BR112020009494A2

BR112020009494A2 - aparelho para fabricar um componente composto e método para fabricar um componente composto

Info

Publication number: BR112020009494A2
Application number: BR112020009494-3A
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: 2020-11-03
Also published as: CN111655466A; US20190152160A1; WO2019103835A2; US10773464B2; CA3082563A1; MX2020007155A; BR112020009494B1; EP3713751A2; CN111655466B; WO2019103835A3; EP3713751A4

Abstract

A presente invenção é direcionada a um aparelho e método para fabricar um componente composto. O aparelho inclui um molde no qual o componente composto 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 acoplada 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 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 móvel independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo. Um segundo conjunto de estrutura é móvel acima do molde ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou de ambos. O segundo conjunto de estrutura inclui um dispositivo de fixação. O dispositivo de fixação é afixado e liberado a partir de um revestimento externo para colocar e deslocar o revestimento externo no molde.

Description

“APARELHO PARA FABRICAR UM COMPONENTE COMPOSTO E MÉTODO PARA FABRICAR UM COMPONENTE COMPOSTO” CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere, de modo geral, a métodos e aparelhos para fabricar estruturas compostas. A presente invenção se refere mais especificamente a métodos e aparelhos para fabricar aerofólios compostos.

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 de rotor. As pás de rotor capturam a energia cinética do vento usando princípios conhecidos da folha. As pás de rotor transmitem a energia cinética na forma de energia rotacional, de modo a girar um eixo que acopla as pás de 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 pública.

[003] As pás de rotor geralmente incluem um invólucro lateral de sucção e um invólucro lateral de pressão tipicamente formados 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, os invólucros de pressão e sucção são relativamente leves e têm propriedades estruturais (por exemplo, rigidez, resistência ao empeno e força) que não são configuradas para suportar os momentos de flexão e outras cargas exercidas na pá de rotor durante a operação. Assim, para aumentar a rigidez, a resistência ao empeno e a força da pá de rotor, o invólucro do corpo é tipicamente reforçado usando um ou mais componentes estruturais (por exemplo, coroas de longarina (spar caps) opostas com uma rede de cisalhamento configurada entre elas) que encaixam as superfícies laterais de pressão e sucção internas das metades do invólucro.

[004] As coroas 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. O invólucro da pá de rotor é geralmente construído em torno das coroas de longarina da pá, empilhando camadas de tecidos de fibra em um molde de invólucro. As camadas são então tipicamente infundidas em conjunto, por exemplo, com uma resina termoendurecível. Por conseguinte, as pás de rotor convencionais geralmente têm uma configuração de painel imprensada. Como tal, a fabricação convencional de pás de grandes pás de rotor envolve altos custos de mão-de-obra, produção lenta e baixa utilização de ferramentas de molde caras. Além disso, os moldes de pá podem ser caros de personalizar.

[005] Assim, os métodos para a fabricação de pás de rotor podem incluir a formação das pás de rotor em segmentos. Os segmentos da pá podem então ser montados para formar a pá de rotor. Por exemplo, algumas pás de rotor modernas, tais como as pás descritas no Pedido de Patente US 14/753.137 depositado em 29 de junho de 2015 e intitulado “Modular Wind Turbine Rotor Blades and Methods of Assembling Same”, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade, 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] Em vista do exposto, a técnica está continuamente buscando métodos aprimorados para a fabricação de painéis de pás de rotor de turbina eólica com estruturas de grade impressas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[007] Aspectos 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.

[008] Um aspecto da presente invenção é direcionado a um aparelho para fabricar um componente composto. O aparelho inclui um molde no qual o componente composto 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 acoplada 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 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 móvel independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo. Um segundo conjunto de estrutura é móvel acima do molde ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou de ambos. O segundo conjunto de estrutura inclui um dispositivo de fixação. O dispositivo de fixação é afixado e liberado a partir de um revestimento externo para colocar e deslocar o revestimento externo no molde.

[009] Em uma forma de realização, o dispositivo de fixação é móvel ao longo do terceiro eixo para pelo menos acima do primeiro conjunto de estrutura. Em outra forma de realização, o dispositivo de fixação define uma ferramenta de vácuo configurada para afixar e liberar a partir do revestimento externo por meio de um vácuo aplicado ao revestimento externo.

[010] Ainda em outra forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina define uma cabeça frontal e uma cabeça traseira ao longo do primeiro eixo, correspondendo substancialmente a um comprimento do componente composto a ser impresso. Pelo menos um dentre o molde 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 composto a ser formado ao longo de uma primeira direção correspondente ao primeiro eixo. 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 composto a ser formado ao longo de uma segunda direção oposta à primeira direção.

[011] Ainda em outra forma de realização, a pluralidade de cabeças de máquina define uma cabeça frontal e uma cabeça traseira ao longo do primeiro eixo, correspondendo substancialmente a uma largura do componente composto a ser impresso. Pelo menos um dentre o molde ou a pluralidade de cabeças de máquina é móvel para dispor pelo menos a cabeça frontal ao longo do primeiro eixo na, ou além, da largura do componente composto a ser formado ao longo de uma primeira direção. 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 composto a ser formado ao longo de uma segunda direção oposta à primeira direção.

[012] A presente invenção é ainda direcionada a um método para fabricar um componente composto. O método inclui colocar um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra em um molde por meio de um dispositivo de fixação móvel ao longo de um ou mais dentre um primeiro eixo, um segundo eixo e um terceiro eixo; aplicar pressão no revestimento externo e no molde para selar pelo menos um perímetro do revestimento externo no molde; formar uma pluralidade de elementos de nervura que se cruzam em uma pluralidade de nós para formar pelo menos uma estrutura de grade de reforço tridimensional (3-D) em uma superfície interna do um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra, em que a estrutura de grade se liga ao um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra à medida que a estrutura de grade está sendo depositada; e aquecer pelo menos uma parte do revestimento externo reforçado com fibra até pelo menos um primeiro limiar de temperatura.

[013] Em uma forma de realização, o método inclui ainda aplicar, por meio do dispositivo de fixação, calor a pelo menos uma parte do revestimento externo reforçado com fibra. Em várias formas de realização, a aplicação de pressão no revestimento externo inclui puxar o revestimento externo no molde por meio de um vácuo aplicado através de uma superfície do molde, através do revestimento externo, ou ambos. Em uma forma de realização, a aplicação de pressão no revestimento externo inclui pressionar o revestimento externo no molde pelo menos ao longo do terceiro eixo por meio do dispositivo de fixação.

[014] Em uma forma de realização do método, a pluralidade de estruturas de nervura inclui, pelo menos, uma primeira estrutura de nervura que se estende em uma primeira direção e uma segunda estrutura de nervura que se estende em uma segunda direção diferente, em que pelo menos um dentre o primeiro elemento de nervura ou o segundo elemento de nervura possui uma altura variável ao longo de um comprimento do mesmo.

[015] Em outra forma de realização, a formação da pluralidade de elementos de nervura inclui imprimir e depositar a estrutura de grade por meio de uma ferramenta de deposição de material.

[016] Em ainda outra forma de realização, a formação da pluralidade de elementos de nervura inclui a aplicação de uma fita de fibra composta na superfície interna do revestimento externo por meio de uma ferramenta de deposição de fita.

[017] Em uma forma de realização, o método inclui ainda transladar, por meio de um primeiro conjunto de estrutura, uma pluralidade de cabeças de máquina ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou do terceiro eixo próximo ao revestimento externo.

[018] Em outra forma de realização, o método inclui ainda transladar, por meio de um segundo conjunto de estrutura, o dispositivo de fixação ao longo do primeiro eixo, do segundo eixo ou do terceiro eixo.

[019] Em ainda outra forma de realização do método, a formação da pluralidade de estruturas de nervura é por meio de uma pluralidade de cabeças de máquina dispostas ao longo de pelo menos um dentre o primeiro eixo ou o segundo eixo, e em que pelo menos uma dentre a pluralidade de cabeças de máquina é móvel independentemente ao longo do terceiro eixo.

[020] Ainda em outra forma de realização do método, o primeiro limiar de temperatura corresponde a uma temperatura pelo menos aproximadamente entre uma temperatura de transição vítrea e uma temperatura de fusão de uma resina no revestimento externo.

[021] Outro aspecto da presente invenção é direcionado a um método para fabricar uma pluralidade de componentes compostos. O método inclui colocar um primeiro revestimento externo reforçado com fibra em um primeiro molde por meio de um dispositivo de fixação móvel ao longo de um ou mais dentre um primeiro eixo, um segundo eixo e um terceiro eixo; aplicar pressão no primeiro revestimento externo e no primeiro molde para selar pelo menos um perímetro do primeiro revestimento externo no primeiro molde; formar uma pluralidade de elementos de nervura que se cruzam em uma pluralidade de nós para formar pelo menos uma estrutura de grade de reforço tridimensional (3-D) em uma superfície interna do um ou mais primeiros revestimentos externos reforçados com fibra, em que a estrutura de grade se liga ao um ou mais primeiros revestimentos externos reforçados com fibra à medida que a estrutura de grade está sendo depositada; aquecer pelo menos uma parte do primeiro revestimento externo reforçado com fibra até pelo menos um primeiro limiar de temperatura; colocar um segundo revestimento externo reforçado com fibra em um segundo molde por meio do dispositivo de fixação, em que o segundo molde é disposto adjacente ao primeiro molde; aquecer pelo menos uma parte do segundo revestimento externo reforçado com fibra até pelo menos um primeiro limiar de temperatura; aplicar pressão no segundo revestimento externo e no segundo molde para selar pelo menos um perímetro do segundo revestimento externo no segundo molde; formar uma pluralidade de elementos de nervura que se cruzam em uma pluralidade de nós para formar pelo menos uma estrutura de grade de reforço tridimensional (3-D) em uma superfície interna do um ou mais segundos revestimentos externos reforçados com fibra, em que a estrutura de grade se liga ao um ou mais segundos revestimentos externos reforçados com fibra à medida que a estrutura de grade está sendo depositada; e remover o primeiro revestimento externo do primeiro molde por meio do dispositivo de fixação.

[022] Em uma forma de realização, o método inclui ainda aplicar, por meio do dispositivo de fixação, calor a pelo menos uma parte do segundo revestimento externo reforçado com fibra. Em outra forma de realização, o método inclui ainda transladar, por meio de um primeiro conjunto de estrutura, uma pluralidade de cabeças de máquina ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo, o segundo eixo ou o terceiro eixo próximo ao primeiro revestimento externo; e transladar, por meio de um segundo conjunto de estrutura, o dispositivo de fixação ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo, o segundo eixo ou o terceiro eixo próximo ao segundo molde, quando a pluralidade de cabeças de máquina estiver próxima ao primeiro revestimento externo no primeiro molde. Ainda em outra forma de realização, o método inclui ainda transladar, por meio de um primeiro conjunto de estrutura, uma pluralidade de cabeças de máquina ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo, o segundo eixo ou o terceiro eixo próximo ao segundo revestimento externo; e transladar, por meio de um segundo conjunto de estrutura, o dispositivo de fixação ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo, o segundo eixo ou o terceiro eixo próximo ao primeiro molde quando a pluralidade de cabeças de máquina estiver próxima ao segundo revestimento externo no segundo molde.

[023] Estas e outras características, aspectos 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

[024] Uma divulgação completa e capacitante da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, direcionada a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, o qual 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 um aspecto da presente invenção; A Figura 2 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um componente composto de acordo com um aspecto da presente invenção; A Figura 3 ilustra uma vista explodida do componente composto da Figura 2; A Figura 4 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um segmento da borda de ataque de um componente composto de acordo com um aspecto da presente invenção; A Figura 5 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um segmento da borda de fuga de um componente composto de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 6 ilustra uma vista em seção transversal do componente composto da Figura 2 de acordo com um aspecto da presente invenção, ao longo da linha 6-6;

A Figura 7 ilustra uma vista em seção transversal do componente composto da Figura 2 de acordo com um aspecto 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 composto, tal como o componente composto ilustrado de modo geral nas Figuras 2-7;

A Figura 8B ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um aparelho para fabricar um componente composto, tal como o componente composto ilustrado de modo geral nas Figuras 2-7;

A Figura 8C ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um aparelho para fabricar um componente composto, tal como o componente composto ilustrado de modo geral nas Figuras 2-7;

A Figura 8D ilustra uma vista em perspectiva da forma de realização fornecida de modo geral na Figura 8C, em uma posição aberta do aparelho para fabricar um componente composto;

A Figura 8E ilustra uma vista lateral de uma parte de uma forma de realização do aparelho fornecida de modo geral em relação às Figuras 8A-

8F;

A Figura 8F ilustra uma vista em perspectiva das formas de realização do aparelho fornecidas de modo geral 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 composto, tal como o componente composto ilustrado de modo geral nas Figuras 2-7;

A Figura 9B ilustra uma vista em perspectiva de outra forma de realização de um aparelho para fabricar um componente composto, tal como o componente composto ilustrado de modo geral nas Figuras 2-7;

A Figura 10 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um molde de um componente composto, ilustrando particularmente um revestimento externo colocado no molde com uma pluralidade de estruturas de grade impressas ao mesmo;

A Figura 11 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 12 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente composto com um aparelho para fabricar o componente composto posicionado acima do molde para imprimir uma estrutura de grade ao mesmo de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 13 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente composto com um aparelho para fabricar um componente composto posicionado acima do molde e imprimindo um esboço de uma estrutura de grade ao mesmo de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 14 ilustra uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um molde de um componente composto com um aparelho para fabricar um componente composto posicionado acima do molde e imprimindo um esboço de uma estrutura de grade ao mesmo de acordo com um aspecto 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 um aspecto 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 um aspecto da presente invenção;

A Figura 17 ilustra uma vista superior de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto da presente invenção;

A Figura 18 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um primeiro elemento de nervura e cruzando os segundos elementos de nervura de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto 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 um aspecto da presente invenção;

A Figura 20 ilustra uma vista superior de uma forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto da presente invenção,

ilustrando particularmente elementos de nervura 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 um aspecto da presente invenção, particularmente ilustrando elementos de nervura 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 empeno (eixo y) versus razão em peso (eixo x) de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto 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 um aspecto 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 um aspecto 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 um aspecto 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 de grade aos revestimentos externos do componente composto;

A Figura 26 ilustra uma vista superior de outra forma de realização de uma estrutura de grade de acordo com um aspecto da presente invenção, ilustrando particularmente características adicionais impressas na estrutura de grade;

A Figura 27 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um componente composto que tem uma estrutura de grade impressa disposta no mesmo de acordo com um aspecto da presente invenção, particularmente ilustrando características de alinhamento impressas na estrutura de grade para receber as coroas de longarina e rede de cisalhamento;

A Figura 28 ilustra uma vista em seção transversal parcial do componente composto da Figura 25, particularmente ilustrando características adicionais impressas na estrutura de grade para controlar o aperto do adesivo;

A Figura 29 ilustra uma vista em seção transversal de uma forma de realização de um componente composto que possui estruturas de grade impressas dispostas no mesmo de acordo com um aspecto 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 um aspecto 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 composto de acordo com um aspecto da presente invenção, ilustrando particularmente uma pluralidade de estruturas de grade impressas nas superfícies internas do painel da pá de rotor; e A Figura 32 ilustra uma vista em seção transversal parcial da borda de ataque do componente composto da Figura 29, ilustrando particularmente uma pluralidade de lacunas adesivas.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[025] Será feita agora referência em detalhe às formas de realização da invenção, um ou mais exemplos das quais são ilustrados nas figuras. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não limitando a invenção. De fato, será evidente para um técnico no assunto que podem ser feitas várias modificações e variações na presente invenção sem se afastar do escopo ou sentido da invenção. Por exemplo, características ilustradas ou descritas como parte de uma forma de realização podem ser utilizadas com outra forma de realização para produzir ainda outra forma de realização. Assim, pretende-se que a presente invenção abranja tais modificações e variações como estando dentro do escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.

[026] De modo geral, a presente invenção é direcionada a um aparelho e método para fabricar um componente composto, incluindo estruturas dos mesmos, utilizando deposição automatizada de materiais por meio de tecnologias tais como impressão 3D, fabricação aditiva, deposição de fibra ou deposição de fita automatizadas, bem como outras técnicas que utilizam o controle CNC e vários graus de liberdade para depositar material. O aparelho inclui, de modo geral, um molde no qual o componente composto 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 máquina 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 móvel independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo.

[027] As formas de realização do aparelho e do método mostrados e descritos neste documento podem melhorar a eficiência do tempo de ciclo de fabricação, tal como permitindo um movimento relativamente simples em zigue-zague, sinusoidal ou ortogonal para depositar estruturas de componentes compostos, como em um painel da pá de 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 fornecer a capacidade de personalizar facilmente estruturas de componentes compostos com 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 ao empeno de painéis imprensados existentes para componentes compostos. Mais especificamente, os componentes compostos que definem as pás de rotor exemplificativas e seus componentes, fornecidos de modo geral na presente invenção, podem ser mais facilmente personalizados com base na resistência local ao empeno necessária. Ainda outras vantagens incluem a capacidade de dobrar local e temporariamente para reduzir cargas e/ou ajustar a frequência ressonante das pás de rotor para evitar frequências problemáticas. Além disso, as estruturas descritas neste documento permitem o acoplamento flexão-torção do componente composto, como a definição de uma pá de rotor. Além disso, métodos aprimorados de fabricação e tempo de ciclo de fabricação aprimorado associado a eles, para as estruturas de componentes compostos personalizadas aprimoradas, podem, assim, possibilitar a produção e a disponibilidade econômicas de componentes compostos, incluindo, mas não limitado às pás de rotor descritas neste documento, tal como através de um nível mais alto de automação, produção mais rápida e custos de ferramentas reduzidos e/ou maior utilização de ferramentas. Além disso, os componentes compostos da presente invenção podem não exigir adesivos, especialmente aqueles produzidos com materiais termoplásticos, eliminando desse modo custos, problemas de qualidade e peso extra associado à pasta de ligação.

[028] 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 de 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 apenas para fins ilustrativos para colocar a presente invenção em um campo de uso exemplificativo. Deve ser notado 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 composto, como qualquer aplicação com pás de rotor. Além disso, os métodos aqui descritos também podem se aplicar à fabricação de qualquer componente composto 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 composto que se beneficie da impressão ou colocação de uma estrutura em um revestimento colocado em um molde, que pode incluir, mas não está limitado a, antes que os revestimentos esfriem, de modo a aproveitar o calor dos revestimentos, fornecer uma ligação adequada entre a estrutura impressa e os revestimentos. Como tal, a necessidade de adesivo adicional ou cura adicional é eliminada.

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

[030] Os componentes e/ou materiais da pá de rotor termoplásticos, como aqui descritos, geralmente abrangem um material plástico ou polímero que é de natureza reversível. Por exemplo, os materiais termoplásticos normalmente se tornam maleáveis 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, materiais termoplásticos amorfos exemplificativos podem incluir poliestireno, acrilonitrila butadieno estireno (ABS), poli metil metacrilato (PMMA), polietileno tereftalato modificado com glicol (PET-G), policarbonato, acetato de polivinil, poliamida amorfa, cloretos de polivinil (PVC), cloreto de polivinilideno, poliuretano ou qualquer outro material termoplástico amorfo adequado. Além disso, materiais termoplásticos semicristalinos exemplificativos podem geralmente incluir, mas não estão limitados a poliolefinas, poliamidas, fluropolímeros, acrilato de etil- metil, poliésteres, policarbonatos e/ ou acetais. Mais especificamente, materiais termoplásticos semicristalinos exemplificativos podem incluir polibutileno tereftalato (PBT), polietileno tereftalato (PET), polipropileno, sulfeto de polifenila, polietileno, poliamida (náilon), poliéter-cetona ou qualquer outro material termoplástico semicristalino adequado.

[031] Além disso, os componentes e/ou materiais termoendurecíveis 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 remodelados 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.

[032] 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 cerâmicas, 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, da região ou localização do componente de pá na pá de rotor (16) e/ou da soldabilidade desejada do componente.

[033] Mais especificamente, como mostrado, a estrutura de 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 da pá pré-formada (22), uma ou mais uma ou mais coroas de longarina contínuas (48, 50, 51, 53), uma ou mais redes de cisalhamento (35) (Figuras 6-7), um componente estrutural adicional (52) preso à seção de raiz da pá (20) e/ou qualquer outro componente estrutural adequado da pá de 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 de 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 de rotor (16) também define uma largura ou corda (25) que é igual ao comprimento total entre uma borda de ataque (24) da pá de rotor (16) e uma borda de fuga (26) da pá de rotor (16). Como é geralmente entendido, a largura ou corda (25) pode geralmente variar em comprimento em relação ao comprimento ou extensão (23), quando a pá de rotor (16) se estende da seção de raiz da pá (20) até a seção de ponta da pá (22).

[034] Referindo-se particularmente às Figuras 2-4, qualquer número de segmentos de pá (21) ou painéis com qualquer tamanho e/ou forma adequados pode ser geralmente disposto entre a seção de raiz da pá (20) e a seção de ponta da pá (22) ao longo de um eixo longitudinal (27) em uma direção geralmente em sentido de extensão. Assim, os segmentos de pá (21) geralmente servem como revestimento/ cobertura externa da pá de 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 parte de segmento de pá da pá (16) pode incluir qualquer combinação dos segmentos descritos neste documento e não está limitada à forma de realização como representado. 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 de 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.

[035] Mais especificamente, como mostrado na Figura 4, os segmentos da borda de ataque (40) podem ter uma superfície lateral de pressão de avanço (28) e uma superfície lateral de sucção de avanço (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 de avanço (28) do segmento da borda de ataque (40) e a superfície lateral de pressão traseira (32) do segmento da borda de fuga (42) geralmente definem uma superfície lateral de pressão da pá de rotor (16). Da mesma forma, a superfície lateral de sucção de avanço (30) do segmento da borda de ataque (40) e a superfície lateral de sucção traseira (34) do segmento da borda de fuga (42) geralmente definem uma superfície lateral de sucção da pá de rotor (16). Além disso, como particularmente mostrado na Figura 6, o(s) segmento(s) da borda de ataque (40) e o(s) segmento(s) da borda de fuga (42) podem ser unidos em uma junção lateral de pressão (36) e uma junção lateral de sucção (38). Por exemplo, os segmentos de pá (40, 42) podem ser configurados para se sobreporem na junção lateral de pressão (36) e/ou na junção lateral de sucção (38). Além disso, como mostrado na Figura 2, os segmentos de pá adjacentes (21) podem ser configurados para se sobreporem em uma junção (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 junções (36, 38, 54), que será discutido em mais detalhes aqui. Alternativamente, em certas formas de realização, os vários segmentos da pá de rotor (16) podem ser fixados juntos por meio de um adesivo (ou prendedores mecânicos) configurado entre os segmentos da borda de ataque e de fuga sobrepostos (40, 42) e/ou os segmentos da borda de ataque ou de fuga adjacentes sobrepostos (40, 42).

[036] Em formas de realização específicas, como mostrado nas Figuras 2-3 e 6-7, a seção de raiz da pá (20) pode incluir uma ou mais coroas 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 patente US 14/753.155, depositado em 29 de junho de 2015, intitulado “Blade Root Section for a Modular Rotor Blade and Method of Manufacturing Same”, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

[037] Da mesma forma, a seção de ponta da pá (22) pode incluir uma ou mais coroas de longarina que se estendem longitudinalmente (51, 53)

infundidas com a mesma. Mais especificamente, como mostrado, as coroas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser configuradas para serem encaixadas contra superfícies internas opostas dos segmentos da pá (21) da pá de rotor (16). Além disso, as coroas de longarina (48, 50) da raiz da pá podem ser configuradas para alinhar com as coroas de longarina (51, 53) da ponta da pá.

Assim, as coroas de longarina (48, 50, 51, 53) podem geralmente ser projetadas para controlar as tensões de flexão e/ou outras cargas que atuam na pá de rotor (16) em uma direção geralmente em sentido de extensão (uma direção paralela ao comprimento ou extensão (23) da pá de rotor (16)) durante a operação de uma turbina eólica (10). Além disso, as coroas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser projetadas para suportar a compressão em sentido de extensão que ocorre durante a operação da turbina eólica (10). Além disso, a(s) coroa(s) de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser configurados para se estenderem a partir da seção de raiz da pá (20) para a seção de ponta da pá (22) ou uma parte das mesmas. 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 coroas de longarina (48, 50, 51, 53).

[038] Além disso, as coroas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser construídas com qualquer material adequado, por exemplo, um material termoplástico ou termoendurecível ou combinações dos mesmos. Além disso, as coroas de longarina (48, 50, 51, 53) podem ser pultrudadas a partir de resinas termoplásticas ou termoendurecíveis. Conforme aqui utilizado, os termos “pultrudado”, “pultrusões” ou similares geralmente abrangem materiais reforçados (por exemplo, fibras ou fios trançados ou tecidos) 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 pultrudados é tipicamente caracterizado por um processo contínuo de materiais compósitos que produz peças compostas com uma seção transversal constante. Assim, os materiais compósitos pré-curados podem incluir pultrusões construídas de materiais termoendurecíveis ou termoplásticos reforçados. Além disso, as coroas 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 fiações preliminares (rovings), que geralmente englobam feixes longos e estreitos de fibras que não são combinadas até serem unidas por uma resina curada.

[039] Com referência às Figuras 6-7, uma ou mais redes de cisalhamento (35) podem ser configuradas entre a uma ou mais coroas de longarina (48, 50, 51, 53). Mais particularmente, a(s) rede(s) de cisalhamento (35) podem ser configuradas para aumentar a rigidez na seção de raiz da pá (20) e/ou na seção de ponta da pá (22). Além disso, as redes de cisalhamento (35) podem ser configuradas para fechar a seção de raiz da pá (20).

[040] Além disso, como mostrado nas Figuras 2 e 3, o componente estrutural adicional (52) pode ser fixado à seção de raiz da pá (20) e se estender em uma direção geralmente em sentido de extensão, de modo a fornecer suporte adicional à pá de rotor (16). Por exemplo, o componente estrutural (52) pode ser configurado de acordo com o pedido US 14/753.150, depositado em 29 de junho de 2015, intitulado “Structural Component for a Modular Rotor Blade”, que é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

Mais especificamente, o componente estrutural (52) pode estender 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 de rotor (16), bem como uma estrutura de montagem opcional para os vários segmentos de pá (21), como aqui descrito. Por exemplo, em certas formas de realização, o componente estrutural (52) pode ser fixado à seção de raiz da pá (20) e pode estender uma distância em sentido de extensão predeterminada, de modo que os segmentos da borda de ataque e/ou de fuga (40, 42) possam ser montados nela.

[041] Com referência 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 compostos (210), tais como painéis de pás de rotor (21) que possuem pelo menos uma estrutura de grade de reforço impressa (62) formada via impressão 3D (por exemplo, segmentos de pá ilustrados em relação às Figuras 2-7). Como tal, em certas formas de realização, o componente composto (210) pode incluir o painel da pá de rotor (21), incluindo ainda uma superfície lateral de pressão, uma superfície lateral de sucção, um segmento da borda de fuga, um segmento da borda de ataque ou 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 compostos (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 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.

[042] Com referência agora às Figuras 8A-8F, um aparelho (200) para a fabricação de um componente composto (205) é fornecido de modo geral. O componente composto (210) pode geralmente definir toda ou parte da pá de rotor (16) ou do painel da pá de rotor (21), tal como descrito em relação às Figuras 2-7. O aparelho (200) inclui um molde (58) no qual o componente composto (210) é formado. O molde (58) é disposto dentro de uma grade (205) definida por um primeiro eixo (201) e um segundo eixo (202) geralmente perpendicular ao primeiro eixo (201). Uma pluralidade de cabeças de máquina (220) disposta 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, são móveis ao longo do primeiro eixo (201) e do segundo eixo (202). Cada cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é móvel independentemente uma da outra ao longo de um terceiro eixo (203).

[043] Na forma de realização fornecida de modo geral 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 composto (210), tal como formas de realização da pá de rotor (16) ou do painel da pá de rotor (21) descrito em relação às Figuras 2-7. Por exemplo, o primeiro eixo (201) pode ser substancialmente paralelo à extensão (23) (Figura 2) do painel da pá de rotor (21). Em uma forma de realização, o primeiro eixo (201) é aproximadamente paralelo, mais ou menos 10%, do primeiro eixo (201).

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

[045] 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 o 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) está disposta ao longo do primeiro eixo (201) pelo menos aproximadamente 50% ou mais do comprimento (23) do componente composto (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 composto (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 do comprimento (23) do componente composto (210) a ser formado pelo aparelho (200). Nas formas de realização (por exemplo, Figura 8A), a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode estender pelo menos todo o comprimento ou extensão (23), ou mais, do molde (58) ou componente composto (210) a ser formado.

[046] Na forma de realização fornecida de modo geral nas Figuras 8A a 8D, pelo menos o molde (58) ou a pluralidade de cabeças de máquina (220) é móvel 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 composto (210) ao longo de uma primeira direção (211). Além disso, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, são móveis para dispor pelo menos a cabeça traseira (222) ao longo do primeiro eixo (201) além do comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do componente composto (210) (por exemplo, definindo o painel da pá de rotor (21)) ao longo de uma segunda direção (212)

oposta à primeira direção (211).

[047] Com referência agora à forma de realização fornecida de modo geral na Figura 8B, pelo menos uma parte do primeiro conjunto de estrutura (230) pode ser móvel ao longo do segundo eixo (202) maior que a largura ou corda (25) do componente composto (210), tal como definindo o painel da pá de rotor (21). Por exemplo, a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode ser móvel mais que a largura ou corda (25) de um primeiro componente composto (213). A pluralidade de cabeças de máquina (220) pode ser disposta sobre um segundo componente composto (214) disposto adjacente ao primeiro componente composto (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 nervura (64) (Figuras 10-32) o segundo componente composto (214) enquanto as estruturas de nervura (64) no primeiro componente composto (213) solidificam ou curam sobre o revestimento externo (56). Em várias formas de realização, uma segunda estrutura (232) do primeiro conjunto de estrutura (230) é móvel para colocar, posicionar ou de outra forma dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) pelo menos igual ou superior à largura ou corda (25) do componente composto (210).

[048] Com referência agora à forma de realização fornecida de modo geral 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 parte do primeiro conjunto de estrutura (230), como fornecer suporte estrutural à pluralidade de cabeças de máquina (220). Por exemplo, o elemento de suporte (236) pode mitigar a curvatura ou o amolecimento da pluralidade de cabeças de máquina (220) através do arranjo adjacente em sentido de extensão. O elemento de suporte (236) pode geralmente particionar a pluralidade de cabeças de máquina (236) em uma pluralidade da pluralidade de cabeças de máquina (236), tais como cada uma delas são suportadas em uma segunda estrutura separada ou independentemente móvel (232), como melhor descrito a seguir.

[049] Com referência agora às Figuras 8A-8E, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode incluir uma primeira estrutura (231) móvel 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 articulação ou movimento ao longo do primeiro eixo (201). A estrutura de base (235) pode geralmente definir um conjunto de trilhos, estrutura de esteira, deslizamento, veículo guiado automatizado (AGV) ou outra configuração que permita que a primeira estrutura (231) se mova ao longo do primeiro eixo (201). Na forma de realização fornecida de modo geral na Figura 8A, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é acoplada de maneira móvel à segunda estrutura (232), de modo que a pluralidade de cabeças de máquina (220) seja móvel de modo geral em harmonia 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 móvel ao longo do segundo eixo (202), como para 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 composto (210). Ainda, a segunda estrutura (232) pode ser móvel ao longo do segundo eixo (202), como para dispor a pluralidade de cabeças de máquina (220) próximas ao segundo componente composto (214) (por exemplo, verticalmente sobre o segundo componente composto (214) ao longo do terceiro eixo (203)).

[050] 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 de rotor (21). Como tal, cada cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) é móvel 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 de rotor (21).

[051] Com referência agora às formas de realização fornecidas de modo geral 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 móvel independentemente na estrutura de base (235). Por exemplo, cada primeira estrutura (231) pode ser móvel de maneira independente ao longo do primeiro eixo (201). Em várias formas de realização, cada primeira estrutura (231) pode ser móvel 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)).

[052] Como outro exemplo, em referência à forma de realização fornecida de modo geral nas Figuras 8C e 8D, a primeira estrutura (231) pode deslocar-se ainda mais ao longo do primeiro eixo (201), como para fornecer folga vertical ao longo do terceiro eixo (203) em relação a um ou mais dos componentes compostos (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) está ligada 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 compostos (210), tal como representado de modo geral na primeira estrutura (231b) na Figura 8D.

[053] Por exemplo, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode deslocar, transladar ou, de outro modo, mover-se para aplicar o revestimento externo (56) no molde (58) e para remover o componente composto (210), tal como o painel da pá de rotor (21) do molde (58), pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203). Como outro exemplo, uma ou mais da primeira estrutura (231) do primeiro conjunto de estrutura (230), como a primeira estrutura (231a) representada 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, formas de realização exemplificativas adicionais do aparelho (200) são fornecidas de modo geral. As formas de realização fornecidas de modo geral 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 fornecidas de modo geral nas Figuras 9A e 9B, o primeiro eixo (201) pode geralmente corresponder a uma largura ou corda (25) (Figura 2) do componente composto (210) e o segundo eixo (202) pode geralmente corresponder a um comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do componente composto (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 de rotor (21). O segundo eixo (202) é substancialmente paralelo a pelo menos um comprimento ou extensão (23) (Figura 2) do painel da pá de rotor (21). Em uma forma de realização, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, é móvel 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 de rotor (21) ao longo da primeira direção (211).

[054] Na forma de realização fornecida de modo geral nas Figuras 9A e 9B, o molde (58), a pluralidade de cabeças de máquina (220), ou ambos, são móveis 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 de 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 de rotor (21) para depositar materiais para uma ou mais estruturas do painel da pá de rotor (21), como descrito em relação às Figuras 2-7. Ainda, a pluralidade de cabeças de máquina (220) é móvel para fornecer folga vertical sobre o molde (58), o painel da pá de rotor (21) ou ambos para permitir o acesso ao molde (58) e/ ou ao painel da pá de rotor (21) pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203).

[055] Com referência ainda às formas de realização exemplificativas fornecidas de modo geral 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 máquina (220). Por exemplo, referindo-se mais especificamente à forma de realização fornecida de modo geral 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 sobre o 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 composto (210) (por exemplo, uma estrutura de grade (62) do painel da pá de 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.

[056] Em várias formas de realização, o aparelho (200), tal como na segunda estrutura (232), na pluralidade de cabeças de máquina (220), ou em ambos, 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 máquina (225) em um ângulo em relação à grade (205) entre aproximadamente 0 graus e aproximadamente 175 graus.

[057] 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 perpendicular ao quarto eixo (204) e ao segundo eixo (202). O quinto eixo (206) é ainda geralmente definido através de cada cabeça de máquina (225), como para definir um eixo de linha central da cabeça de máquina, como representado de modo geral na Figura 8A Em uma forma de realização, a cabeça de máquina (225) pode girar aproximadamente 360 graus ao redor do quinto eixo (206). Mais especificamente, a extremidade de trabalho (227) de cada cabeça de máquina (225) pode girar aproximadamente 360 graus ao redor do quinto eixo (206).

[058] Referindo-se novamente à Figura 8A, cada cabeça de máquina (225) pode definir o eixo de linha central da cabeça de máquina (226)

pelo menos parcialmente ao longo do terceiro eixo (203). Cada par adjacente de eixos de linha central (226, 226a) pode definir uma distância (224) correspondente a um espaçamento desejado de uma estrutura do componente composto (210) a ser formado no 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).

[059] 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, 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 composto (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 ainda mais a estrutura.

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

[061] 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.

[062] 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 modificado através de instruções no controlador (por exemplo, controle numérico computadorizado) do aparelho (200) enquanto 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.

[063] Com referência à Figura 8E, em outra forma de realização, o aparelho (200) define ainda uma segunda pluralidade de cabeças de máquina (220a) adjacente à pluralidade de cabeças de máquina (220) acoplada 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 móvel independentemente ao longo do terceiro eixo (203) em relação à pluralidade de cabeças de máquina (220). Ainda, cada cabeça de máquina (225) pode ser móvel independentemente ao longo do terceiro eixo (203) em relação a outra cabeça de máquina (225).

[064] Em várias formas de realização, como fornecido de modo geral na Figura 8E, duas ou mais das cabeças de máquina (225) podem operar juntas para imprimir ou depositar um material, fluido ou ambos, no molde (58).

Por exemplo, a cabeça de máquina (225) da pluralidade de cabeças de máquina (220) pode depositar ou extrudar um primeiro material de resina para formar uma estrutura de grade (62) do componente composto (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, tal como ar, gás inerte ou fluido líquido, para limpar 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 para auxiliar a cura do material de resina depositado na superfície. Em ainda outra forma de realização, a cabeça de máquina (225) pode definir uma ferramenta de preparação de superfície, tal como uma ferramenta de abrasão, ferramenta de remoção de rebarba ou ferramenta de limpeza.

[065] Com referência agora às Figuras 9A e 9B, formas de realização adicionais do aparelho (200) são fornecidas de modo geral. As formas de realização fornecidas de modo geral em relação às Figuras 9A e 9B são configurados 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 composto (210) (por exemplo, o painel da pá de rotor (21)). O segundo eixo (202) é ainda definido substancialmente paralelo ao comprimento ou extensão (23) do componente composto (210). A pluralidade de cabeças de máquina (220) está em arranjo adjacente ao longo do primeiro eixo (201), como para se estender de modo geral ao longo da largura ou corda (25) do componente composto (210).

[066] Ainda com referência às Figuras 9A e 9B, o primeiro conjunto de estrutura (230) pode incluir, de modo geral, 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 independentemente móvel ao longo do segundo eixo (202) (por exemplo, ao longo do comprimento ou extensão (23) do painel da pá de rotor (21)), tal como representado de modo geral na Figura 9B. Além disso, a pluralidade de cabeças de máquina (220) acoplada a cada segunda estrutura (232) pode ser, cada uma, independentemente móvel ao longo do primeiro eixo (201) (por exemplo, ao longo da largura ou corda (25) do painel da pá de rotor (21)). Com referência agora à Figura 9B, uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina (220) acoplada a cada segunda estrutura (232) pode ser movida para longe do molde (58) ou componente composto (210), como para 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), do revestimento externo (56), ou de ambos, como descrito em relação às Figuras 8A-8F.

[067] 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 composto (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 da largura (25) do componente composto (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 composto (210) a ser formado pelo aparelho (200). Em outras formas de realização (por exemplo, Figura 9A), a pluralidade de cabeças de máquina (220) pode estender pelo menos a totalidade da largura ou corda (25), ou mais, do molde (58) ou componente composto (210) a ser formado.

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

[069] Com referência ainda às formas de realização fornecidas de modo geral nas Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B, o aparelho (200) pode ainda incluir um controlador configurado para controlar a operação do aparelho

(200). O controlador, a pluralidade de cabeças de máquina (220) e o primeiro conjunto de estrutura (230) podem definir juntos um dispositivo de controle numérico computadorizado (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) podem definir uma ferramenta de deposição de material que define pelo menos um ou mais dentre 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 um ou mais dentre uma ferramenta de cura, uma ferramenta de condicionamento de material ou uma ferramenta de vácuo. Pelo menos uma ou mais dentre a pluralidade de cabeças de máquina (220) está configurada para dispensar um material a partir 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). Ainda, 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 remoção de rebarba ou outra ferramenta de abrasão, tal como uma cabeça de máquina retificadora. 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.

[070] 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 pelo um ou mais processadores, fazem com que o 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 filamentos 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 a partir do controlador e para/a partir 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).

[071] A presente invenção é ainda direcionada a métodos para a fabricação de componentes compostos (210) possuindo pelo menos uma estrutura de grade de reforço impressa (62) formada via impressão 3D ou estrutura de grade de reforço de deposição de fita composta (62) ou combinações das mesmas. Como tal, em certas formas de realização, a estrutura composta (210) pode definir o painel da pá de rotor (21), tal como descrito em relação às Figuras 2-7. O painel da pá de rotor (21) pode incluir uma superfície lateral de pressão, uma superfície lateral de sucção, um segmento da borda de fuga, um segmento da borda de ataque ou 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, 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 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.

[072] Com referência agora à Figura 8F, a forma de realização do aparelho (200), fornecido de modo geral, 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 pelo menos parcialmente ao longo do segundo eixo (202). Um terceiro elemento de eixo extensível (243) é acoplado à segunda estrutura de eixo (242). Um dispositivo de fixação (245) é acoplado ao terceiro elemento de eixo (243). O dispositivo de fixação (245) é configurado para acoplar ao revestimento externo (56), ao molde (58), ou ambos, para movimento ou translação para a grade (205) verticalmente sob a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo (201), o segundo eixo (202) ou o terceiro eixo (203).

[073] Em várias formas de realização, o dispositivo de fixação (245) é configurado para afixar e liberar a partir de um revestimento externo (56) para colocar ou remover do molde (58) na grade (205). Em uma forma de realização, o dispositivo de fixação (245) define uma ferramenta de vácuo/ pressão. Por exemplo, o dispositivo de fixação (245) pode aplicar um vácuo contra o revestimento externo (56), de modo a gerar uma força de sucção que afixa o revestimento externo (56) no dispositivo de fixação (245). O segundo conjunto de estrutura (240) translada o dispositivo de fixação (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 o revestimento externo

(56) no molde (58). O dispositivo de fixação (245) pode descontinuar ainda o vácuo para liberar o revestimento externo (56) no molde (58). Em várias formas de realização, o dispositivo de fixação (245) pode ainda aplicar um vácuo através do revestimento externo (56), tal como através de uma ou mais aberturas, para gerar uma força de sucção puxando o revestimento externo (56) para o molde (58). O dispositivo de fixação (245) pode ainda aplicar uma pressão, tal como uma força de ar ou gás inerte, ou pressione o revestimento externo (56), tal como estendendo o terceiro elemento de eixo (243) em direção ao molde (58) ao longo do terceiro eixo (203). Por exemplo, a aplicação de pressão no revestimento externo (56) e no molde (58) sela pelo menos um perímetro do revestimento externo (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 o revestimento externo (56) para o molde (58).

[074] Em uma forma de realização, o dispositivo de fixação (245) pode ainda aplicar energia térmica (por exemplo, calor) a pelo menos uma parte do revestimento externo (56), de modo a permitir que o revestimento externo (56) se ajuste pelo menos substancialmente a um contorno do molde (58). Por exemplo, o aquecimento de pelo menos uma parte do revestimento externo reforçado com fibra (56) pode incluir, de modo geral, o aquecimento de pelo menos uma parte do revestimento externo (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 do revestimento externo reforçado com fibra (56).

[075] Em várias formas de realização, a aplicação de energia térmica no revestimento externo (56) através do dispositivo de fixação (245) pode ocorrer antes da aplicação de pressão ou vácuo no revestimento externo

(56) para afixar no molde (58). Em outras formas de realização, a aplicação de energia térmica no revestimento externo (56) pode ocorrer pelo menos aproximadamente simultaneamente ao aplicar pressão ou vácuo no revestimento externo (56) para afixar ao molde (58). Em ainda outras formas de realização, a aplicação de energia térmica ao revestimento externo (56) pode ocorrer após a aplicação de pressão ou vácuo ao revestimento externo (56) para afixar o revestimento externo (56) ao molde (58).

[076] Outra forma de realização do método de fabricação do componente composto (210) inclui a fabricação de uma pluralidade de componentes compostos (210). O método inclui as etapas descritas de modo geral acima em relação às Figuras 8A-8F e Figuras 9A-9B. O método pode ainda incluir a colocação de um segundo revestimento externo reforçado com fibra (56a) em um segundo molde (58a) através do dispositivo de fixação (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 mostrado e descrito de modo geral em relação às Figuras 8C, 8D e 8F.

[077] O método inclui de modo geral o aquecimento de pelo menos uma parte do segundo revestimento externo reforçado com fibra (56a) a pelo menos um primeiro limiar de temperatura, aplicando pressão no segundo revestimento externo (56a) e no segundo molde (58a) para selar pelo menos um perímetro do segundo revestimento externo (56a) no segundo molde (58a) e formando uma pluralidade de elementos de nervura (62) no segundo revestimento externo (56a), tal como descrito em relação ao primeiro revestimento externo (56).

[078] Deve ser apreciado que o método inclui, de modo geral, transladar, através do primeiro conjunto de estrutura (230), a pluralidade de cabeças de máquina (220) ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo

(201), o segundo eixo (202) ou o terceiro eixo (203) próximo ao primeiro revestimento externo (56), como para imprimir, aplicar ou depositar o material de resina para formar a estrutura de grade (56) ou para preparar a superfície do revestimento externo (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 fixação (245) ao longo do primeiro eixo (201), do segundo eixo (202) ou do terceiro eixo (203) para dispor o segundo revestimento externo (56a) próximo ao molde (58a) quando a pluralidade de máquinas as cabeças (220) está próxima do primeiro revestimento externo (56) no primeiro molde (58). Como tal, o segundo conjunto de estrutura (240) e o dispositivo de fixação (245) podem operar no segundo revestimento externo (56a) e no segundo molde (58a) enquanto outro componente composto (210) do primeiro revestimento externo (56) está sendo desenvolvido.

[079] 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 dentre o primeiro eixo (201), o segundo eixo (202) ou o terceiro eixo (203) próximo ao segundo revestimento externo (56a) no segundo molde (58a) e a translação, através do segundo conjunto de estrutura (240), do dispositivo de fixação (245) para o primeiro molde (58) quando a pluralidade de cabeças de máquina (220) estiver próxima ao segundo revestimento externo (56a) no segundo molde (58a). Como tal, o dispositivo de fixação (245) pode proceder à remoção ou, de outro modo, a operação no primeiro revestimento externo (56) do primeiro molde (58) através do dispositivo de fixação (245). Após a conclusão do componente composto (210) no segundo molde (58a), o dispositivo de fixação (245) pode ainda transladar para o segundo molde (58a) para remover o componente composto (210).

Geralmente, antes ou depois da formação do componente composto (210)

através da pluralidade de cabeças de máquina (220), o dispositivo de fixação (245) geralmente se translada ao longo de um ou mais dentre o primeiro eixo (201), o segundo eixo ou o terceiro eixo (203) para longe do molde (58) para permitir o acesso para a pluralidade de cabeças de máquina (220) para formar o componente composto (210).

[080] Referindo-se particularmente 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 um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra (56) no molde (58) do componente composto (210) (por exemplo, painel da pá de rotor (21)). Em certas formas de realização, o método inclui colocar no molde (58) o(s) revestimento(s) externo(s) (56) que pode(m) incluir um ou mais revestimentos externos termoplásticos ou termoendurecíveis reforçados com fibras multiaxiais (por exemplo, biaxiais) contínuos. Além disso, em formas de realização particulares, o método de formação dos revestimentos externos reforçados com fibra (56) pode incluir pelo menos um dentre moldagem por injeção, impressão 3D, pultrusão em 2D, pultrusão em 3D, termoformação, formação por vácuo, formação por pressão, formação por bexiga, deposição automatizada de fibras, deposição automatizada de fitas de fibra ou infusão a vácuo.

[081] Os materiais compósitos, como os que podem ser utilizados no componente composto (210), geralmente podem incluir um material de reforço fibroso embebido no material de matriz, tal como um material polimérico (por exemplo, compósito de matriz polimérica ou PMC). O material de reforço serve como um componente 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.

[082] O método também pode incluir formar a estrutura de grade (62) diretamente no(s) revestimento(s) externo(s) reforçado(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 composta sobre o revestimento externo (56). Os materiais PMC podem ser fabricados impregnando um tecido ou fita unidirecional contínua com uma resina (pré-impregnada), seguido de cura. Por exemplo, várias camadas de pré-impregnado 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 conferir um componente composto 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 fixação (245), como para solidificar ou curar o componente composto (210), ou uma parte do mesmo, tal como a estrutura de grade (62).

[083] Além disso, como mostrado, o(s) revestimento(s) externo(s) (56) do painel da pá de rotor (21) pode(m) ser curvado(s). Em tais formas de realização, o método pode incluir formar a curvatura dos revestimentos externos reforçados com fibra (56). Essa formação pode incluir fornecer um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra geralmente planos, forçando os revestimentos externos (56) em uma forma desejada correspondente a um contorno desejado através do dispositivo de fixação (245) e mantendo os revestimentos externos (56) na forma desejada durante a impressão e a deposição. O método pode ainda incluir o aquecimento de pelo menos uma parte do revestimento externo reforçado com fibra (56) a pelo menos um primeiro limiar de temperatura que 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. Como tal, os revestimentos externos (56) geralmente mantêm sua forma desejada quando os revestimentos externos (56) e a estrutura de grade (62) impressa a eles são liberados. Além disso, o aparelho (200) pode ser adaptado para incluir uma trajetória de ferramenta que segue o contorno do painel da pá de rotor (21).

[084] O método também pode incluir imprimir e depositar a estrutura de grade (62) diretamente no(s) revestimento(s) externo(s) reforçado(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 nervura (64) que se cruzam em uma pluralidade de nós (74) para formar a estrutura de grade (62) sobre uma superfície interna do um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra (56). Como tal, a estrutura de grade (62) se liga ao(s) revestimento(s) externo(s) reforçado(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 nervura (64) na superfície interna do um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra (56) após o(s) revestimento(s) formado(s) (56) atingir(em) um estado desejado que permite a ligação dos elementos de nervura impressos (64) ao mesmo, ou seja, com base em um ou mais parâmetros de temperatura, tempo e/ou dureza.

Portanto, em certas formas de realização, em que o(s) revestimento(s) (56) é(são) formado(s) de uma matriz termoplástica, o aparelho (200) pode imediatamente imprimir os elementos de nervura (64) ao mesmo enquanto a temperatura de formação do(s) revestimento(s) (56) e a temperatura de impressão desejada para permitir soldagem/ ligação termoplástica pode ser a mesma. Mais especificamente, em formas de realização particulares, antes que o(s) revestimento(s) (56) tenham esfriado a partir da formação (ou seja, enquanto os revestimentos ainda estão quentes ou aquecidos), o aparelho (200) é configurado para imprimir e depositar os elementos de nervura (64) na superfície interna do um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra (56). Por exemplo, em uma forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar os elementos de nervura (64) na superfície interna dos revestimentos externos (56) antes que os revestimentos (56) tenham esfriado completamente. Além disso, em outra forma de realização, o aparelho (200) está configurado para imprimir e depositar os elementos de nervura (64) na superfície interna dos revestimentos externos (56) quando os revestimentos (56) tiverem parcialmente resfriado. Assim, materiais adequados para a estrutura de grade (62) e os revestimentos externos (56) podem ser escolhidos de modo que a estrutura de grade (62) se ligue aos revestimentos externos (56) durante a deposição. Por conseguinte, a estrutura de grade (62) aqui descrita pode ser impressa usando os mesmos materiais ou materiais diferentes.

[085] Por exemplo, em uma forma de realização, um material termoendurecível pode ser infundido no material de fibra no molde (58) para formar os revestimentos externos (56) usando infusão a vácuo. Como tal, o saco de vácuo é removido após a cura e a uma ou mais estruturas de grade termoendurecíveis (62) podem então ser impressas na superfície interna dos revestimentos externos (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, tal 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) aos revestimentos termoendurecíveis com o filme no meio.

[086] Além disso, o método da presente invenção pode incluir o tratamento dos revestimentos externos (56) para promover a ligação entre os revestimentos externos (56) e a estrutura de grade (62). Mais especificamente, em certas formas de realização, os revestimentos externos (56) podem ser tratados usando tratamento de chama, tratamento de plasma, tratamento químico, ataque químico, abrasão mecânica, gravação em relevo, elevando uma temperatura de pelo menos áreas a serem impressas nos revestimentos externos (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 os revestimentos externos (56) com mais (ou até menos) material de resina de matriz na 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), como mostrado e descrito em relação à Figura 8E. Em formas de realização adicionais, o método pode incluir variar a espessura do revestimento externo e/ou o conteúdo de fibra, bem como a orientação da fibra.

[087] Além disso, o método da presente invenção inclui a variação do projeto 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, tal como a coroa de longarina (48, 50), a rede de cisalhamento (35) ou componentes estruturais adicionais (52) da pá de 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 nervura (64) em várias 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 composta) ou extrudar uma quantidade desejada de material de resina para criar elementos de nervura (64) com alturas e/ou espessuras variáveis. Além disso, o tamanho da grade pode ser projetado para permitir o empeno 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).

[088] Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 11-17, 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) de 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 sentido de corda da pá de rotor (16) (isto é, uma direção paralela à largura ou corda (25) (Figura 2)), enquanto que a segunda direção (78) do segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) pode ser geralmente paralela com uma direção em sentido de extensão da pá de 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 flexão-torção à pá de rotor (16), que pode ser benéfico como dispositivo de mitigação de carga passiva. Alternativamente, a estrutura de grade (62) pode ser paralela às coroas de longarina (48, 50).

[089] Além disso, como mostrado nas Figuras 15 e 16, um ou mais dentre o primeiro e o segundo elemento de nervura (66, 68) podem ser impressos para ter uma altura variável ao longo de um comprimento (84, 85) do mesmo. Em formas de realização alternativas, como mostrado nas Figuras 18 e 19, um ou mais dentre o primeiro e segundo elemento de nervura (66, 68) podem ser impressos para ter uma altura uniforme (90) ao longo de um comprimento (84, 85) do mesmo. 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 da nervura (66)) e um segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) (que contém o segundo elemento da nervura (68)).

[090] 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 dentre o primeiro conjunto (70) de elementos de nervura (64) ou o segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) em um local substancialmente a (isto é, +/- 10%) um momento de flexão máximo no painel da pá de rotor (21) que ocorre. Por exemplo, em uma forma de realização, o momento de flexão máximo pode ocorrer em uma localização central (82) da estrutura de grade

(62), embora nem sempre. Como aqui utilizado, o termo “localização central” se refere, de modo geral, 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.

[091] Além disso, como mostrado, o primeiro e o segundo conjuntos (70, 72) dos elementos de nervura (64) também podem incluir pelo menos uma extremidade afunilada (86, 88) que se afunila a partir da altura máxima (80). Mais especificamente, como mostrado, a(s) extremidade(s) afunilada(s) (86, 88) podem se afunilar em direção à superfície interna dos revestimentos externos reforçados 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 ponta da pá 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) afunilada(s) (86, 88) pode ser linear. Em formas de realização alternativas, como mostrado na Figura 15, a inclinação da(s) extremidade(s) afunilada(s) (86, 88) pode ser não linear. Em tais formas de realização, as(s) extremidade(s) afunilada(s) (86, 88) fornece(m) uma relação de rigidez versus peso aprimorada do painel (21).

[092] Em formas de realização adicionais, uma ou mais alturas dos elementos de nervura que se cruzam (64) nos nós (74) podem ser diferentes. Por exemplo, como mostrado na Figura 18, as alturas do segundo conjunto (72) dos elementos de nervura (64) são diferentes do primeiro elemento da nervura (66) que se cruza. Em outras palavras, os elementos de nervura (64) podem ter alturas diferentes para as diferentes direções nos seus pontos de cruzamento. Por exemplo, em uma forma de realização, os elementos de nervura de direção em sentido de 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) de elementos de nervura (64) pode, cada um, ter uma altura diferente dos elementos da nervura adjacentes (64) no segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64). Em tais formas de realização, como mostrado, o método pode incluir a impressão de cada um dentre o segundo conjunto (70) de elementos de nervura (64) de modo que 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 mais curtos à medida que os elementos de nervura se aproximam da ponta da pá.

[093] 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) de elementos de nervura (64) define uma primeira espessura (94) e o segundo conjunto (72) de 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.

[094] Referindo-se particularmente à Figura 17, o primeiro conjunto (70) de elementos de nervura (64) e/ou o segundo conjunto (72) de elementos de nervura (64) podem ser uniformemente espaçados. Em formas de realização alternativas, como mostrado nas Figuras 20 e 21, o primeiro conjunto (70) de elementos de nervura (64) e/ou o segundo conjunto (72) de 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 de rotor (21). Como tal, a estrutura de grade (62) da presente invenção pode ter formas semelhantes às que ocorrem na natureza, tal como estruturas orgânicas (por exemplo, ossos de pássaros, 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, enquanto também minimiza o peso.

[095] 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 de 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 nervura (64) de qualidade.

[096] 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) na superfície interna dos revestimentos externos reforçados 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 dos revestimentos externos (56).

[097] 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 de rotor (16) (representada como o fator de carga de empeno “BLF”) no eixo y versus a razão em peso no eixo x. A curva (102) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor de painel imprensado convencional. A curva (104) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor que possui uma estrutura de grade não afunilada construída com fibras curtas. A curva (106) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor tendo uma estrutura de grade não afunilada sem fibras. A curva (108) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor tendo uma estrutura de grade (62) construída com elementos de nervura afunilados (64) com inclinação de 1:3 e sem fibras. A curva (110) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor tendo uma estrutura de grade (62) construída com elementos de nervura afunilados (64) com inclinação de 1:2 e sem fibras. A curva (112) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de rotor (16) tendo uma estrutura de grade (62) contendo fibras curtas tendo uma primeira espessura e sendo construída de elementos de nervura afunilados (64) com inclinação de 1:3. A curva (114) representa a estabilidade versus a razão em peso para uma pá de 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 afunilados (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 de rotor (16). Além disso, como mostrado, razões de conicidade mais altas aumentam o fator de carga de empeno.

[098] Com referência agora às Figuras 23-25, várias características adicionais da estrutura de grade (62) da presente invenção são ilustradas. 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 um ou mais dentre a pluralidade de nós (74). Como tal, o ângulo de 45 graus (95) está configurado para aumentar a quantidade de apoio ou ligação nos cantos. Em tais formas de realização, como mostrado, pode haver uma leve sobreposição neste nó de canto.

[099] 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 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 torção para fornecer um guia para o elemento de nervura (64). Ao extrudar essa torção no local inicial, as cabeças de máquina (225) recebem tempo para aumentar/abaixar mais lentamente sua pressão, em vez de serem obrigadas a iniciar instantaneamente em cima de um ponto de partida independente e estreito. Como tal, a torção permite que as estruturas de grade (65) da presente invenção sejam impressas em velocidades mais altas.

[0100] Em certos casos, no entanto, essa curva de início pode criar um pequeno vazio (99) (isto é, a área dentro da torção) na região de partida, 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 da torção 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 do um dos elementos de nervura (64) com uma localização final de outro elemento da nervura (64).

[0101] Referindo-se particularmente à Figura 25, uma vista em elevação de uma forma de realização de um dos elementos de nervura (64) da estrutura de grade impressa (62) é ilustrada, particularmente ilustrando uma seção de base (55) dos elementos de nervura (64) tendo uma primeira camada mais larga W e mais fina T, de modo a melhorar a ligação da estrutura de grade (62) para os revestimentos externos (56) do painel da pá de 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 aos revestimentos externos (56), transferência máxima de calor para os revestimentos externos (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 os revestimentos externos (56).

[0102] Com referência agora às Figuras 26-31, o aparelho (200) descrito aqui também é configurado para imprimir pelo menos uma característica adicional (63) diretamente na(s) estrutura(s) de grade (62), em que o calor da impressão liga as características adicionais (63) à estrutura (62).

Como tal, a(s) característica(s) adicional(ais) (63) podem ser impressas diretamente em 3D na estrutura de grade (62). Essa impressão permite que a(s) característica(s) adicional(ais) (63) sejam impressas na estrutura de grade (62) usando cortes feitos por baixo e/ou ângulos de desmoldagem (draft angles) negativos, conforme necessário. Além disso, em certos casos, o hardware para vários sistemas de pá pode ser montado dentro da estrutura de grade (62) e, em seguida, impresso para encapsular/proteger esses componentes.

[0103] Por exemplo, como mostrado nas Figuras 26-29, característica(s) adicional(ais) (63) pode(m) incluir características auxiliares (81) e/ou características de montagem (69). Mais especificamente, como mostrado nas Figuras 26 e 27, a(s) característica(s) de montagem (69) podem incluir uma ou mais estruturas de alinhamento (73), pelo menos uma característica de manuseio ou elevação (71), uma ou mais folgas ou espaçamentos adesivos (95) ou uma ou mais áreas de contenção adesiva (83).

Por exemplo, em uma forma de realização, o aparelho (200) é configurado para imprimir uma pluralidade de características de manuseio (71) na estrutura de grade (62) para fornecer vários locais de preensão para remover o painel da pá de 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 de grade (62), por exemplo, de modo que outro componente de pá possa ser fixado ao mesmo ou desse modo.

[0104] Em formas de realização particulares, como mostrado nas Figuras 27 e 28, o alinhamento ou a orientação na(s) estrutura(s) (73) pode incluir quaisquer características de alinhamento da coroa de longarina e/ou da rede de cisalhamento. Em tais formas de realização, como mostrado, a(s) estrutura(s) de grade (62) pode(m) ser impressa de modo que um ângulo da pluralidade de elementos de nervura (64) seja deslocado a partir de um local de coroa de 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 de coroa de longarina, mas podem ser fornecidas em qualquer local adequado na estrutura de grade (62), incluindo, mas não limitado a locais adjacentes à borda de ataque (24), à borda de fuga (26) ou a qualquer outro local de ligação.

[0105] Em outras formas de realização, a(s) estrutura (s) de alinhamento (73) pode(m) corresponder a características de alinhamento de suporte (por exemplo, para estrutura de suporte (52)), características de alinhamento de junta de pá, características de alinhamento de painel (75) ou qualquer outra característica de alinhamento adequada. Mais especificamente, como mostrado na Figura 27, as características de alinhamento de painel (75) podem incluir uma característica de alinhamento macho (77) ou uma característica de alinhamento fêmea (79) que se encaixa com um característica de alinhamento macho (77) ou um característica de alinhamento fêmea (79) de um painel da pá de rotor adjacente (21).

[0106] Além disso, como mostrado na Figura 30, a(s) característica(s) adicional(ais) (63) podem incluir pelo menos uma característica auxiliar (81) do painel da pá de rotor (21). Por exemplo, em uma forma de realização, as características auxiliares (81) podem incluir uma caixa de equilíbrio (67) da pá de rotor (16). Em tais formas de realização, a etapa de imprimir a(s) característica(s) adicional(ais) (63) na(s) estrutura(s) de grade (62) pode incluir encerrar pelo menos uma parte da estrutura de grade (62) para formar a caixa de equilíbrio (63) nela. Em formas de realização adicionais, a(s) característica(s) auxiliar(es) (81) podem incluir alojamentos (87), bolsos, suportes ou invólucros, 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 de degelo, uma ou mais válvulas, um suporte (91), tubulação ou canal em torno de um local de orifício dos revestimentos externos reforçados 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 outra característica impressa. 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 travamento 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 fonte(s) 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 os revestimentos externos (56) para melhorar o desempenho da transferência de calor.

[0107] Em formas de realização particulares, o sistema de sensor pode ser incorporado na(s) estrutura(s) de grade (62) e/ou nos revestimentos externos (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 nos revestimentos (56). Como tal, a estrutura impressa e/ os revestimentos (56) são fabricadas para incluir a série de tubulação/canais necessários para instalar facilmente o sistema de sensores. Além disso, a estrutura impressa e/ou os revestimentos (56) também podem fornecer uma série de orifícios no mesmo para receber conexões do sistema. Assim, o processo de fabricação é simplificado imprimindo várias estruturas na estrutura de grade (62) e/ou nos revestimentos (56) para alojar os sensores, atuar como a porta de pressão estática e/ou atuar como a tubulação que corre diretamente para o revestimento da pá externo. Tais sistemas também podem permitir o uso de torneiras de pressão para controle de circuito fechado da turbina eólica (10).

[0108] Em ainda outras formas de realização, o molde (58) pode incluir certas marcas (como uma marca positiva) que são configuradas para criar uma pequena covinha no revestimento 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 de grade e/ ou nas camadas externa ou interna do revestimento (56) para fornecer medições aerodinâmicas ou acústicas, de modo a permitir controle de circuito fechado ou medições de protótipos.

[0109] Além disso, os elementos de aquecimento (105) aqui descritos podem ser elementos de aquecimento montados na superfície nivelada 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 de 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 de revestimento (56) de maneiras adicionais e não precisam ser montadas niveladas nela.

[0110] Referindo-se novamente 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 nervura (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, compostos, madeira de balsa, compósitos ou similares. Os materiais de espuma de baixa densidade adequados podem incluir, mas não estão limitados 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.

[0111] Referindo-se novamente à Figura 29, o método também pode incluir a impressão de uma ou mais características (93) nos revestimentos externos (56), por exemplo, nas bordas de fuga e/ou de ataque dos painéis da pá de rotor (21). Por exemplo, como mostrado na Figura 29, o método pode incluir a impressão de pelo menos uma característica de proteção contra raios (96) em pelo menos um dentre o um ou mais revestimentos externos reforçados com fibra (56). Em tais formas de realização, a característica de proteção contra raios (93) pode incluir uma aleta de resfriamento ou uma característica de borda de fuga tendo menos conteúdo de fibra do que os revestimentos externos reforçados com fibra (56). Mais especificamente, as aletas de resfriamento podem ser impressas diretamente na superfície interna dos revestimentos externos (56) e opcionalmente carregadas com enchimentos para melhorar a condutividade térmica, mas abaixo de um certo limiar para tratar de preocupações relacionadas a raios. Como tal, as aletas de resfriamento são configuradas para melhorar a transferência térmica a partir do fluxo de ar aquecido para os revestimentos externos (56). Em formas de realização adicionais, essas características (93) podem ser configuradas para se sobrepor, por exemplo, tais como bordas entrelaçadas ou encaixes de pressão.

[0112] Com referência agora às Figuras 31 e 32, a(s) característica(s) adicional(ais) (63) pode(m) incluir uma folga adesiva (95) ou espaçamento, que pode ser incorporada nas estruturas de grade (62). Esses espaçamentos (95) fornecem uma folga especificada entre dois componentes quando ligados entre si, para minimizar o aperto do adesivo. Como tal, os espaçamentos (95) fornecem a folga de ligação desejada para uma resistência de ligação otimizada com base no adesivo utilizado.

[0113] Esta descrição escrita usa exemplos para revelar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer

Claims

técnico no assunto realize a invenção, incluindo a construção e utilização de quaisquer dispositivos ou sistemas e a execução de quaisquer métodos incorporados.

O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações e pode incluir outros exemplos que ocorram aos técnicos no assunto.

Pretende-se que estes outros exemplos estejam dentro do escopo das reivindicações se incluírem elementos estruturais que não diferem da linguagem literal das reivindicações ou se incluírem elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais das linguagens literais das reivindicações.