BR112021011126A2 - Método para a produção de uma estrutura compósita oca - Google Patents

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Abstract

MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA ESTRUTURA COMPÓSITA OCA. Um método para produzir uma estrutura compósita oca, como uma viga de longarina para uma pá de turbina eólica, inclui colocar uma membrana (116) dentro de uma ferramenta de molde (110), a membrana sendo permeável ao ar e impermeável à resina. Um mandril (108) é colocado dentro da ferramenta de molde, o mandril encerrado em uma camada estanque ao ar (126) que inclui uma ventilação. O material de reforço de fibra é colocado em torno do mandril dentro da ferramenta de molde e a membrana é vedada pelo menos parcialmente em torno do material de reforço de fibra e do mandril. A ferramenta de molde é fechada com a linha de ventilação do mandril se estendendo através da membrana vedada para fora da ferramenta de molde. Um vácuo é puxado na ferramenta de molde enquanto o mandril é ventilado para fora da ferramenta de molde, e enquanto o vácuo está sendo puxado, a resina é infundida na ferramenta de molde em torno do mandril de modo que a resina seja puxada em direção à membrana.

Description

“MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA ESTRUTURA COMPÓSITA OCA” CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente matéria se refere geralmente à fabricação de estruturas compostas ocas e, mais particularmente, a um método melhorado para a fabricação de uma viga de longarina para uso em uma pá de rotor de turbina eólica.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Estruturas compósita de polímero reforçado com fibra oca são desejadas por suas propriedades estruturais, particularmente para uso em grandes pás de rotor de turbina eólica. Nos últimos anos, as turbinas eólicas para geração de energia eólica aumentaram de tamanho para alcançar melhorias na eficiência da geração de energia, bem como na quantidade de energia gerada.
Junto com o aumento no tamanho das turbinas eólicas, as pás do rotor da turbina também aumentaram significativamente em tamanho (por exemplo, até 55 metros de comprimento), resultando em dificuldades na fabricação integral, bem como na condução e transporte das pás para um local.
[003] A este respeito, a indústria está desenvolvendo pás de rotor de turbina eólica seccionais, em que segmentos de pá separados são fabricados e transportados para um local para montagem em uma pá completa (uma pá “articulada”). Em certas construções, os segmentos de pá são unidos por uma estrutura de viga de longarina que se estende na direção da extensão de um aerofólio de um segmento de pá para uma seção de recepção do outro segmento de pá. É feita referência, por exemplo, à Publicação de Patente US 2015/0369211, que descreve um primeiro segmento de pá com uma estrutura de viga de longarina que se estende no sentido do comprimento que se conecta estruturalmente a um segundo segmento de pá em uma seção de recepção. A estrutura de viga de longarina forma uma porção da estrutura de suporte interna da pá e é uma estrutura de viga em caixa com uma tampa de longarina de sucção e uma tampa de longarina do lado de pressão. Várias juntas de parafuso estão na estrutura da viga para conectar com a extremidade receptora do segundo segmento da pá, bem como várias juntas de parafuso localizadas na junta na direção de uma corda de aerofólio entre os segmentos da pá.
[004] Para considerações estruturais e de peso, é desejável que a estrutura de viga de longarina seja um compósito de polímero reforçado com fibra oco, de vários tipos de materiais, como tecido de vidro, pultrusão, núcleo de espuma e compósitos pré-fabricados. Um processo convencional de fazer tal uma estrutura complexa é produzir vários componentes pré-fabricados e, em seguida, usar o adesivo estrutural para juntar os componentes em conjunto. Tal processo de fabricação, no entanto, não só traz riscos de comprometer a integridade estrutural da viga de longarina, mas é também custoso e de trabalhoso.
[005] A Patente US No. 6,843,953 fornece um método para a produção de componentes de plástico reforçados com fibras feitas de pré- moldes compósitos de fibra seca por um método de injeção para injetar o material de matriz. O pré-molde compósito de fibra é disposto em uma ferramenta e um primeiro espaço é criado por uma membrana permeável a gás e impermeável ao material da matriz disposta em pelo menos um lado do pré- molde, em que o material da matriz é alimentado no primeiro espaço. Um segundo espaço é disposto entre o primeiro espaço e os arredores por uma folha, que é impermeável ao material gasoso e ao material de matriz. O ar é removido por sucção do segundo espaço, em que o material da matriz é sugado de um reservatório para o primeiro espaço evacuado. Um dispositivo que promove fluxo faz a distribuição do material de matriz por cima da superfície do pré-molde de frente para o dispositivo que promove fluxo, fazendo assim com que o material de matriz penetre no pré-molde na vertical.
[006] A presente invenção é projetada para um método melhorado para produzir uma estrutura compósita reforçada com fibra oca, tal como a estrutura de viga de longarina discutida acima para uma pá de turbina eólica, em que todos os materiais secos que são colocados em uma ferramenta de formação de geometria definida são uniformemente molhados e unidos por resina infundida com espaços vazios mínimos na estrutura.
DESCRIÇÃO RESUMIDA DA INVENÇÃO
[007] Aspectos e vantagens da invenção serão apresentados em parte na seguinte descrição, ou podem ser óbvios a partir da descrição, ou podem ser aprendidos através da prática da invenção.
[008] Em um aspecto, a presente divulgação é direcionada a um método para produzir uma estrutura compósita oca, tal como um componente estrutural em uma pá de turbina eólica. O método inclui a colocação de uma membrana dentro de uma ferramenta de molde, em que a membrana é formada de um material que é permeável ao ar e impermeável à resina. Um mandril é colocado dentro da ferramenta de molde e o mandril é encerrado em uma camada estanque ao ar que inclui uma ventilação. O material de reforço de fibra é colocado em torno do mandril dentro da ferramenta de molde. O material de reforço de fibra pode incluir qualquer um ou combinação de materiais conhecidos comumente usados na construção de componentes estruturais leves e de alta resistência, incluindo materiais de fibra de vidro, materiais de fibra de carbono, hastes ou placas de pultrusão e assim por diante. Esses materiais são particularmente bem conhecidos na construção de pás de turbinas eólicas.
[009] O método inclui vedar a membrana pelo menos parcialmente em torno do material de reforço de fibra e mandril e fechar a ferramenta de molde enquanto a linha de ventilação do mandril se estende através da membrana vedada para fora da ferramenta de molde. Um vácuo é então puxado na ferramenta de molde enquanto o mandril é ventilado para fora da ferramenta de molde. Enquanto o vácuo está sendo puxado, a resina é infundida na ferramenta de molde ao redor do mandril de modo que a resina seja injetada/extraída contra a membrana. A resina pode ser infundida na ferramenta de molde em um ou mais locais entre a membrana e o mandril. Depois que a resina é curada, a combinação de mandril e materiais é removida do molde. O mandril é então removido, deixando assim o componente compósito oco.
[0010] Com esta disposição, uma vez que a camada estanque ao ar se veda em torno do mandril, quando o ar é removido do espaço que é ocupado pelos materiais de reforço de fibras secas (“materiais de assentamento secos”) para a infusão de resina, o ar atmosférico é puxado para o espaço entre o mandril e a camada estanque ao ar, fazendo com que este espaço se expanda e desloque a resina para os materiais de assentamento secos, onde é mais crítica.
[0011] O vácuo pode ser puxado na ferramenta de molde através de uma ou mais portas em um lado da membrana oposto ao local de infusão da resina, de modo que a resina seja extraída pelo vácuo através do material de reforço de fibra que circunda o mandril para a membrana.
[0012] Em uma forma de realização particular, o método pode incluir a colocação de uma camada de destaque, como uma camada de filme perfurado, entre o material de reforço de fibra e a membrana.
[0013] Em ainda outra forma de realização, o método pode incluir a colocação de uma camada de ventilação entre a membrana e a ferramenta de molde.
[0014] Em certas formas de realização, a membrana pode envolver completamente o material de reforço de fibra e o mandril. Em outras formas de realização, a membrana pode ser colocada apenas em locais discretos ao redor do laminado, por exemplo, em áreas vazias conhecidas. A este respeito, o método pode incluir prever um padrão de fluxo de resina dentro da ferramenta de molde e identificar um ou mais espaços vazios onde a resina é “a última a ser preenchida” dentro da ferramenta de molde. A lata então ser colocada dentro do molde em locais correspondentes aos últimos vazios a serem preenchidos, sem envolver completamente o material de reforço de fibra e o mandril dentro da membrana.
[0015] Além disso, o método pode incluir extrair o vácuo através de uma ou mais portas na ferramenta de molde em locais correspondentes aos últimos vazios a serem preenchidos.
[0016] A ferramenta de molde pode ser configurada como uma ferramenta de molde fêmea ou como uma ferramenta de molde macho. Deve ser entendido que a invenção não está limitada pelo tipo ou configuração da ferramenta de molde.
[0017] A invenção não é limitada pelo tipo ou configuração da estrutura compósita formada pelo método. Em uma forma de realização particular, a estrutura compósita é uma estrutura de viga em caixa em que, após a cura da resina, o mandril é retirado através de uma abertura em uma extremidade da estrutura de viga em caixa. A estrutura de viga em caixa pode ser uma estrutura de longarina para uma pá de rotor de turbina eólica, particularmente uma estrutura de longarina usada para conectar componentes de pá em uma pá de turbina eólica articulada. A este respeito, o mandril pode ser formado de um material compressível, tal como um material de espuma, em que o método inclui extrair um vácuo no mandril para comprimir o mandril antes de retirar o mandril através da abertura na estrutura de viga em caixa. O vácuo pode ser puxado através da ventilação na camada estanque ao ar que envolve o mandril ou através de uma porta de vácuo diferente na camada estanque ao ar. Esta forma de realização é particularmente benéfica se a estrutura de viga em caixa for afunilada com uma extremidade fechada maior e uma extremidade aberta menor através da qual o mandril comprimido pode ser retirado.
[0018] Estas e outras características, aspectos e vantagens da presente invenção serão melhor compreendidas com referência à seguinte descrição 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
[0019] Uma divulgação completa e capacitadora da presente invenção, incluindo o melhor modo da mesma, dirigida a um técnico no assunto, é apresentada no relatório descritivo, que faz referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 ilustra uma pá de rotor de turbina eólica articulada tendo um primeiro segmento de pá e um segundo segmento de pá; de acordo com a presente divulgação; A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma forma de realização de um primeiro segmento de pá tendo um componente de viga de longarina; A Figura 3 é uma vista em perspectiva de uma estrutura compósita oca que pode ser produzida de acordo com as formas de realização de método da presente invenção; As Figuras 4a a 4f representam etapas sequenciais do método de acordo com uma forma de realização da invenção; e As Figuras 5a e 5b representam uma forma de realização com o uso de um mandril compressível.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0020] Referência agora será feita em detalhe a formas de realização da invenção, um ou mais exemplos das quais estão ilustrados nos desenhos. Cada exemplo é fornecido a título de explicação da invenção, não como limitação da invenção. Na verdade, será evidente para os técnicos no assunto que várias modificações e variações podem ser realizadas na presente invenção sem se afastar do escopo ou do espírito da invenção. Por exemplo, as características ilustradas ou descritas como parte de uma forma de realização podem ser usadas com outra forma de realização para produzir ainda uma forma de realização adicional. Assim, pretende-se que a presente invenção cubra tais modificações e variações que caiam no escopo das reivindicações anexas e seus equivalentes.
[0021] Geralmente, a presente matéria é direcionada a um método para produzir uma estrutura compósita oca em que o mandril usado como formador no molde não pode ser removido através da abertura na estrutura compósita. Deve ser apreciado que o método não está limitado ao tipo particular ou uso pretendido da estrutura compósita. O método, no entanto, tem utilidade particular na fabricação de estruturas de viga compósitas cônicas usadas na produção de pás de turbina eólica e, a este respeito, formas de realização exemplificativas não limitativas do presente método e mandril associado são explicadas neste documento com referência a uma estrutura de viga de longarina usada na produção de pás articuladas para turbinas eólicas.
[0022] Com referência às Figuras 1 e 2, uma pá de rotor articulada (28) é representada tendo um primeiro segmento de pá (30) e um segundo segmento de pá (32) se estendendo em direções opostas a uma junta na direção de uma corda de aerofólio (34). O primeiro segmento de pá (30) e o segundo segmento de pá (32) são conectados por uma estrutura de suporte interno (36) que se estende em ambos os segmentos de pá (30, 32) para facilitar a união dos segmentos de pá (30, 32). A seta (38) mostra que a pá de rotor segmentada (28) no exemplo ilustrado inclui dois segmentos de pá (30, 32) e que esses segmentos de pá (20, 32) são unidos pela inserção da estrutura de suporte interna (36) do segmento de pá (30) no segundo segmento de pá (32).
[0023] Referindo-se particularmente à Figura 2, o primeiro segmento de pá (30) inclui uma estrutura de viga de longarina (40) que forma uma porção da estrutura de suporte interna (36) e se estende no sentido do comprimento (por exemplo, na direção da extensão de um aerofólio) para se conectar estruturalmente com o segundo segmento de pá (32). A estrutura de viga de longarina (40) pode ser formada integralmente com o primeiro segmento de pá (30) como uma extensão que se projeta de uma seção de longarina (42), formando assim uma seção de longarina de extensão. A estrutura de viga de longarina (40) é uma estrutura compósita de viga em caixa tendo almas de cisalhamento opostas (44) conectadas com uma tampa de longarina do lado de sucção (46) e uma tampa de longarina do lado de pressão (48). Uma estrutura de extremidade (54) está conectada à estrutura de viga de longarina (44) e inclui um tubo de parafuso (52).
[0024] Embora não representado nas figuras, o segundo segmento de pá inclui uma seção de recepção na linha de junta (34), em que a estrutura de viga de longarina (44) desliza para a seção de recepção para unir os segmentos de pá (30, 32). O tubo de parafuso (52) se encaixa em uma fenda de recepção em uma face de extremidade da seção de recepção.
[0025] Como mencionado, o presente método pode ser particularmente útil para a fabricação da estrutura de viga de longarina (44), embora esta não seja uma forma de realização limitante do método.
[0026] A estrutura de viga de longarina (44) é fabricada como uma estrutura compósita reforçada com fibra em um processo de assentamento e cura de material de fibra. A estrutura de viga de longarina (44) pode ter um perfil cônico que afunila de uma extremidade fechada maior (área de seção transversal) (120) (Figura 3) para uma extremidade menor aberta (122). Com esta configuração, um mandril rígido convencional pode não ser adequado no processo de fabricação porque tal mandril não pode ser facilmente removido através da pequena extremidade (122) da estrutura de viga de longarina (44), como discutido em mais detalhes abaixo.
[0027] A presente divulgação fornece um método para produzir uma estrutura compósita oca (102) (Figura 3), tal como um componente reforçado com fibra oca semelhante à estrutura de viga de longarina (44) discutida acima. Uma forma de realização do método (100) é representada nas Figuras 4a a 4f.
[0028] A Figura 4a representa uma primeira ferramenta de molde (fêmea) (110) usada em um processo de assentamento e cura de fibra convencional. A superfície externa do componente estrutural (102) é definida pela superfície interna da ferramenta de molde (110).
[0029] Na Figura 4b, um material de membrana (116) é colocado na ferramenta de molde (110). Este material (116) é selecionado para ser permeável ao ar, mas impermeável ao fluxo de resina. Um exemplo deste material de membrana (116) é a membrana VAP® (Processo Assistido a Vácuo).
Os técnicos no assunto apreciarão que outros materiais com essas propriedades podem estar disponíveis e que a invenção não está limitada a qualquer material particular como a membrana (116).
[0030] A Figura 4b também representa uma camada de ventilação (ou “espaçador”) (124) colocada na ferramenta de molde (110) entre a membrana (116) e a ferramenta de molde (110). Esta camada de ventilação (124) é permeável ao ar e serve para manter a membrana (116) espaçada da superfície interna da ferramenta de molde (110) quando o vácuo é puxado na ferramenta de molde (110). Um exemplo desta camada de ventilação é o material de ventilação Airtech Econoweave. Os técnicos no assunto apreciarão que outros materiais com essas propriedades podem estar disponíveis e que a invenção não está limitada a qualquer material particular como a camada de ventilação (124).
[0031] A Figura 4b também representa uma camada de destaque (118) colocada na ferramenta de molde (110) adjacente à membrana (116). O uso de uma camada de destaque (118) em um processo de assentamento de material de fibra e de cura de resina é bem conhecido na técnica. Em geral, a camada de destaque (118) é um material poroso que não adere prontamente pela resina, como um filme de náilon perfurado ou tecido de náilon. Com o uso desta camada de destaque (118), o excesso de resina que flui para fora além dos materiais de reforço de fibra é facilmente “removido” da estrutura compósita (102) após a remoção da estrutura compósita da ferramenta de molde (110).
[0032] A Figura 4c ilustra a colocação de material de reforço de fibra (104) na ferramenta de molde (110), adjacente à camada de destaque (118). Materiais de reforço de fibra adequados (104) são bem conhecidos pelos técnicos no assunto, e podem incluir qualquer combinação de camadas de vidro, fibras minerais e fibras de polímero, incluindo fibras de vidro, fibras metálicas ou fibras de carbono. O material de reforço de fibra (104) pode incluir fibra de polímero, tais como poliamidas aromáticas, polietileno, poliuretano ou fibras de aramida. O material de fibra (104) pode compreender diferentes tipos materiais de fibra e podem formar um material compósito. O material de fibra (104) pode estar sob a forma de fibras unidirecionais ou multidirecionais, pré-impregnados, placas de fibra ou esteiras de fibra. Na forma de realização representada nas figuras, os materiais de reforço de fibra (104) incluem hastes de pultrusão de carbono (106) em locais correspondentes às tampas de longarinas (46, 48) da estrutura de viga de longarina (40) discutida acima. As hastes de pultrusão (106) aumentam a integridade estrutural das seções de viga de longarina da estrutura compósita final (102) (particularmente, a estrutura de viga de longarina (44)).
[0033] A Figura 4c também representa a colocação de esteiras ou placas de fibra (107) no molde (110) que servirão para adicionar rigidez estrutural aos componentes de alma de cisalhamento (44) da estrutura de viga de longarina (44).
[0034] A Figura 4d representa a colocação do mandril (108) no molde (110). O mandril (108) pode ser uma estrutura rígida ou pode ser formado a partir de um material compressível (114) tendo um estado neutro rígido (estado não comprimido) com uma forma definida correspondente à forma desejada da estrutura compósita (102) e uma rigidez no estado neutro para manter a forma definida durante o assentamento e cura dos materiais de reforço de fibra (104, 106, 107). O mandril (108) é envolvido por uma camada estanque ao ar (126).
Uma linha de ventilação (134) é configurada com a camada estanque ao ar (126) para ventilar o espaço do mandril durante o processo de infusão de resina. Deve ser apreciado que o presente método também inclui o uso e a colocação de múltiplos mandris (108) no molde (110), dependendo do projeto da estrutura de viga. Por exemplo, se a estrutura de viga tem espaços vazios individuais separados por uma rede, então mandris separados (108) são usados para definir os respectivos espaços vazios.
[0035] A Figura 4d também representa um local de infusão/injeção de resina (136) na ferramenta de molde (110) entre a camada estanque ao ar (126) e os materiais de reforço de fibra (104). Deve ser apreciado que vários locais de infusão (136) podem ser configurados em torno do mandril (108) e longitudinalmente ao longo da ferramenta de molde (110).
[0036] A Figura 4e representa a colocação de materiais de reforço de fibra (104) adicionais sobre o mandril (108), tais como pultrusões de carbono (106) e/ou camadas de fibra de vidro adicionais. As pultrusões adicionais (106) fornecerão rigidez estrutural e resistência à tampa de longarina oposta da estrutura de viga de longarina (40). A linha de ventilação (134) se estende através ou entre os materiais de reforço de fibra (104) colocados no topo do mandril (108).
[0037] A Figura 4e também representa a camada de destaque (118), a membrana (116) e a camada de ventilação (124) dobradas e vedadas sobre o topo dos materiais de reforço de fibra (104) adicionais. A linha de ventilação (134) também se estende através das camadas (118, 116 e 124).
[0038] Na Figura 4f, a segunda ferramenta de molde (112) (tampa do molde) é instalada sobre o assentamento de fibra/ mandril. A linha de ventilação (134) também se estende através de uma porta na ferramenta de molde (112). Uma porta de vácuo (138) é configurada na ferramenta de molde (112). É apreciado que múltiplas portas de vácuo (138) podem ser fornecidas para extrair um vácuo no molde (110)/(112) durante o processo de infusão de resina.
[0039] O processo de infusão e cura de resina é conduzido com a configuração da Figura 4f, em que a resina é injetada através de um ou mais locais de injeções de resina (136) conforme um vácuo é puxado no molde (110)/(112) através de uma ou mais portas de vácuo (138). Enquanto o vácuo é puxado em torno do mandril (108), o ar dentro e ao redor dos materiais de reforço de fibra (104) é evacuado através da membrana (116) conforme a resina é extraída/ injetada contra a membrana (116). O espaço do mandril fechado pela camada estanque ao ar (126) é ventilado via linha de ventilação (134). À medida que o ar pré-existente é evacuado do espaço ocupado pelos materiais de assentamento secos, o ar atmosférico é puxado através da linha de ventilação (134) para o espaço entre a camada estanque ao ar e o mandril e, portanto, infla a camada estanque ao ar (126). Uma vez que os materiais de assentamento secos se consolidam sob o vácuo (e sua espessura diminui dentro de um certo período de tempo), o espaço entre o ar, a camada estanque ao ar (126) e o mandril se expande de acordo.
[0040] Após a cura da resina, a ferramenta de molde (112) é removida e a estrutura compósita (102) é removida da ferramenta de molde (110). O mandril (108) é removido através de uma extremidade aberta da estrutura compósita (102). A linha de ventilação (134) é removida. A camada de destaque (118), a membrana (116) e a camada de ventilação (124) são removidas do entorno da estrutura compósita (102). Qualquer número de processos de acabamento pode ser executado na estrutura compósita (102) neste ponto.
[0041] Em certas formas de realização, a membrana (116) pode envolver completamente o material de reforço de fibra (104) e o mandril (108), como na forma de realização representada. Em outras formas de realização, a membrana (116) pode ser colocada apenas em locais discretos em torno do mandril (108), por exemplo, em áreas vazias conhecidas onde a resina não se infunde completamente. A este respeito, o método pode incluir prever um padrão de fluxo de resina dentro da ferramenta de molde (110)/(112) e identificar um ou mais espaços vazios onde a resina é “a última a ser preenchida” dentro da ferramenta de molde (110)/(112) (que abrange espaços vazios que podem não ser preenchidos). A membrana (116) pode, então, ser colocada dentro do molde (110) em locais correspondentes aos últimos espaços vazios a serem preenchidos, sem envolver completamente o material de reforço de fibra (104) e o mandril (108) dentro da membrana (116). Esta configuração pode ser benéfica do ponto de vista de custo na qual se minimiza o uso da membrana (116) a apenas áreas onde ela é mais necessária.
[0042] Além disso, o método pode incluir localizar as portas de vácuo (138) na ferramenta de molde (110)/(112) nos locais correspondentes aos últimos espaços vazios a serem preenchidos, de modo que o vácuo seja puxado diretamente nos locais vazios para extrair ainda mais a resina para dentro dos espaços vazios.
[0043] Conforme mencionado, embora a ferramenta de molde inicial (110) seja representada nas figuras como uma ferramenta fêmea, deve ser apreciado que o método (100) pode ser realizado com a mesma facilidade com uma ferramenta macho e que a invenção não é limitada pelo tipo ou configuração da ferramenta de molde (110)/(112).
[0044] Também como discutido acima, a invenção não é limitada pelo tipo ou configuração da estrutura compósita (102) formada pelo método (100). Em uma forma de realização particular, a estrutura compósita (102) é uma estrutura de viga em caixa em que, após a cura da resina, o mandril (108) é retirado através de uma abertura em uma extremidade da estrutura de viga em caixa. Com referência às Figuras 5a e 5b, a estrutura compósita (102) pode ser uma estrutura de viga em caixa cônica (40) (Figuras 2 e 3) para uma pá de rotor de turbina eólica (28) tendo uma extremidade de viga fechada (120) e uma extremidade de viga aberta mais estreita (122). Nesta forma de realização, o mandril (108) pode ser formado de um material compressível, tal como um material de espuma, em que o método (100) inclui extrair um vácuo no mandril (108) para comprimir o mandril antes de retirar o mandril (108) através da abertura estreita (122) na estrutura de viga em caixa. O vácuo pode ser puxado através da ventilação (134) na camada estanque ao ar que rodeia o mandril (108), ou através de uma porta de vácuo diferente (132), usando uma fonte de vácuo (130), o que resulta na compressão e encolhimento do mandril (108). A camada estanque ao ar (126) pode ser, por exemplo, um material elástico pulverizado ou de outra forma aplicado sobre o material de espuma, ou um saco elástico, invólucro ou luva na qual o material de espuma é deslizado.
[0045] O tipo de material compressível usado para formar a totalidade ou parte do mandril (108) pode variar. Em formas de realização particulares, o material compressível pode ser qualquer material de espuma polimérica sólida adequado tendo um estado neutro com rigidez suficiente para manter sua forma definida durante o assentamento do material de fibra e processo de cura. Em uma forma de realização particular, o material de espuma sólida pode ser um material de espuma de células abertas, particularmente a partir de uma consideração em relação aos custos. O material de espuma sólida pode ser um material de espuma de células fechadas, que geralmente são mais rígidas do que as espumas de células abertas, mas são significativamente mais caras. Além disso, se uma espuma de célula fechada for utilizada, ela deve ser suficientemente compressível por meio da aplicação de vácuo a fim de remover o mandril (108) do componente estrutural (102).
[0046] Esta descrição escrita usa exemplos para divulgar a invenção, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique a invenção, incluindo a fabricação e uso 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. Esses outros exemplos destinam-se a estar 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 insubstanciais das linguagens literais das reivindicações.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES
1. MÉTODO PARA A PRODUÇÃO DE UMA ESTRUTURA COMPÓSITA OCA, caracterizado por compreender: colocar uma membrana dentro de uma ferramenta de molde, a membrana sendo permeável ao ar e impermeável à resina; colocar um mandril dentro da ferramenta de molde, o mandril fechado em uma camada estanque ao ar que inclui uma ventilação; colocar material de reforço de fibra em torno do mandril dentro da ferramenta de molde; vedar a membrana pelo menos parcialmente em torno do material de reforço de fibra e mandril; fechar a ferramenta de molde, a linha de ventilação do mandril se estendendo através da membrana vedada para fora da ferramenta de molde; extrair um vácuo na ferramenta de molde enquanto o mandril é ventilado para fora da ferramenta de molde; e enquanto o vácuo está sendo puxado, infundir a resina na ferramenta de molde ao redor do mandril de modo que a resina seja puxada em direção à membrana.
2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela resina ser infundida na ferramenta de molde em um ou mais locais entre a membrana e o mandril.
3. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo vácuo ser puxado na ferramenta de molde através de uma ou mais portas em um lado da membrana oposto à infusão de resina, de modo que a resina é puxada pelo vácuo através do material de reforço de fibra que envolve o mandril à membrana.
4. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda colocar uma camada de destaque entre o material de reforço de fibra e a membrana.
5. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda colocar uma camada de ventilação entre a membrana e a ferramenta de molde.
6. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela membrana envolver completamente o material de reforço de fibra e o mandril.
7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda prever um padrão de fluxo de resina dentro da ferramenta de molde e identificar um ou mais espaços vazios onde a resina é a última a ser preenchida dentro da ferramenta de molde, a membrana sendo colocada dentro do molde em locais correspondentes aos últimos espaços vazios a serem preenchidos, sem envolver completamente o material de reforço de fibra e o mandril dentro da membrana.
8. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda prever um padrão de fluxo de resina dentro da ferramenta de molde e identificar um ou mais espaços vazios onde a resina é a última a ser preenchida dentro da ferramenta de molde, o vácuo sendo puxado através de uma ou mais portas na ferramenta de molde em locais correspondentes aos últimos espaços vazios a serem preenchidos.
9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela ferramenta de molde ser uma ferramenta fêmea ou macho.
10. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela estrutura compósita ser uma estrutura de viga em caixa, subsequente à cura da resina, o método compreendendo a retirada do mandril através de uma abertura em uma extremidade da estrutura de viga em caixa.
11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo mandril ser formado de um material compressível, o método compreendendo puxar um vácuo no mandril para comprimir o mandril antes de retirar o mandril através da abertura na estrutura de viga em caixa.
12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo vácuo ser puxado através da ventilação na camada estanque ao ar que circunda o mandril.
13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela estrutura de viga em caixa ser afunilada com uma extremidade fechada maior e uma extremidade aberta menor através da qual o mandril comprimido é retirado.
14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pela estrutura de viga em caixa ser uma estrutura de longarina para uma pá de rotor de turbina eólica.
15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender ainda colocar uma pluralidade dos mandris encerrados em uma camada estanque ao ar com uma ventilação no molde, em que cada um dos mandris define um espaço oco na estrutura compósita.
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