BRPI0613613A2

BRPI0613613A2 - método para a produção de pré-formas de fibra de camada única ou múltiplas camadas pelo processo tfp além de uma camada de suporte

Info

Publication number: BRPI0613613A2
Application number: BRPI0613613-3A
Authority: BR
Inventors: Paul Joern; Ulrich Eberth
Original assignee: Airbus Gmbh
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2006-07-24
Publication date: 2011-01-18
Also published as: US8317958B2; JP4882079B2; US20090050259A1; DE102005034395B4; CN101228022B; EP1907195A1; EP1907195B1; RU2406607C2; CA2615255A1; RU2008101253A; DE502006003110D1; CN101228022A; JP2009502547A; CA2615255C; WO2007010049A1; DE102005034395A1

Abstract

MéTODO PARA A PRODUçãO DE PRé-FORMAS DE FIBRA DE CAMADA úNICA OU MúLTIPLAS CAMADAS PELO PROCESSO TFP ALéM DE UMA CAMADA DE SUPORTE. A presente invenção refere-se a um método de produção de pré-formas de fibra de camada única e múltiplas camadas (1, 25) pelo processo TFP com fios de fibra (4 a 16) que são alinhados substancialmente de forma que sejam orientados com o fluxo de força, são colocados em uma camada de suporte (2) e são fixados por fios de fixação (17), a fim de formar uma pré-forma de fibra (1, 25) virtualmente com qualquer espessura de material desejada e sem uma camada de suporte incómoda (2). De acordo com a invenção, uma camada de liberação (3, 26) é aplicada pelo menos em determinadas regiões à camada de suporte (2), e, depois da finalização do processo TFP, a pré-forma de fibra (1, 25) é introduzida em um dispositivo de fixação (24), no qual pelo menos alguns dos fios de fixação (17) são fundidos pelo calor sendo suprido, e subseqúentemente a camada de suporte (2), separada da pré-forma de fibra (1, 25) pela camada de liberação 3, 26 é destacada da pré-forma de fibra (1, 25). As pré-formas de fibra (1, 25) formadas pelo método de acordo com a invenção possuem uma estrutura de fibra virtualmente ideal sem falhas juntamente com virtualmente qualquer espessura de material desejada e são predestinadas à produção de componentes compésitos para os componentes de suporte de carga que precisam suportar altas cargas mecânicas. A invenção também refere-se a uma camada de suporte para a produção de uma pré-forma de fibra (1, 25) além de a uma pré-forma de fibra (1, 25) que é formada de acordo com o método de acordo com a invenção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODOPARA A PRODUÇÃO DE PRÉ-FORMAS DE FIBRA DE CAMADA ÚNICAOU MÚLTIPLAS CAMADAS PELO PROCESSO TFP ALÉM DE UMA CAMADA DE SUPORTE".

A presente invenção refere-se a um método para a produção depré-formas de fibra de camada única ou múltiplas camadas pelo processoTFP ("Colocação Personalizada de Fibra") com fios de fibra que são alinha-dos substancialmente de forma que sejam orientados com o fluxo da força,sejam colocados em uma camada de suporte e sejam fixados por fios defixação, em particular por pelo menos um fio de fixação superior e pelo me-nos um fio de fixação inferior, a fim de formar uma pré-forma de fibra comvirtualmente qualquer espessura de material desejada.

A invenção também refere-se a uma camada de suporte pararealização do método.

Na construção leve, em particular na construção de aeronaves,tem se utilizado cada vez mais componentes compósitos feitos de plásticosreforçados com fibra, que podem suportar cargas mecânicas extremas e aomesmo tempo oferecer um alto potencial de economia de peso. Esses com-ponentes são formados com fibras de reforço que são subseqüentementesaturadas ou impregnadas com um material polimérico curável, por exemplo,uma resina de poliéster, uma resina epóxi ou similares, para formar o com-ponente acabado. Por contraste com os materiais metálicos que têm sidosubstancialmente utilizados até agora para elementos estruturais de suportede carga, os materiais compósitos reforçados com fibra apresentam proprie-dades mecânicas muito dependentes direcionalmente.

O alinhamento das fibras de reforço em um componente dessetipo, portanto, tem uma influência decisiva em sua rigidez e resistência. Parase alcançar as propriedades mecânicas ideais, as fibras de reforço deveri-am, se possível, seguir a direção de carga e não ter qualquer formação deonda, isto é, correr de forma estirada para fora. Adicionalmente, é desejávelque as fibras de reforço individuais sejam submetidas a uma carga mecânicauniforme.Com os produtos semi-acabados convencionais, tal como, porexemplo, tecidos de fibra tramada, para reforço de material polimérico, nemtodas as orientações de fibra concebíveis podem ser realizadas, visto que asfibras de reforço são geralmente dispostas aqui em uma orientação fixa eespecífica. Apesar de os tecidos de fibra tramada poderem ser "drapeados",isto é, colocados de forma plana sem formação de dobras, por exemplo, pa-ra formar segmentos de um anel circular ou similar, as fibras de reforço con-tidas nos mesmos geralmente não podem ser colocadas em linha com opercurso seguido por linhas mais complexas do fluxo de força.

Uma forma possível de se estar em conformidade com a exigên-cia de alinhamento de fibra de acordo com a carga é o processo TFP conhe-cido. Isso envolve a colocação de fios de fibra para reforço mecânico ("me-chas") que, por sua vez, são formadas por uma multiplicidade de fibras dereforço discretas correndo em paralelo uma com relação à outra, ao longo dequalquer curva de percurso desejada e a fixação das mesmas com o auxíliode fios de fixação em uma camada de suporte para formar uma pré-forma defibra ("pré-forma"), onde o alinhamento dos fios de fibra individuais pode seradaptado virtualmente de forma ideal ao fluxo da força que age no compo-nente compósito acabado. A fixação é realizada aqui por um fio de fixaçãosuperior e um fio de fixação inferior, que são interconectados um com o ou-tro sob a camada de suporte para formar alças - de uma forma correspon-dente aos métodos de costura convencionais. A fixação dos fios de fibra érealizada aqui, por exemplo, com os pontos costumeiros em ziguezague. Autilização ideal da capacidade de suporte de carga mecânica dos fios de fi-bra que é alcançada dessa forma pode minimizar seu número, e, conse-qüentemente, também reduzir consideravelmente o peso da pré-forma defibra. Ademais, a seção transversal do componente pode ser adaptada deforma ideal às cargas locais respectivas. Adicionalmente, os reforços podemser formados especificamente nas zonas que são sujeitas a carga em parti-cular, tal como, por exemplo, regiões onde a força é introduzida ou similar,pela colocação de fios de fibra adicionais. Fibras de vidro, fibras de carbono,fibras de aramida ou similar são utilizadas, por exemplo, como fibras de re-forço.

A produção de pré-formas de fibra pelo processo TFP é realiza-da em máquinas de costura e bordado automáticas controladas por CNCnormais, que também são utilizadas, por exemplo, na indústria têxtil. Umavez que todas as camadas necessárias tenham sido colocadas com fios defibra e fixadas à camada de suporte, a pré-forma de fibra acabada, que ge-ralmente já tem o contorno final desejado ou forma final, é colocada em ummolde que pode ser fechado, e impregnada com um material polimérico cu-rável e subseqüentemente curada para formar o componente compósito a-cabado. Um número de pré-formas de fibra TFP e/ou camadas de tecidos dereforço pode ser combinado aqui. As pré-formas de fibra de múltiplas cama-das são formadas pela colocação de várias pré-formas de fibra (de camadaúnica ou múltiplas camadas) uma em cima da outra, de forma a ser capaz decriar uma maior espessura de material que, do contrário, não poderia serproduzida devido ao comprimento limitado da agulha nas máquinas de cos-tura e bordado automáticas que são utilizadas para o processo TFP. As pré-formas de fibra de múltiplas camadas, de acordo, possuem pelo menos duascamadas de suporte, correndo quase que em paralelo uma com a outra den-tro da pré-forma de fibra de múltiplas camadas.

A impregnação das pré-formas de fibra com o material poliméri-co curável pode ser realizada, por exemplo, pelo processo RTM conhecido("Moldagem por Transferência de Resina") em um molde que pode ser fe-chado projetado de forma correspondente.

No entanto, com os fios de fixação e as camadas de suporte, oprocesso TFP introduz na pré-forma de fibra componentes auxiliares quenão precisam mais realizar qualquer função no componente compósito, emparticular, nenhuma função de suporte. Tanto as camadas de suporte quantoos fios de fixação causam problemas na realização de uma seqüência idealde camadas e, ademais, representam uma proporção não insignificante dopeso total, em particular se um número de pré-formas de fibra for colocadouma em cima da outra ou pré-formas de fibra de camada única de grandeespessura de material forem formadas por uma multiplicidade de camadasdos fios de fibra colocados um sobre o outro. Adicionalmente, as delamina-ções ocorrem preferivelmente na região das camadas de suporte no compo-nente compósito acabaço. Apesar de a camada de suporte propriamente ditatambém poder ser formada por um tecido de reforço tramado, por exemplo,por um tecido de fibra de carbono ou de vidro tramada, mesmo nesse casopelo menos parte das fibras de reforço possui normalmente um alinhamentoque não está de acordo com a carga. Ademais, sob determinadas circuns-tâncias o tecido de reforço tramado também é danificado pela penetração daagulha de costura durante o processo TFP, de forma que os valores materi-ais característicos podem ser prejudicados. Os fios de fixação produzem fa-lhas adicionais na pré-forma de fibra, por exemplo, pela formação de umaonda ao longo dos fios de fibra como resultado da costura e devido à forma-ção de alça como resultado dos pontos entre os fios de fixação superiores eos fios de fixação inferiores. Também forma uma camada com falhas se umnúmero de pré-formas de fibra for colocada uma em cima da outra.

Adicionalmente, pelo processo TFP, os fios de fixação, os fios defibra e a camada de suporte são unidos de maneira firme um ao outro porcostura, de forma que geralmente não seja possível que a camada de supor-te seja rasgada da pré-forma de fibra, em particular sem danificar as fibrasde reforço individuais nos fios de fibra.

DE 100 61 028 A1 descreve um método no qual os fios de fixa-ção na pré-forma de fibra são dissolvidos quimicamente ou fundidos termi-camente, mas aqui também existe o risco de os fios de fibra serem danifica-dos como resultado do rasgo da base da costura. A dissolução química dosfios de fixação pode, nesse caso, ser realizada apenas com um sistema deresina adequado durante a impregnação da pré-forma de fibra, de modo queos danos da matriz de resina não sejam eliminados.

O objetivo da invenção é, portanto, fornecer um método de pro-dução de uma pré-forma de fibra de acordo com o processo TFP no qual aremoção fácil da camada de suporte da pré-forma de fibra seja garantida,em particular sem danos aos fios de fibra, a fim de formar uma pré-forma defibra, em particular sem camadas de suporte problemáticas, que fornece aum componente compósito produzido com o mesmo propriedades de Iami-nação virtualmente ideais mas que também seja acompanhado por um ali-nhamento das fibras de reforço que são substancialmente orientadas com ofluxo da força. Adicionalmente, a influência nas propriedades mecânicas dapré-forma de fibra causada pelos fios de fixação necessários no processoTFP, em particular, pela formação de falhas e similares, deve ser reduzida.

O objetivo de acordo com a invenção é alcançado por um méto-do com as características da cláusula caracterizante da reivindicação 1.

O fato de uma camada de liberação ser aplicada primeiro à ca-mada de suporte, pelo menos em determinadas regiões, e de, depois da fi-nalização do processo TFP, a pré-forma de fibra ser introduzida em um dis-positivo de fixação, no qual pelo menos alguns dos fios de fixação são fundi-dos por calor sendo suprido, e subseqüentemente a camada de suporte, se-parada da pré-forma de fibra pela camada de liberação, é destacada da pré-forma de fibra significa que a camada de suporte necessária para a realiza-ção do processo TFP pode ser destacada da pré-forma de fibra sem danifi-car os fios de fibra da última. Ao mesmo tempo, os fios de fixação por fusãopossibilitam a fixação da posição espacial dos fios de fibra dentro do disposi-tivo de fixação, de forma que a pré-forma de fibra possa ser removida dodispositivo de fixação sem sofrer qualquer mudança dimensional significativapara as etapas de processamento adicionais após a fusão pelo menos par-cial dos fios de fixação para remoção da camada de suporte que foi separa-da da pré-forma de fibra pela camada de liberação.

Um refinamento vantajoso adicional do método de acordo com ainvenção fornece que a camada de liberação seja formada pelo materialpossuindo propriedades não aderentes. Como resultado dessa camada deliberação, a camada de suporte pode ser destacada da pré-forma de fibrasubstancialmente sem qualquer dano aos fios de fibra na dita pré-forma defibra.

De acordo com um refinamento vantajoso adicional do métodode acordo com a invenção, é fornecido que a posição espacial dos fios defibra seja mantido no dispositivo de fixação antes da fusão pelo menos par-ciai dos fios de fixação pela aplicação de uma pressão negativa.

Isso evita os deslocamentos dos fios de fibra dentro da pré-forma de fibra antes ou durante o processo de fusão no dispositivo de fixa-ção. O dispositivo de fixação pode ser formado aqui como uma base, a for-ma da qual correspondendo substancialmente à pré-forma de fibra a serproduzida. A pré-forma de fibra que é formada pelo processo TFP é introdu-zida em um recinto de vácuo, subseqüentemente colocada na base e conec-tada à mesma de forma impermeável a ar pelos elementos de vedação. Pelaaplicação de uma pressão negativa ao recinto de vácuo, o último se pressio-na contra a pré-forma de fibra e, dessa forma, fixa os fios de fibra. Se foradequado, em particular no caso das pré-formas de fibra de formato grande,pode ser necessário cobrir a pré-forma de fibra pelo menos em determina-das regiões com uma camada de drenagem permeável a ar, por exemplo,uma camada não tramada permeável a ar ou similar, a fim de permitir que apressão negativa aja o mais uniformemente possível sobre toda a superfícieda pré-forma de fibra. Alternativamente, as folhas rígidas de espuma comuma estrutura de célula de poro aberto também podem ser utilizadas. Paraevitar a aderência da pré-forma de fibra ao lado interno do recinto de vácuoe/ou base, filmes de liberação podem ser colocados na pré-forma de fibra,pelo menos em determinadas regiões.

De acordo com um refinamento vantajoso adicional, pelo menosos fios de fixação superiores e/ou os fios de fixação inferiores são pelo me-nos parcialmente fundidos para manter a posição espacial dos fios de fibrano dispositivo de fixação. Como resultado disso, uma boa ligação é alcança-da entre os fios de fibra, evitando o deslocamento indesejado da posiçãoespacial dos fios de fibra. Isso permite que a pré-forma de fibra seja removi-da do dispositivo de fixação após a finalização da operação de fixação nodito dispositivo de fixação para as etapas de processamento subseqüentes,por exemplo, o destacamento da camada de suporte ou similar, sem o riscode deformações. Adicionalmente, falhas na pré-forma de fibra são igualadasou eliminadas, de forma que a pré-forma de fibra tenha propriedades mecâ-nicas virtualmente ideais. Tais falhas ocorrem, por exemplo, na forma deformação de uma onda nos fios de fibra devido à costura dos fios de fibracom os fios de fixação. Adicionalmente, em particular no caso de uma pré-forma de fibra com muitas camadas de fios de fibra, a costura dos fios defibra pelos fios de fixação superiores e os fios de fixação inferiores pode re-sultar em formações de alça aumentadas sob a camada de suporte e, sobdeterminadas circunstâncias, a casos de formação de nó dentro da pré-forma de fibra. Tais falhas são eliminadas pela fusão de pelo menos partedos fios de fixação. Adicionalmente, a fusão de pelo menos o fio de fixaçãosuperior juntamente com a camada de liberação possibilita que a camada desuporte seja destacada de forma muito fácil da pré-forma de fibra sem queos fios de fibra sejam danificados. Quando isso acontece, o material dos fiosde fixação possuem uma alta viscosidade adequada no estado fundido, deforma que a introdução descontrolada de material na pré-forma de fibra nãoocorre.

De acordo com um refinamento vantajoso adicional, a posiçãoespacial dos fios de fibra no dispositivo de fixação é mantida por um agenteaglutinante adicional, em particular um material termoplástico e/ou um mate-rial de termocura. Isso permite um aperfeiçoamento adicional na forma naqual os fios de fibra são mantidos juntos, e, conseqüentemente, a estabilida-de dimensional da pré-forma de fibra.

O objetivo de acordo com a invenção também é alcançado poruma camada de suporte formada de acordo com uma das reivindicações de8 a 11.

O fato de a camada de suporte possuir pelo menos em determi-nadas regiões pelo menos uma camada de liberação, permite que a camadade suporte seja destacada ou erguida a partir da pré-forma de fibra facilmen-te, e em particular sem danificar os fios de fibra dentro da dita pré-forma defibra.

Adicionalmente, o objetivo de acordo com a invenção é alcança-do por uma pré-forma de fibra de acordo com a reivindicação 12.

O fato de a pré-forma de fibra ser formada pelo método de acor-do com uma das reivindicações de 1 a 7, significa que a mesma possui vir-tualmente propriedades mecânicas ideais, visto que em particular não existemais qualquer camada de suporte, prejudicando a homogeneidade da pré-forma de fibra, e as falhas na pré-forma de fibra são eliminadas pela fusãopelo menos parcial dos fios de fixação, o que tem significado em particularno caso de pré-formas de fibra com múltiplas camadas.

Refinamentos vantajosos adicionais do método e da camada desuporte são apresentados nas reivindicações adicionais.

Nos desenhos:

a figura 1 ilustra uma representação transversal esquemáticaatravés de uma pré-forma de fibra formada pelo processo TFP, com umacamada de liberação; e

a figura 2 ilustra um dispositivo de fixação para a realização dométodo de acordo com a invenção.

O método de acordo com a invenção e a camada de suporte deacordo com a invenção devem ser descritos em maiores detalhes abaixocom base nas figuras 1 e 2.

A figura 1 ilustra uma representação transversal esquemáticaatravés de uma pré-forma de fibra formada pelo processo TFP, com umacamada de liberação.

Uma pré-forma de fibra 1 possui, entre outras coisas, uma ca-mada de suporte 2 é uma camada de liberação 3 disposta na última. A ca-mada de liberação 3 é formada, por exemplo, por um filme PTFE de camadafina ou similar, que apresenta boas propriedades de não aderência.

Adicionalmente, a camada de liberação 3 também pode ser for-mada por filmes de outros polímeros que apresentem boas propriedades denão aderência, tal como, por exemplo, polietileno, polipropileno ou similar.Adicionalmente, a camada de liberação pode ser formada por uma formaçãolaminada, por exemplo, um tecido tramado, que é fornecido com um agentede liberação, por exemplo, um revestimento de liberação ou similar. A cama-da de liberação 3 pode, alternativamente, ser produzida por pulverização ourevestimento de um material não aderente na camada de suporte 2, de for-ma que a camada de liberação 3 seja nesse caso uma parte integral da ca-mada de suporte 2. A camada de liberação 3 também pode ser aplicada àcamada de suporte 2 pelo fabricante.

De forma conhecida, os fios de fibra 4 a 16 são colocados nacamada de liberação 3 pelo processo TFP com um alinhamento que é subs-tancialmente orientado com o fluxo de força e são fixados à camada de su-porte 2 pelos fios de fixação 17 na forma de fios de fixação superior 18, 19 eo fio de fixação inferior 20. Os fios de fibra 4 a 16 são formados por umamultiplicidade de fibras de reforço individuais, por exemplo, fibras de vidro,fibras de carbono, ou fibras de aramida, dispostas em paralelo uma à outra.Na representação da figura 1, as fibras de reforço correm substancialmentede forma perpendicular ao plano do desenho. Os fios de fibra 4 a 8 formamuma camada superior 21 e os fios de fibra 9 a 16 formam uma camada infe-rior 22 dentro da pré-forma de fibra 1. A agulha que é normalmente utilizadano processo TFP para orientação dos fios de fixação 17 penetra, dessa for-ma, nas camadas 21, 22 e na camada de liberação 3 disposta entre a cama-da 22 e a camada de suporte 2, incluindo a camada de suporte 2. As máqui-nas de costura e bordado automáticas conhecidas, por exemplo, as máqui-nas controladas por CNC, que possibilitam que o cabeçote de costura sejacontrolado em duas dimensões espaciais, podem ser utilizadas para a pro-dução da pré-forma de fibra 1. A orientação dos fios de fibra a serem colo-cados pode ser realizada pelo cabeçote de costura ou um dispositivo de ori-entação separado.

Os fios de fixação superiores 18, 19 e/ou os fios de fixação infe-riores 20 são formados por um material prontamente fundível, por exemplo,um material termoplástico, um fio fundível ou similar. Nesse caso, o materialfundível possui tal viscosidade alta no estado fundido que, ao máximo possí-vel, nenhuma distribuição descontrolada ocorre dentro da pré-forma de fibra1. A camada de suporte 2 pode ser formada por um material normal que éadequado para o processo TFP, visto que é destacado mecanicamente ouerguido da camada de liberação 3 para concluir o processo. Como uma dife-rença do procedimento no caso de processos TFP conhecidos, de acordocom a invenção existe entre a segunda camada 22 e a camada de suporte 2da pré-forma de fibra 1 pelo menos uma camada de liberação 3, que é co-nectada à pré-forma de fibra 1 ou à camada de suporte 2 pelo processo decostura ou bordado.

Como resultado da interconexão entre os fios de fixação superio-res 18, 19 e os fios de fixação inferiores 20, uma multiplicidade de alças 23 éformada sob a camada de suporte 2, apenas uma das quais é fornecida comuma referência numérica para fins de clareza total do desenho. Por meio dasalças, os fios de fibra 4 a 16 sob a camada de suporte 2 são unidos à últimaou firmemente fixados à mesma. Para a formação das chamadas pré-formasde fibra de múltiplas camadas, um número de pré-formas de fibra 1 dasquais as camadas de suporte 2 foram removidas e os fios de fixação 17 pelomenos parcialmente fundidos são dispostas uma em cima da outra.

A figura 2 ilustra uma modalidade ilustrativa de um dispositivo defixação, que pode ser utilizado para fundir pelo menos alguns dos fios defixação no curso da realização do método de acordo com a invenção.

Uma pré-forma de fibra 25 com uma camada de liberação 26,que foi produzida pelo processo TFP conhecido, já foi colocada no dispositi-vo de fixação 24. A pré-forma de fibra 25 possui uma construção que corres-ponde à representação da pré-forma de fibra 1 na figura 1.

O dispositivo de fixação 24 compreende, entre outras coisas,uma base 27, elementos de vedação 28, 29 e um recinto de vácuo 30 comuma conexão de vácuo 31. Também são fornecidos um dispositivo de aque-cimento, não representado, e um sensor de temperatura 32. Por meio doselementos de vedação 28, 29, o recinto de vácuo 30 é hermeticamente ve-dado com relação às cercanias e conectado à base 27.

Para realizar a fase do método que se refere a pelo menos umafusão parcial dos fios de fixação, em uma primeira etapa de método a pré-forma de fibra 25 formada pelo processo TFP é colocada dentro do dispositi-vo de fixação 24. Para evitar uma fixação de adesivo indesejada da pré-forma de fibra 27 a outros componentes da disposição, a mesma é, se ne-cessário, pelo menos parcialmente coberta com filmes de liberação 33, 34.Os filmes de liberação 33, 34 possuem boas propriedades não aderentes epodem ser formados pelo mesmo material que a camada de liberação 26.Os filmes de liberação 33, 34 podem ser formados, por exemplo, por um ma-terial PTFE ou similar. Para garantir uma pressão negativa adequadamentealta em qualquer local dentro do recinto de vácuo 30, em particular no casode pré-formas de fibra 25 de uma grande área de superfície, um tecido nãotramado e permeável a ar 35 é disposto pelo menos em determinadas regi-ões acima da pré-forma de fibra 35, realizando substancialmente a funçãode "drenagem de pressão negativa ou vácuo". Como resultado do tecido nãotramado permeável a ar 35, a pressão negativa age de maneira uniformesobre toda a área de superfície da pré-forma de fibra 35.

Em uma segunda etapa do método, uma pressão negativa é a-plicada à conexão de vácuo 31. Essa pressão negativa possui o efeito de apré-forma de fibra 25 ser pressionada de maneira firme como resultado dapressão de ar ambiente prevalecer, e ao mesmo tempo pressionada na base27, de forma que os deslocamentos indesejados dos fios de fibra sejam mui-to evitados, até que os fios de fixação sejam pelo menos parcialmente fundi-dos e o material de fio de fixação resfriado assuma seu efeito aglutinantedentro da pré-forma de fibra 25.

Em uma terceira etapa do método, o dispositivo de fixação 24 éaquecido pelo dispositivo de aquecimento, de forma que os fios de fixaçãona pré-forma de fibra 25 pelo menos se fundam parcialmente e fixem o últi-mo, isto é, em particular, mantenham a posição espacial dos fios de fibracom relação um ao outro. Depois do resfriamento da pré-forma de fibra 25, amesma pode ser retirada do dispositivo de fixação 24 sem o risco de mu-danças dimensionais descontroladas, visto que existe uma estabilidade di-mensional adequada como resultado do efeito aglutinante do material de fiode fixação que penetrou a pré-forma de fibra 35 e resfriou. O efeito de fixa-ção como resultado da fusão dos fios de fixação pode ser aumentado adi-cionalmente pela adição de um aglutinante em ou na pré-forma de fibra 25.Os materiais termoplásticos e/ou termocura, em particular na forma de umpó ou grânulos, são considerados aglutinantes, por exemplo.

Em uma quarta etapa do método, finalmente, a camada de su-porte é removida. A remoção da camada de suporte é possível sem qualquerproblema como resultado do efeito não aderente da camada de liberação 26.

Em particular, a presença da camada de liberação 26 possibilita que a ca-mada de suporte seja destacada da pré-forma de fibra 25 facilmente e semdeixar quaisquer resíduos, e sem danificar os fios de fibra, por exemplo, pordivisão de pontas ou quebra das fibras de reforço. A base 27 possui preferi-velmente uma geometria de superfície que corresponde aproximadamente àforma pretendida do componente compósito subseqüentemente a ser produ-zido a partir da pré-forma de fibra 25. A base 27 pode ser formada de manei-ra flexível para adaptação às pré-formas de fibra com formas diferentes.

A seqüência de todo o método é monitorada por um dispositivode controle de alça aberta e alça fechada, que não é representado mas, porexemplo, também detecta os valores de temperatura determinados pelosensor de temperatura 32 e controla o suprimento de calor introduzido napré-forma de fibra pelo dispositivo de aquecimento de uma forma correspon-dente às exigências estipuladas. Também é possível por meio do dispositivode controle de alça aberta e alça fechada que a geometria de superfície dabase 27 seja adaptada sob o controle de computador às pré-formas de fibracom formas diferentes. O dispositivo de controle de alça aberta e alça fecha-da monitora e controla a seqüência de etapas de método individuais e garan-te conseqüentemente uma seqüência preferivelmente totalmente automáticado método de acordo com a invenção.

Depois de uma etapa possivelmente ainda necessária de cortepara dimensionamento, a pré-forma de fibra 25 formada dessa maneira podeser subseqüentemente curada diretamente com um material polimérico cu-rável em um molde fechado, por exemplo, pelo processo RTM conhecido("Moldagem por Transferência de Resina") para formar um componentecompósito acabado. Uma resina de poliéster, uma resina epóxi, uma resinaBMI ou similar é considerada, por exemplo, como o material polimérico curá-vel. Antes da finalização do componente compósito, várias pré-formas defibra podem ser dispostas no molde RTM para formar as pré-formas de fibrade múltiplas camadas. A produção final do componente compósito, que é,digamos, a impregnação da pré-forma de fibra 25 com um sistema de resinaque pode ser curado por reticulação e sua cura, não é realizada no dispositi-vo de fixação 24, mas em um molde RTM fechado separado.

As pré-formas de fibra formadas dessa maneira possuem propri-edades mecânicas virtualmente ideais, com, ao mesmo tempo, peso muitobaixo. Em particular, a fusão de pelo menos alguns dos fios de fixação e odestacamento subseqüente da camada de suporte possuem o efeito de eli-minar irregularidades ou falhas dentro da pré-forma de fibra, para obter umapré-forma de fibra "aparentemente isotrópica" com um alinhamento virtual-mente ideal das fibras de reforço de forma que sejam orientadas com o fluxode força, fornecendo aos componentes compósitos produzidos com os mes-mos uma estrutura laminada virtualmente ideal. Os componentes compósitosproduzidos pelo método de acordo com a invenção podem, dessa forma, teruma grande espessura de material, por um número de pré-formas de fibrasendo dispostas uma em cima da outra. Ademais, a ocorrência de delamina-ções, que no caso das pré-formas de fibra conhecidas podem ocorrer naregião das camadas de suporte, é evitada.

De acordo, as pré-formas de fibra produzidas por meio de ummétodo de acordo com a invenção são predestinadas à produção de com-ponentes compósitos para os componentes de suporte de carga que preci-sam suportar altas cargas mecânicas no setor aeroespacial.

A invenção se refere de acordo a um método para a produçãode pré-formas de fibra de camada única ou múltiplas camadas (1, 25) peloprocesso TFP com os fios de fibra 4 a 16 que são alinhados substancialmen-te de forma que sejam orientados com o fluxo de força, sejam colocados emuma camada de suporte 2 e sejam fixados por fios de fixação 17, em particu-lar por pelo menos um fio de fixação superior 18, 19 e pelo menos por um fiode fixação inferior 20, a fim de formar uma pré-forma de fibra 1, 25 com vir-tualmente qualquer espessura de material desejada, onde uma camada deliberação 3, 26 é primeiramente aplicada pelo menos em determinadas regi-ões à camada de suporte 2, e, depois da finalização do processo TFP, a pré-forma de fibra 1, 25 é introduzida em um dispositivo de fixação 24, no qualpelo menos alguns dos fios de fixação 17 são fundidos por calor sendo su-prido, e subseqüentemente a camada de suporte 2, separada da pré-formade fibra 1, 25 pela camada de liberação 3, 26, é destacada da pré-forma defibra 1,25.

A camada de liberação 3, 26 é preferivelmente formada por ummaterial possuindo propriedades não aderentes.

Por meio de exemplo, a posição espacial dos fios de fibra 4 a 16é mantida no dispositivo de fixação 24 da fusão pelo menos parcial dos fiosde fixação 17 pela aplicação de uma pressão negativa.

Pelo menos os fios de fixação superiores 18, 19 e/ou os fios defixação inferiores 20 são vantajosamente pelo menos parcialmente fundidospara manter a posição espacial dos fios de fibra 4 a 16 no dispositivo de fi-xação 24.

A posição espacial dos fios de fibra 4 a 16 é, por exemplo, man-tida no dispositivo de fixação 24 por um agente aglutinante adicional, emparticular um material termoplástico e/ou um material termocura.

Os fios de fixação 17 são vantajosamente formados por um ma-terial prontamente fundível, em particular um material termoplástico, um fiofundível ou similar.

Pelo menos duas pré-formas de fibra 1, 25 são vantajosamentedispostas uma em cima da outra para formar uma pré-forma de fibra de múl-tiplas camadas.

A invenção também se refere a uma camada de suporte 2 para aprodução de uma pré-forma de fibra 1, 25 de acordo com o método reivindi-cado, a camada de suporte 2 possuindo pelo menos em determinadas regi-ões pelo menos uma camada de liberação 3, 26.

A camada de liberação 3, 26 é formada em particular por ummaterial que apresenta propriedades não aderentes.

A camada de liberação 3, 26 é preferivelmente formada por umfilme polimérico, em particular um filme de PTFE com uma espessura decamada pequena.

A camada de liberação 3, 26, é, por exemplo, formada por umrevestimento aplicado pelo menos em determinadas regiões à camada desuporte 2.

A pré-forma de fibra 1, 25 é preferivelmente formada pelo méto-do reivindicado.LISTAGEM DE REFERÊNCIA

1 pré-forma de fibra 2 camada de suporte 3 camada de liberação 4 fio de f bra 5 fio de f bra 6 fio de f bra 7 fio de f bra 8 fio de f bra 9 fio de f bra 10 fio de f bra 11 fio de f bra 12 fio de f bra 13 fio de f bra 14 fio de f bra 15 fio de f bra 16 fio de f bra 17 fios de fixação 18 fio de fixação superior 19 fio de fixação superior 20 fio de fixação inferior 21 camada 22 camada 23 alça 24 dispositivo de fixação 25 pré-forma de fibra 26 camada de liberação 27 base 28 elemento de vedação 29 elemento de vedação 30 recinto de vácuo 31 conexão de vácuo32 sensor de temperatura

33 filme de liberação

34 filme de liberação

35 não tramado.

Claims

1. Método de produção de pré-formas de fibra de camada únicaou múltiplas camadas (1, 25) pelo processo TFP com fios de fibra (4 a 16)que são alinhados substancialmente de forma que sejam orientados com ofluxo de força, são colocados em uma camada de suporte (2) possuindo umacamada de liberação (3, 26) e são fixados pelos fios de fixação (17), em par-ticular por pelo menos um fio de fixação superior (18, 19) e pelo menos umfio de fixação inferior (20), a fim de formar uma pré-forma de fibra (1, 25)com virtualmente qualquer espessura de material desejada, compreendendoas etapas a seguir:a) aplicação de uma camada de liberação (3, 26) na forma deum filme PTFE com uma espessura de camada pequena àcamada de suporte (2);b) colocação da pré-forma de fibra (1, 25) na camada de Iibe-ração (3, 26) no processo TFP;c) após a finalização do processo TFP, introdução da pré-forma de fibra (1, 25) em um dispositivo de fixação (24);d) fusão de pelo menos alguns dos fios de fixação (17) nodispositivo de fixação (24) pelo aquecimento sendo suprido, ee) destacamento da camada de suporte (2), separada da pré-forma de fibra (1, 25) pela camada de liberação (3, 26) apartir da pré-forma de fibra (1, 25).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de a posição espacial dos fios de fibra (4 a 16) ser mantida no dispositi-vo de fixação (24) antes da fusão pelo menos parcial dos fios de fixação (17)pela aplicação de uma pressão negativa.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato de os pelo menos fios de fixação superiores (18, 19) e/ou os fios defixação inferiores (20) serem pelo menos parcialmente fundidos para mantera posição espacial dos fios de fibra (4 a 16) no dispositivo de fixação (24).

4. Método, de acordo com uma das reivindicações de 1a 3, ca-racterizado pelo fato de a posição espacial dos fios de fibra (4 a 16) no dis-positivo de fixação (24) ser mantida por um agente aglutinante adicional, emparticular um material termoplástico e/ou um material de termocura.

5. Método, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 4, ca-racterizado pelo fato de os fios de fixação (17) serem formados por um mate-rial prontamente fundível, em particular um material termoplástico, um fiofundível ou similar.

6. Método, de acordo com uma das reivindicações de 1 a 5, ca-racterizado pelo fato de pelo menos duas pré-formas de fibra (1, 25) seremdispostas uma em cima da outra para formar uma pré-forma de fibra de múl-tiplas camadas.

7. Camada de suporte (2) para produção de uma pré-forma defibra (1, 25) de acordo com o método como definido em uma das reivindica-ções de 1 a 6, caracterizada pelo fato de a camada de suporte (2) possuirpelo menos uma camada de liberação, que é formada pelo menos em de-terminadas regiões por um filme PTFE com uma espessura de camada pe-quena.