de grade termoendurecíveis (62) podem ser impressas sobre a superfície interna das capas externas (56). Alternativamente, o saco de vácuo pode ser deixado no lugar após a cura. Em tais formas de realização, o material do saco de vácuo pode ser escolhido de modo que o material não se solte facilmente do material de fibra termoendurecível curado. Tais materiais, por exemplo, podem incluir um material termoplástico, como poli metil metacrilato (PMMA) ou filme de policarbonato. Assim, o filme termoplástico que é deixado no lugar permite a ligação de estruturas de grade termoplásticas (62) às capas termoendurecíveis com o filme no meio delas.

[0086] Além disso, o método da presente invenção pode incluir o tratamento das capas externas (56) para promover a ligação entre as capas externas (56) e a estrutura de grade (62). Mais especificamente, em certas formas de realização, as capas externas (56) podem ser tratadas usando tratamento de chama, tratamento de plasma, tratamento químico, ataque químico, abrasão mecânica, gravação em relevo, elevação de uma temperatura pelo menos das áreas a serem impressas nas capas externas (56) e/ ou qualquer outro método de tratamento adequado para promover a referida ligação através de uma ou mais das cabeças de máquina (225), tal como mostrado e descrito em relação às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B. Em formas de realização adicionais, o método pode incluir formar as capas externas (56) com mais (ou até menos) material de resina de matriz sobre a superfície interna para promover a referida ligação, tal como através da pluralidade de cabeças de máquina (220), ou em conjunto com a segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a), tal como mostrado e descrito em relação à Figura 8E. Em formas de realização adicionais, o método pode incluir variar a espessura da capa externa e/ ou o conteúdo de fibra, bem como a orientação da fibra.

[0087] Além disso, o método da presente invenção inclui a variação do design da estrutura de grade (62) (por exemplo, materiais, largura, altura, espessura, formas, etc., ou combinações dos mesmos). Como tal, a estrutura de grade (62) pode definir qualquer forma adequada, de modo a formar qualquer componente de estrutura adequado, como a tampa da longarina (48, 50), a alma de cisalhamento (35) ou componentes estruturais adicionais (52) da pá do rotor (16). Por exemplo, como mostrado na Figura 13, o aparelho (200) pode começar a imprimir a estrutura de grade (62) imprimindo primeiro um contorno da estrutura (62) e construindo a estrutura de grade (62) com os elementos de nervuras (64) em múltiplas passagens. Como tal, as cabeças de máquina (225) do aparelho (200) podem ser projetadas para ter qualquer espessura ou largura adequada, de modo a dispersar, depositar (por exemplo, depositar uma fita de fibra compósita) ou extrudar uma quantidade desejada de material de resina para criar elementos de nervuras (64) com alturas e/ ou espessuras variadas. Além disso, o tamanho da grade pode ser projetado para permitir a flambagem local da folha de rosto entre os elementos de nervura (64), o que pode influenciar a forma aerodinâmica como um dispositivo de mitigação de carga extrema (rajada).

[0088] Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 11 a 17, os elementos de nervura (64) podem incluir, pelo menos, um primeiro elemento de nervura (66) que se estende em uma primeira direção (76) e um segundo elemento de nervura (68) que se estende em uma segunda direção diferente (78). Em várias formas de realização, como mostrado na Figura 17, a primeira direção (76) do primeiro conjunto (70) dos elementos de nervura (64) pode ser geralmente perpendicular à segunda direção (78). Mais especificamente, em certas formas de realização, a primeira direção (76) pode ser geralmente paralela a uma direção em corda da pá do rotor (16) (isto é, uma direção paralela à largura ou corda (25) (Figura 2)), enquanto a segunda direção (78) do segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) pode ser geralmente paralela com uma direção em extensão da pá do rotor (16) (isto é, uma direção paralela ao comprimento ou extensão (23) (Figura 2). Ainda em várias formas de realização, a primeira direção (76) pode corresponder a uma direção ao longo do primeiro eixo (201) geralmente mostrado e descrito em relação às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B. Alternativamente, a segunda direção (78) pode geralmente corresponder a uma direção ao longo do segundo eixo (202) geralmente mostrado e descrito em relação às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B. Alternativamente, em uma forma de realização, uma orientação fora do eixo (por exemplo, de cerca de 20° a cerca de 70° em relação ao primeiro eixo (201) ou ao segundo eixo (202)) pode ser fornecida na estrutura de grade (62) para introduzir acoplamento de torção por flexão à pá do rotor (16), que pode ser benéfica como dispositivo de mitigação de carga passiva. Alternativamente, a estrutura de grade (62) pode ser paralela às tampas das longarinas (48, 50).

[0089] Além disso, como mostrado nas Figuras 15 e 16, um ou mais dos primeiro e segundo elementos de nervuras (66, 68) podem ser impressos para ter uma altura variável ao longo de um comprimento (84, 85) dos mesmos. Em formas de realização alternativas, como mostrado nas Figuras 18 e 19, um ou mais dos primeiro e segundo elementos de nervuras (66, 68) podem ser impressos para ter uma altura uniforme (90) ao longo de um comprimento (84, 85) dos mesmos. Além disso, como mostrado nas Figuras 11, 14 e 17, os elementos de nervura (64) podem incluir um primeiro conjunto (70) de elementos de nervura (64) (que contém o primeiro elemento de nervura (66)) e um segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) (que contém o segundo elemento de nervura (68)).

[0090] Em tais formas de realização, como mostrado nas Figuras 15 e 16, o método pode incluir formar (por exemplo, por deposição de fita) ou imprimir (por exemplo, por extrusão) uma altura máxima (80) de um ou ambos do primeiro conjunto (70) dos elementos de nervura (64) ou o segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) em um local substancialmente a (isto é, +/10%) um momento de flexão máximo no painel da pá do rotor (21). Por exemplo, em uma forma de realização, o momento de flexão máximo pode ocorrer no local central (82) da estrutura de grade (62), embora nem sempre. Como aqui utilizado, o termo “localização central” geralmente refere-se a uma localização do elemento de nervura (64) que contém o centro mais ou menos uma porcentagem predeterminada de um comprimento total (84) do elemento de nervura (64). Por exemplo, como mostrado na Figura 15, a localização central (82) inclui o centro do elemento de nervura (64) mais ou menos cerca de 10%. Alternativamente, como mostrado na Figura 16, a localização central (82) inclui o centro mais ou menos cerca de 80%. Em outras formas de realização, a localização central (82) pode incluir menos que mais ou menos 10% do centro ou mais que mais ou menos 80% do centro.

[0091] Além disso, como mostrado, o primeiro e o segundo conjuntos (70, 72) dos elementos de nervura (64) também podem incluir pelo menos uma extremidade cônica (86, 88) que afunila a partir da altura máxima (80). Mais especificamente, como mostrado, a(s) extremidade(s) cônica(s) (86, 88) podem afunilar em direção à superfície interna das capas externas reforçadas com fibra (56). Tal afunilamento pode corresponder a certas localizações da pá que requerem mais ou menos suporte estrutural. Por exemplo, em uma forma de realização, os elementos de nervura (64) podem ser mais curtos na ou perto da ponta da pá e podem aumentar à medida que a estrutura de grade (62) se aproxima da raiz da pá. Em certas formas de realização, como mostrado particularmente na Figura 16, uma inclinação da(s) extremidade(s) cônica(s) (86, 88) pode ser linear. Em formas de realização alternativas, como mostrado na Figura 15, a inclinação da extremidade cônica(s) (86, 88) pode ser não linear. Em tais formas de realização, as extremidades cônicas (86, 88) fornecem uma relação de rigidez versus peso aprimorada do painel (21).

[0092] Em formas de realização adicionais, uma ou mais alturas dos elementos de nervura em interseção (64) nos nós (74) podem ser diferentes. Por exemplo, como mostrado na Figura 18, as alturas do segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) são diferentes daquela do primeiro elemento de nervura de interseção (66). Em outras palavras, os elementos de nervura (64) podem ter diferentes alturas para as diferentes direções no seus pontos de cruzamento. Por exemplo, em uma forma de realização, os elementos de nervura de direção no sentido da extensão (64) podem ter uma altura duas vezes mais alta que a altura dos elementos de nervura de direção em sentido de corda (64). Além disso, como mostrado na Figura 18, o segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) pode cada um ter uma altura diferente dos elementos adjacentes da nervura (64) no segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64). Em tais formas de realização, como mostrado, o método pode incluir a impressão de cada um do segundo conjunto (70) dos elementos de nervura (64), de modo que as estruturas (64) com alturas maiores estejam localizadas em direção à localização central (82) da estrutura de grade (62). Além disso, o segundo conjunto (70) de elementos de nervura (64) pode ser afunilado ao longo de um comprimento (85) do mesmo, de modo que os elementos de nervura (64) sejam afunilados menores quando os elementos de nervura se aproximam da ponta da pá.

[0093] Em outras formas de realização, como mencionado, os elementos de nervura (64) podem ser impressos com espessuras variadas. Por exemplo, como mostrado na Figura 17, o primeiro conjunto (70) dos elementos de nervura (64) define uma primeira espessura (94) e o segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) define uma segunda espessura (96). Mais especificamente, como mostrado, a primeira e a segunda espessuras (94, 96) são diferentes. Além disso, como mostrado nas Figuras 20 e 21, as espessuras de um único elemento de nervura (64) podem variar ao longo do seu comprimento.

[0094] Referindo-se particularmente à Figura 17, o primeiro conjunto (70) dos elementos de nervura (64) e/ ou o segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) podem estar uniformemente espaçados. Em formas de realização alternativas, como mostrado nas Figuras 20 e 21, o primeiro conjunto (70) dos elementos de nervura (64) e/ ou o segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) podem estar desigualmente espaçados. Por exemplo, como mostrado, os métodos aditivos aqui descritos permitem estruturas internas complexas que podem ser otimizadas para cargas e/ ou restrições geométricas da forma geral do painel da pá do rotor (21). Como tal, a estrutura de grade (62) da presente invenção pode ter formas semelhantes às que ocorrem na natureza, como estruturas orgânicas (por exemplo, ossos de aves, folhas, troncos ou similares). Por conseguinte, a estrutura de grade (62) pode ser impressa para ter uma estrutura de pá interna que otimiza rigidez e resistência, além de minimizar o peso.

[0095] Em várias formas de realização, o tempo de ciclo de impressão dos elementos de nervura (64) também pode ser reduzido usando um padrão de nervura que minimiza a quantidade de mudança direcional. Por exemplo, as grades angulares de 45 graus provavelmente podem ser impressas mais rapidamente do que as grades de 90 graus em relação à direção da corda da impressora proposta, por exemplo. Como tal, a presente invenção minimiza a aceleração e desaceleração da impressora sempre que possível enquanto ainda imprime elementos de nervuras de qualidade (64).

[0096] Em outra forma de realização, como mostrado nas Figuras 10 e 14, o método pode incluir a impressão de uma pluralidade de estruturas de grade (62) sobre a superfície interna das capas externas reforçadas com fibra (56). Mais especificamente, como mostrado, a pluralidade de estruturas de grade (62) pode ser impressa em locais separados e distintos na superfície interna das capas externas (56).

[0097] Certas vantagens associadas à estrutura de grade (62) da presente invenção podem ser melhor compreendidas em relação à Figura 22. Como mostrado, o gráfico (100) ilustra a estabilidade da pá do rotor (16) (representada como o fator de carga de flambagem “BLF”) no eixo y versus a razão em peso no eixo x. A curva (102) representa a estabilidade versus a razão em peso para um painel de pá do rotor em sanduíche convencional. A curva (104) representa a estabilidade versus a razão em peso de uma pá do rotor que possui uma estrutura de grade não cônica construída com fibras curtas. A curva (106) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá do rotor tendo uma estrutura de grade não cônica sem fibras. A curva (108) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá do rotor tendo uma estrutura de grade (62) construída com elementos de nervuras cônicos (64) com inclinação de 1:3 e sem fibras. A curva (110) representa a estabilidade versus a razão em peso de uma pá do rotor tendo uma estrutura de grade (62) construída com elementos de nervuras cônicos (64) com inclinação de 1:2 e sem fibras. A curva (112) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá do rotor (16) tendo uma estrutura de grade (62) contendo fibras curtas tendo uma primeira espessura e sendo construída de elementos de nervuras cônicos (64) com inclinação de 1:3. A curva (114) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá do rotor (16) tendo uma estrutura de grade (62) contendo fibras curtas tendo uma segunda espessura que é menor que a primeira espessura e sendo construída com elementos de nervura cônicos (64) com inclinação de 1:3. Assim, como mostrado, os elementos de nervura (64) contendo fibras maximizam o seu módulo, enquanto os elementos de nervura mais finos minimizam o peso adicionado à pá do rotor (16). Além disso, como mostrado, razões de conicidade mais altas aumentam o fator de carga de flambagem.

[0098] Com referência agora às Figuras 23 a 25, são ilustradas várias características adicionais da estrutura de grade (62) da presente invenção. Mais especificamente, a Figura 23 ilustra uma vista superior parcial de uma forma de realização da estrutura de grade impressa (62), ilustrando particularmente um dos nós (74) da mesma. Como mostrado, o aparelho (200) pode formar pelo menos um ângulo substancialmente de 45 graus (95) para uma curta distância em uma ou mais da pluralidade de nós (74). Como tal, o ângulo de 45 graus (95) está configurado para aumentar a quantidade de encontro ou colagem nos cantos. Em tais formas de realização, como mostrado, pode haver uma leve sobreposição neste nó de canto.

[0099] Referindo-se particularmente à Figura 24, é ilustrada uma vista superior parcial de uma forma de realização da estrutura de grade impressa (62), ilustrando particularmente um local de impressão inicial e um local de impressão final da estrutura de grade (62). Isso ajuda na inicialização e na parada da impressão das nervuras. Quando o aparelho (200) começa a imprimir os elementos de nervura (64) e o processo acelera, as extrusoras podem não extrudar perfeitamente o material de resina. Assim, como mostrado, o aparelho (200) pode iniciar o processo de impressão com uma curva ou turbilhão para fornecer uma vantagem para o elemento de nervura (64). Ao extrudar esse turbilhão no local de partida, as cabeças da máquina (225) recebem tempo para aumentar/ diminuir mais lentamente sua pressão, em vez de serem obrigados a iniciar instantaneamente no topo de um ponto de partida independente e estreito. Como tal, o turbilhão permite que as estruturas de grade (65) da presente invenção sejam impressas em velocidades mais altas.

[00100] Em certos casos, no entanto, essa curva inicial pode criar um pequeno vazio (99) (ou seja, a área dentro do turbilhão) na região inicial, o que pode criar problemas à medida que o vazio (99) se propaga através das camadas em andamento. Por conseguinte, o aparelho (200) também está configurado para terminar um dos elementos de nervura (64) dentro do turbilhão da região de partida, de modo a impedir que o vazio (99) se desenvolva. Mais especificamente, como mostrado, o aparelho (200) preenche essencialmente a curva inicial de um dos elementos de nervura (64) com uma localização final de outro elemento de nervura (64).

[00101] Referindo-se particularmente à Figura 25, uma vista em elevação de uma forma de realização de um dos elementos de nervuras (64) da estrutura de grade impressa (62) é ilustrada, particularmente ilustrando uma seção de base (55) dos elementos de nervuras (64) que tem uma primeira camada (W) mais larga e mais fina (T), de modo a melhorar a ligação da estrutura da grade (62) às capas externas (56) do painel da pá do rotor (21). Para formar esta seção de base (55), o aparelho (200) imprime uma primeira camada da estrutura de grade (62) de modo que as seções de base individuais (55) definam uma seção transversal que é mais larga e mais fina que o resto da seção transversal dos elementos de nervura (64). Em outras palavras, a seção de base mais larga e mais fina (55) dos elementos de nervura (64) fornece uma área de superfície maior para ligação às capas externas (56), transferência de calor máxima para as capas externas (56) e permite que o aparelho (200) opere em velocidades mais rápidas na primeira camada. Além disso, a seção de base (55) pode minimizar as concentrações de tensão na junta de ligação entre a estrutura (62) e as capas externas (56).

[00102] Com referência agora às Figuras 26 a 31, o aparelho (200) descrito aqui também é configurado para imprimir pelo menos um recurso adicional (63) diretamente na(s) estrutura(s) da grade (62), em que o calor da impressão liga os recursos adicionais (63) à estrutura (62). Como tal, os recursos adicionais (63) podem ser impressos diretamente em 3-D na estrutura da grade (62). Essa impressão permite que os recursos adicionais (63) sejam impressos na estrutura de grade (62) usando cortes e/ ou ângulos de inclinação negativos, conforme necessário. Além disso, em certos casos, o hardware para vários sistemas de pás pode ser montado dentro da estrutura da grade (62) e depois impresso para encapsular/ proteger esses componentes.

[00103] Por exemplo, como mostrado nas Figuras 26 a 29, os recursos adicionais (63) podem incluir recursos auxiliares (81) e/ ou recursos de montagem (69). Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 26 e 27, o(s) recursos(s) de montagem (69) pode(m) incluir uma ou mais estruturas de alinhamento (73), pelo menos um recurso de manuseio ou de elevação (71), um ou mais espaços ou espaçamentos adesivos (95) ou uma ou mais áreas de contenção adesiva (83). Por exemplo, em uma forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir uma pluralidade de recursos de manuseio (71) na estrutura de grade (62) para fornecer múltiplos locais de preensão para remover o painel da pá do rotor (21) do molde (58). Além disso, como mostrado na Figura 24, uma ou mais áreas de contenção adesiva (83) podem ser formadas na estrutura da grade (62), por exemplo, de modo que outro componente da pá possa ser fixado nela ou desse modo.

[00104] Em formas de realização particulares, como mostrado nas Figuras 27 e 28, o alinhamento ou avanço na(s) estrutura(s) (73) pode incluir quaisquer recursos de alinhamento da tampa de longarina e/ ou da alma de cisalhamento. Em tais formas de realização, como mostrado, a(s) estrutura(s) de grade (62) pode(m) ser impressa(s) de modo que um ângulo da pluralidade de elementos de nervura (64) seja deslocado a partir de um local da tampa da longarina, de modo a criar uma área de contenção adesiva (83). Mais especificamente, como mostrado, as áreas de contenção adesiva (83) são configuradas para impedir a compressão de um adesivo (101). Deve ser entendido ainda que essas áreas de contenção adesiva (83) não estão limitadas aos locais da tampa da longarina, mas podem ser fornecidas em qualquer local adequado na estrutura da grade (62), incluindo, mas não limitado a locais adjacentes à borda de ataque (24), à borda de fuga (26) ou a quaisquer outros locais de ligação.

[00105] Em outras formas de realização, a(s) estrutura(s) de alinhamento (73) pode(m) corresponder a recursos de alinhamento de suporte (por exemplo, para estrutura de suporte (52)), recursos de alinhamento de junta de pá, recursos de alinhamento de painel (75) ou qualquer outro recurso de alinhamento adequado. Mais especificamente, como mostrado na Figura 27, os recursos de alinhamento do painel (75) podem incluir um recurso de alinhamento macho (77) ou um recurso de alinhamento fêmea (79) que se encaixa com um recurso de alinhamento macho (77) ou um recurso de alinhamento fêmea (79) de um painel de pá do rotor adjacente (21).

[00106] Além disso, como mostrado na Figura 30, o(s) recurso(s) adicional(is) (63) podem incluir pelo menos um recurso auxiliar (81) do painel da pá do rotor (21). Por exemplo, em uma forma de realização, os recursos auxiliares (81) podem incluir uma caixa de equilíbrio (67) da pá do rotor (16). Em tais formas de realização, a etapa de imprimir o(s) recurso(s) adicional(is) (63) na(s) estrutura(s) da grade (62) pode incluir pelo menos uma porção da estrutura da grade (62) para formar a caixa de balanço (63) na mesma. Em formas de realização adicionais, o(s) recurso(s) auxiliar(es) (81) podem incluir caixas (87), bolsos, suportes ou gabinetes, por exemplo, para um dispositivo aerodinâmico ativo, um sistema de amortecimento de atrito ou um sistema de controle de carga, canalização (89), canais ou passagens, por exemplo, para sistemas para degelo, uma ou mais válvulas, um suporte (91), tubulação ou canal em torno de uma localização do orifício das capas externas reforçadas com fibra, um sistema de sensor com um ou mais sensores (103), um ou mais elementos de aquecimento (105) ou fios (105), hastes, condutores ou qualquer outro recurso impresso. Em uma forma de realização, por exemplo, os suportes para o sistema de amortecimento de atrito podem incluir elementos de interface deslizantes e/ ou estruturas de intertravamento livres. Por exemplo, em uma forma de realização, a estrutura de grade impressa em 3D (62) oferece a oportunidade de imprimir facilmente canais nela para fornecer ar aquecido a partir de fontes de calor na raiz da pá ou cubo para ter um efeito de degelo ou impedir a formação de gelo. Tais canais permitem o contato do ar diretamente com as capas externas (56) para melhorar o desempenho da transferência de calor.

[00107] Em formas de realização particulares, o sistema de sensor pode ser incorporado na(s) estrutura(s) da grade (62) e/ ou nas capas externas (56) durante o processo de fabricação. Por exemplo, em uma forma de realização, o sistema de sensor pode ser um sistema de medição de pressão de superfície disposto com a estrutura de grade (62) e/ ou diretamente incorporado nas capas (56). Como tal, a estrutura impressa e/ as capas (56) são fabricadas para incluir a série de tubos/ canais necessários para instalar facilmente o sistema de sensores. Além disso, a estrutura impressa e/ ou as capas (56) também podem fornecer uma série de orifícios nas mesmas para receber conexões do sistema. Assim, o processo de fabricação é simplificado imprimindo várias estruturas na estrutura da grade (62) e/ ou nas capas (56) para alojar os sensores, atuar como porta de pressão estática e/ ou atuar como a tubulação que corre diretamente para a capa da pá externa. Tais sistemas também podem permitir o uso de torneiras de pressão para controle de circuito fechado da turbina eólica (10).

[00108] Em ainda outras formas de realização, o molde (58) pode incluir certas marcas (tal como uma marca positiva) que são configuradas para criar uma pequena covinha na capa durante a fabricação. Tais marcas permitem a fácil usinagem dos orifícios no local exato necessário para os sensores associados. Além disso, sistemas de sensores adicionais podem ser incorporados nas estruturas da grade e/ ou nas camadas externa ou interna da capa (56) para fornecer medições aerodinâmicas ou acústicas, de modo a permitir controle de loop fechado ou medições de protótipos.

[00109] Além disso, os elementos de aquecimento (105) aqui descritos podem ser elementos de aquecimento montados sobre a superfície nivelada (flush) distribuídos ao redor da borda de ataque da pá. Tais elementos de aquecimento (105) permitem a determinação do ângulo de ataque na pá, correlacionando a temperatura/ transferência de calor por convecção com a velocidade do fluxo e o ponto de estagnação. Essas informações são úteis para o controle de turbinas e podem simplificar o processo de medição. Deve ser entendido que esses elementos de aquecimento (105) também podem ser incorporados nas camadas externa ou interna da capa (56) de maneiras adicionais e não precisam ser montados embutidos nela.

[00110] Voltando à Figura 26, o método de acordo com a presente invenção pode incluir a colocação de um material de enchimento (98) entre um ou mais dos elementos de nervuras (64). Por exemplo, em certas formas de realização, o material de enchimento (98) aqui descrito pode ser construído de quaisquer materiais adequados, incluindo, mas não limitado a espuma de baixa densidade, cortiça, madeira de balsa, compósitos ou similares. Os materiais de espuma de baixa densidade adequados podem incluir, mas não se limitam a espumas de poliestireno (por exemplo, espumas de poliestireno expandido), espumas de poliuretano (por exemplo, espuma de células fechadas de poliuretano), espumas de polietileno tereftalato (PET), outras borrachas de espuma/ espumas à base de resina e várias outras espumas de células abertas e de células fechadas.

[00111] Voltando à Figura 29, o método também pode incluir a impressão de um ou mais recursos (93) sobre as capas externas (56), por exemplo, nas bordas de fuga e/ ou de ataque dos painéis da pá do rotor (21). Por exemplo, como mostrado na Figura 29, o método pode incluir a impressão de pelo menos um recurso de proteção contra raios (96) em pelo menos uma das uma ou mais capas externas reforçadas com fibra (56). Em tais formas de realização, o recurso de proteção contra raios (93) pode incluir uma aleta de refrigeração ou um recurso de borda de fuga tendo menos conteúdo de fibra do que as capas externas reforçadas com fibra (56). Mais especificamente, as aletas de resfriamento podem ser impressas diretamente sobre a superfície interna das capas externas (56) e opcionalmente carregadas com enchimentos para melhorar a condutividade térmica, mas abaixo de um certo limiar para tratar as preocupações relacionadas a raios. Como tal, as aletas de resfriamento são configuradas para melhorar a transferência térmica do fluxo de ar aquecido para as capas externas (56). Em formas de realização adicionais, essas características (93) podem ser configuradas para se sobrepor, por exemplo, como bordas de intertravamento ou encaixes.

[00112] Com referência agora às Figuras 31 e 32, o(s) recurso(s) adicional(is) (63) podem incluir uma folga adesiva (95) ou afastamento, que pode ser incorporada nas estruturas de grade (62). Esses afastamentos (95) fornecem uma folga especificada entre dois componentes quando ligadas entre si, para minimizar espremer para fora o adesivo. Como tal, os afastamentos (95) fornecem a folga de união desejada para uma resistência de união otimizada com base no adesivo utilizado.

[00113] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo fabricar e usar quaisquer dispositivos ou sistemas e executar quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorrem aos técnicos no assunto. Esses outros exemplos devem estar dentro do escopo das reivindicações se incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações, ou se incluem elementos estruturais equivalentes com diferenças substanciais em relação às linguagens literais das reivindicações.

Claims

1. APARELHO (200) PARA FABRICAR UM COMPONENTE COMPÓSITO (210), compreendendo: um molde (58) sobre o qual o componente compósito (210) é formado, em que o molde (58) é disposto dentro de uma grade (205) definida por um primeiro eixo (201) e um segundo eixo (202) perpendicular ao primeiro eixo (201); um primeiro conjunto de estrutura (230) disposto acima do molde (58); e, uma pluralidade de cabeças de máquina (220) acopladas ao primeiro conjunto de estrutura (230) dentro da grade (205) em um arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo (201), caracterizado por: cada uma da pluralidade de cabeças de máquina (220) definir uma extrusora, em que um dentre o molde (58) ou três cabeças de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) estão alinhadas ao longo do primeiro eixo (201), as três cabeças de máquina (225) alinhadas sendo movíveis ao longo do primeiro eixo (201) e do segundo eixo (202), uma distância centro a centro (224) de cada par adjacente de cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeça de máquina (220) corresponde a um espaçamento (97) de um par de elementos de nervura (64) de uma estrutura de grade (62) do componente compósito (210), em que uma das cabeças de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é movível independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo (203); e em que uma ou mais da pluralidade de máquinas (220) são rotativas em torno de um quarto eixo (204), independentemente uma das outras, e em que o aparelho (200) é configurado para depositar uma estrutura de grade (62) de elementos de nervura (64, 66, 68) sobre uma superfície interna de uma capa externa reforçada com fibra (56).

2. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada cabeça de máquina (225) definir um eixo da linha central parcialmente ao longo do terceiro eixo (203) e em que uma distância (224) entre cada par adjacente de eixos da linha central (226, 226a) das cabeças da máquina (225) corresponde a um espaçamento desejado de uma estrutura do componente compósito (210) a ser formado.

3. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro eixo (201) ser perpendicular ao segundo eixo (202), e em que um comprimento (23) do componente compósito (210), quando sendo formado, é paralelo ao primeiro eixo (201), e em que uma largura (25) do componente compósito (210), quando sendo formado, é paralela ao segundo eixo (202).

4. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela pluralidade de cabeças de máquinas (220) definir uma cabeça frontal (221) e uma cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201), e em que um dentre o molde (58) ou a pluralidade de cabeças de máquinas (220) é movível para dispor a cabeça frontal (221) ao longo do primeiro eixo (201) no ou além do comprimento (23) do componente compósito (210) a ser formado ao longo de uma primeira direção (211).

5. APARELHO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela pluralidade de cabeças de máquinas (220) estar disposta ao longo do primeiro eixo (201) 50% ou mais do comprimento (23) do componente compósito (210) a ser formado.

6. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro eixo (201) ser perpendicular ao segundo eixo (202), e em que uma largura (25) do componente compósito (210) , quando sendo formado, é paralelo ao primeiro eixo (201), e em que um comprimento (23) do componente compósito (210), quando sendo formado, é paralelo ao segundo eixo (202).

7. APARELHO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pela pluralidade de cabeças de máquinas (220) definir uma cabeça frontal (221) e uma cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201) e em que um dentre o molde (58) ou a pluralidade de cabeças de máquinas (220) é movível para dispor a cabeça frontal (221) ao longo do primeiro eixo (201) na ou além da largura (25) do componente compósito (210) a ser formado ao longo de uma primeira direção (211), em que a pluralidade de cabeças de máquina (220) está disposta ao longo do primeiro eixo (201), 50% ou mais da largura (25) do componente compósito (210) a ser formado.

8. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela pluralidade de cabeças de máquina (220) ser estendida ao longo do primeiro eixo (201) igual ou superior a um comprimento (23) do componente compósito (220) a ser formado sobre o molde (58).

9. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais da pluralidade de máquinas (220) serem rotativas em torno de um quarto eixo (204), independentemente uma das outras, em que uma extremidade de trabalho (227) de uma ou mais cabeças de máquina (225) é disposta em um ângulo em relação à grade (205), em que o ângulo varia de 0 graus a 175 graus.

10. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais da pluralidade de cabeças de máquina (220) serem rotativas em torno de um quinto eixo (206), em que o quinto eixo (206) é perpendicular ao quarto eixo (204) e ao segundo eixo (202).

11. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo primeiro conjunto de estrutura (230) compreender: uma primeira estrutura (231) movível ao longo do primeiro eixo (201); e uma segunda estrutura (232) acoplada de forma movível à primeira estrutura (231), em que a pluralidade de cabeças de máquinas (220) é acoplada de forma movível à segunda estrutura (232) de modo a mover-se ao longo de um dentre o primeiro eixo (201), o segundo eixo (202), ou o terceiro eixo (203).

12. APARELHO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela segunda estrutura (232) definir uma segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) acopladas de forma movível à segunda estrutura (232) adjacente à pluralidade de cabeças de máquina (220) em uma face oposta da segunda estrutura (232), em que uma ou mais da segunda pluralidade de cabeças de máquinas (220a) são movíveis independentemente uma da outra ao longo do terceiro eixo (203), em que o aparelho define uma pluralidade da primeira estrutura (231) em arranjo adjacente, em que cada primeira estrutura (231) é independentemente movível em uma estrutura de base (235) ao longo do primeiro eixo (201).

13. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma da pluralidade de cabeças de máquinas (220) definir ainda uma ou mais de uma cabeça de distribuição de filamentos, uma cabeça de deposição de fita, uma cabeça de distribuição de pasta, uma cabeça de distribuição de líquido, ou uma ou mais de uma ferramenta de cura, uma ferramenta de condicionamento de material, uma ferramenta de corte de material, uma ferramenta de remoção de material ou uma ferramenta de vácuo, ou combinações das mesmas.

14. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais da pluralidade de cabeças de máquina (220) estar configurada para dispensar um material a partir de uma extremidade de trabalho (227) a uma ou mais taxas de fluxo, temperaturas e/ ou pressões independentemente de uma ou mais outras cabeças de máquina (225).

15. APARELHO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por uma ou mais da pluralidade de cabeças de máquinas (220) serem configuradas adicionalmente para depositar um de materiais variados, espessuras variadas ou formas de seção transversal variadas sobre a capa externa (56) do componente compósito (210).