BRPI0708198A2

BRPI0708198A2 - método para fabricação de uma estrutura de armação tridimensional para uso como uma estrutura central em uma construção em sanduiche e estrutura de armação fabricada a partir da mesma

Info

Publication number: BRPI0708198A2
Application number: BRPI0708198-7A
Authority: BR
Inventors: Hans-Juergen Weber; Gregor Christian Endres
Original assignee: Airbus Gmbh
Priority date: 2006-02-24
Filing date: 2007-02-22
Publication date: 2011-05-17
Also published as: ATE516903T1; CN101389423B; JP2009527379A; CN101389423A; JP4898839B2; DE102006008728B3

Abstract

MéTODO PARA FABRICAçáO DE UMA ESTRUTURA DE ARMAçãO TRIDIMENSIONAL PARA USO COMO UMA ESTRUTURA CENTRAL EM UMA CONSTRUçãO EM SANDUìCHE E ESTRUTURA DE ARMAçãO FABRICADA A PARTIR DA MESMA A presente invenção refere-se a um método para fabricação de uma estrutura de armação tri-dimensional que pode ser utilizada como uma estrutura central em uma constru ção sanduíche. Além do mais, a invenção refere-se a uma estrutura de armação para uma construção sanduíche, cuja estrutura de armação tenha sido fabricada de acordo com o metodo de acordo com a invenção. No método, uma estrutura de treliça bi-dimensional (1) é concebida a partir de produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2, 3), aonde a estrutura e os produtos semi-acabados (2,3) se interceptam em pontos de intersecção (4) definidos; os produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) se apresentam conectados nos pontos de intersecção (4) e são amolecidos pela aplicação local de calor junto à estrutura de treliça (1) em cada situação ao longo das três linhas retas (5,6) que não se interceptam (imaginárias). De modo a se conferir um formato tri-dimensional junto à es- trutura de treliça (1), introduz-se uma força (F) na estrutura de treliça (1) ao longo da linha intermediária de uma das linhas retas (5,6) (imaginárias) onde o calor esteja sendo aplicado, em que, como um resultado da deformação da estrutura de treliça, a força introduzida F é defletida em pares de forças tensoras atuando nos produtos semi-acabados, resultando em que a estrutura de treliça (1) é levada a uma terceira dimensão, ao longo da linha reta (5,6) intermediária (imaginária) aonde tenha sido aplicado calor.

Description

"MÉTODO PARA FABRICAÇÃO DE UMA ESTRUTURA DE ARMAÇÃO TRI-DIMENSIONAL PARA USO COMO UMA ESTRUTURA CENTRAL EM UMA CONSTRUÇÃOEM SANDUÍCHE E ESTRUTURA DE ARMAÇÃO FABRICADA A PARTIR DA MESMA"

Referência aos pedidos relacionados

Este pedido reivindica o benefício da data de depósito do Pedido de Patente Alemã№ 10 2006 008 728,3 depositado em 24 de Fevereiro de 2006 e o Pedido de Patente Provi-sório dos Estados Unidos N0 60/776.524 de 24 de Fevereiro de 2006, pedidos cujos conteú-dos são presentemente incluídos como referência.

Campo Técnico

A presente invenção refere-se ao campo técnico de materiais compostos. Em parti-cular, a invenção refere-se a um método para a fabricação de uma estrutura de armação tri-dimensional que pode ser utilizada como uma estrutura central em uma construção sanduí-che, cuja estrutura de armação tenha sido fabricada em coerência com o método de acordocom a invenção, e uma aeronave compreendendo um componente estrutural na forma deuma construção sanduíche, cuja estrutura central tenha sido concebida com a utilização dométodo de acordo com a invenção.

Antecedentes da Invenção

Dada a boa razão de rigidez ou resistência à densidade, os materiais compostos, eem particular construções sanduíches, apresentam uma ampla gama de aplicações no cam-po da construção de aeronaves. Em termos gerais, as construções sanduíches são feitas apartir de uma camada de revestimento de topo e base, havendo entre as mesmas, com finsde se fortalecer a rigidez, uma estrutura central em forma alveolar, feita, por exemplo, decélulas estendendo-se verticalmente com seção transversal hexagonal.

Como uma alternativa às estruturas em forma alveolar envolvendo o projeto, mate-riais de células rígidas podem ser empregados. Contudo, as construções sanduíche com-preendendo uma parte central de material de célula rígida estão de alguma forma, associa-das com uma desvantagem, no sentido de que, quando comparadas às construções sandu-íches com a estrutura central em forma alveolar e de densidade comparável, suas caracte-rísticas mecânicas são inferiores. De maneira a se compensar isto, fibras, produtos de ar-mações semi-acabadas restauradas ou roscas, podem ser incluídos no material de célularígida em ângulos definidos e a uma densidade definida. No caso de fibras ou roscas e umprocesso de infiltração de resina subseqüente, as fibras contribuem então para um reforçomecânico do material celular. Neste caso, o material celular não somente age como umcondutor que mantém os pinos na forma de fibras ou roscas reforçadas com resina em posi-ção, mas também serve para estabilização dos pinos, de modo a impedir, ou pelo menosretardar, qualquer deformação ou colapso dos referidos pinos quando sob cargas.

Entretanto, uma vez que a capacidade de suportar carga de tais materiais de célu-Ias rígidas reforçadas seja decisivamente determinada através da introdução de pinos oupela introdução de produtos de armação semi-acabados por pultrusão, em via de regra, emum aspecto desagradável, a parte central celular existente tende a contribuir com o cresci-mento na densidade da estrutura central. Além do mais, via de regra, uma estrutura de ma-terial celular estressada compreende de somente uma pequena região aonde haja elastici-dade sob a ação de carga, representando um fator de perigo ao material composto que ten-de a ser de plástico e formato permanente. Por fim, a aeração ou desidratação de uma es-trutura sanduíche com um material celular rígido reforçado não é possível devido ao espaçoentre as camadas de revestimento ser completamente preenchido pelo material celular rígido.

A partir dos documentos WO 2004/022869 A2 e WO 03/101721 A1, por exemplo,são conhecidos métodos para a fabricação de uma estrutura de treliça tri-dimensional, aon-de são gerados, inicialmente, métodos para estruturas metálicas de treliça por meio de umamatriz de base e uma matriz superior associada sendo torcidas para formarem uma terceiradimensão de modo que seja criado um trabalho de treliça tri-dimensional. Durante tal açãode flexão, a aresta lateral da matriz metálica de treliça não é mantida no lugar devido queisto pode levar a não se conseguir a dobra para se realizar a terceira dimensão. Contudo, talflexão com a utilização de uma matriz de base e matriz de topo associada é comparativa-mente inflexível, dada que a variação do ângulo do trabalho de treliça e a altura do trabalhode treliça requerem uma alteração da matriz de base e da matriz superior associada.

O documento Norte-Americano 3.884.646 descreve um processo de fabricação deum trabalho de treliça tri-dimensional em uma construção sanduíche na forma de uma estru-tura central. Neste método, primeiramente, é formada uma estrutura de treliça plana a partirde uma chapa de metal, cuja estrutura de treliça é subseqüentemente torcida, novamentepor meio de um processo de formação, por meio de uma matriz de base e matriz superiorassociada, de modo a conferir um formato tri-dimensional para a referida estrutura de treliçaplana.

Enquanto que as estruturas de treliça tri-dimensionais fabricadas de acordo com aspublicações impressas mencionadas acima não estão associadas com as desvantagens dasestruturas centrais do material celular reforçado, conforme explicado acima, os métodos defabricação, conforme explicado, para a fabricação de estruturas de treliça tri-dimensionaissão comparativamente inflexíveis devido ao uso de uma matriz de base e uma matriz superior.

Sumário da Invenção

Entre outras coisas, deve haver necessidade de se estabelecer um método para afabricação de uma estrutura de armação tri-dimensional sem a utilização de um materialcondutor, por exemplo, na forma de um material celular rígido, em que a estrutura de arma-ção, em função de se produzir várias geometrias de treliça, seja mais flexível do que os mé-todos de formação descritos utilizando-se uma matriz de base e uma matriz superior.

Caso seja utilizado dentro do contexto da presente invenção o termo "produto semi-acabado linear em formato de barra", este quer-se referir a geometrias em formato de barrarestauradas, extrusadas ou estiradas com uma seção transversal definida, cuja seção trans-versal pode ser, por exemplo, redonda, triangular, retangular, hexagonal, tubular ou de al-gum formato geométrico comparável. Os produtos semi-acabados podem ser feitos com ousem as fibras de reforço para reforço. Os produtos semi-acabados podem, por exemplo,compreender termoplásticos extrusados; polímeros obtidos por pultrusão (parcialmente in-terligados), em particular materiais plásticos ou durômeros; metais ou cerâmicas restaura-das, em particular cerâmicas precursoras, aonde os materiais plásticos termocurados outermoplásticos (durômeros) podem compreender adicionalmente de fibra reforçada.

De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, o objetivo da referidainvenção pode ser alcançado por um método para fabricação de uma estrutura de armaçãotri-dimensional, cujo método em uma primeira etapa, fabrica uma estrutura de treliça bi-dimensional feita de produtos semi-acabados lineares em formato de barras. Neste método,os produtos semi-acabados lineares podem ser fornecidos como materiais contínuos. Nesteprocesso, os produtos semi-acabados lineares são dispostos para formarem uma estruturade treliça bi-dimensional, de modo que se interceptem em pontos definidos da interseção.Por exemplo, inicialmente uma primeira camada de produtos semi-acabados lineares podeser arranjada, em cuja camada os produtos semi-acabados em formato de barra individuaisse estendem em grupos, paralelos um em relação ao outro. Subseqüentemente, uma se-gunda camada de produtos semi-acabados lineares que se estendem em grupos, paralelosentre si, pode ser posicionada sobre a primeira camada, aonde os produtos semi-acabadoslineares são alinhados a um ângulo diferente do da primeira camada, de modo que os pro-dutos semi-acabados lineares das duas camadas interceptem-se em pontos definidos dainterseção. A estrutura de treliça formada a partir de produtos semi-acabados em formato debarra que não se apresentam inicialmente ligados entre si pode compreender de um padrãoímpar, mas não compulsório. Numa etapa posterior do processo, subseqüentemente, osprodutos semi-acabados lineares em formato de barra são interconectados em pontos deintersecção. Tal conexão pode, por exemplo, ocorrer via o aquecimento do ponto de contatona região dos pontos de interseção, de maneira que os produtos semi-acabados venham ase aderir uns aos outros, de maneira mole e superficial. Em uma etapa relacionada ao mé-todo posterior, os produtos semi-acabados lineares em formato de barra são então amoleci-dos de modo a tornarem-se de algum modo pegajosos ou grudentos. Tal amolecimento po-de, por exemplo, ocorrer através de aplicação local de calor junto à estrutura de treliça, aolongo de três linhas retas imaginárias que não se interceptam. A aplicação de calor junto àestrutura de treliça bi-dimensional pode, por exemplo, ocorrer ao longo de um primeiro grupode linhas retas que não se interceptam (imaginárias), e correspondentemente ao longo deum segundo grupo de linhas retas que não se interceptam (imaginárias), em que as linhasretas do primeiro grupo e as linhas retas do segundo grupo se prolongam alternativamenteentre si; em outras palavras, em cada instante, uma linha reta do segundo grupo encontra-se situada entre duas linhas retas do primeiro grupo, e uma linha reta do primeiro grupo en-contra-se situada entre duas linhas retas do segundo grupo.

De modo a conferir, subseqüentemente, junto à estrutura de treliça, a estrutura tri-dimesional desejada, introduz-se uma força na estrutura de treliça ao longo da linha retaintermediária das linhas retas imaginárias onde o calor tenha sido aplicado de modo que aestrutura de treliça se deforme para fora de seu plano bi-dimensional. Como resultado de taldeformação da estrutura de treliça, a força introduzida é defletida em pares de forças tenso-ras atuando nos produtos semi-acabados, resultando em que a estrutura de treliça é levadaa uma terceira dimensão, ao longo da linha reta intermediária imaginária onde está sendoaplicado o calor. Esta etapa quase envolve um processo estirado profundo aonde o materialdos produtos semi-acabados não é alongado. Ao contrário, a estrutura de treliça tem o planoencurtado como resultado da deformação na terceira dimensão. Para impedir que a estrutu-ra de treliça se desvie aleatoriamente quando se é introduzida força, as arestas da estruturade treliça ou da linha reta flanqueando a linha reta intermediária podem ser mantidas pormancais móveis, que asseguram que a força introduzida possa converter ou desagregar emuma maneira objetiva as forças tensoras nos produtos semi-acabados.

Na etapa aonde força é introduzida na estrutura de treliça, a estrutura de treliça bi-dimensional é então deformada em uma estrutura dobradiça tri-dimensional através da su-cessiva e alternada formação de picos e calhes. Nesta disposição, os picos apresentam-sesituados nas linhas retas do primeiro grupo, enquanto que os pontos mais profundos dascalhes encontram-se situados nas linhas retas do segundo grupo. Neste documento qual-quer referência a terminologia aos picos e calhes refere a uma vista da seção transversal daestrutura dobradiça tri-dimensional que é criada, aonde os picos e calhes da estrutura do-bradiça são evidentes. Em uma vista em perspectiva, os picos e calhes compreendem "ca-deias de montanhas" alongadas ou cristas, com "vales" alongados situados entre as mes-mas, quando observadas em relação à superfície da estrutura de treliça. Nesta disposição,os picos e calhes são criados no sentido que na região da linha reta dos dois grupos de li-nhas retas introduz-se uma força alternativamente na estrutura de treliça na direção dospontos altos e pontos baixos a serem produzidos. Pela introdução da força na direção dospontos altos e pontos baixos a serem produzidos, a estrutura de treliça bi-dimensional de-forma-se a partir do plano, resultando na criação das cadeias de montanhas com os valesno meio mencionados anteriormente ao longo das linhas retas dos dois grupos de linhasretas. Resultando em uma força ser exercida nos produtos semi-acabados da estrutura detreliça, ao longo da linha reta dos dois grupos retos, a estrutura de treliça bi-dimensionaldeforma-se a partir do plano, resultando na criação na maneira desejada dos picos e calhes.Deve-se esclarecer que qualquer referência a uma força sendo introduzida na estrutura detreliça "ao longo" de uma linha reta significa que a força está sendo aplicada junto à estrutu-ra de treliça em uma maneira essencialmente perpendicular, força esta distribuída ao longoda linha reta.

De forma a se implementar de forma otimizada o método em relação ao tempotranscorrido, pode-se conduzir a conexão de produtos semi-acabados lineares em formatode barra nos pontos de intersecção, se amolecer os produtos semi-acabados lineares emformato de barra, bem como introduzir a força em um processo de escoamento contínuoaonde as etapas anteriores sejam implementadas em um processo contínuo que é repetido,progredindo-se na direção da produção. Em particular, pode ser favorável que ocorra a co-nexão dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra enquanto os referidos pro-dutos estejam sendo amolecidos, devido que esses produtos tornam-se algo pegajosos, i.éligeiramente grudentos, como resultado do processo de amolecimento, de modo que os pro-dutos semi-acabados venham a se aderir entre si quando posicionados um sobre o outro.Naturalmente, isto torna necessário a que o amolecimento dos produtos semi-acabados li-neares em formato de barra ocorra na região de pontos de intersecção de modo que os pro-dutos semi-acabados lineares em formato de barra conectem-se entre si nestas regiões. Oprocesso de produção repetida contínuo é caracterizado no sentido que em uma direção deprodução, em um processo contínuo, o calor é aplicado para aumentar as linhas retas ima-ginárias da estrutura de treliça, e a força é aplicada, ao longo dessas linhas retas, com afinalidade de se deformar a estrutura de treliça.

De forma a ainda se otimizar mais o processo de fabricação, a aplicação de forçaocorre enquanto calor é aplicado junto à estrutura de treliça ao longo das três linhas retasque não se interceptam. Como resultado da aplicação do calor, a deformação plástica daestrutura de treliça ao longo da linha reta mencionada anteriormente pode ocorrer em umamaneira objetiva como um resultado de introdução da força.

Devido a razões referindo-se a estática e a construção, pode ser desejável, que ospontos de intersecção dos produtos semi-acabados lineares de formato em barra na terceiradimensão formem a aresta externa da estrutura de armação tri-dimensional a ser produzida,a aplicação de calor pode ocorrer de modo que o calor seja sempre aplicado ao mesmotempo junto aos pontos de intersecção que se encontram situados de forma a serem per-pendiculares em relação à direção de produção. Estes pontos de intersecção que se encon-tram situados de maneira a serem perpendiculares em relação à direção de produção sãopontos adjacentes da intersecção aonde vários produtos semi-acabados lineares da estrutu-ra de treliça se interceptam. Uma vez que a introdução de força na estrutura de treliça sem-pre ocorra ao longo de uma linha intermediária das três linhas retas, aonde o calor das li-nhas retas tenha sido aplicado na estrutura de treliça, como um resultado da introdução deforça e como um resultado da deflexão da força para a deformação da estrutura de treliçaem pares de forças tensoras agindo nos produtos semi-acabados, os pontos de intersecçãoaonde se é aplicado calor são assim estirados numa desejada terceira dimensão, com osreferidos pontos de intersecção formando a aresta externa da estrutura de treliça tri-dimensional na terceira dimensão.

Conforme já mencionado, ocorre a conexão dos produtos semi-acabados linearesem formato de barra nos pontos de intersecção durante, e como um resultado da aplicaçãopressente do calor nos pontos de intersecção que se encontram situados de forma a seremperpendiculares à direção de produção. Isto é favorável em particular nos casos aonde aaplicação de calor é de modo que o calor é aplicado coincidentemente junto aos pontos deintersecção que se encontram situados de modo a se apresentarem perpendiculares emrelação à direção de produção, devido que desta maneira os produtos semi-acabados linea-res nas camadas individuais se tornam moles na região dos pontos de intersecção, e resul-tando de se apresentarem conectados entre si por toque - e caso seja aplicável, como umresultado de uma aplicação correspondente de força (por exemplo, força gravitacional).

De acordo com um aspecto particular de presente invenção, uma estrutura dobradi-ça tri-dimensional pode ser citada no sentido que no processo periódico e contínuo, são in-troduzidas, seqüencialmente, forças na estrutura de treliça ao longo de cada linha reta ima-ginária, aonde o calor da linha reta tenha sido aplicado, forças tais que levam os produtossemi-acabados em terceira dimensão a uma profundidade desejada. Neste processo o pla-no da estrutura de treliça se deforma de modo que duas linhas retas, que flanqueiam a linhareta intermediária onde está sendo aplicado calor, se aproximam uma da outra no plano,resultando na geração de uma estrutura dobradiça que quando vista em seção transversalapresenta o formato de uma concertina. Naturalmente, é também possível se submeter àestrutura de treliça à força em uma direção positiva da terceira dimensão ao longo de cadasegunda linha reta aonde a temperatura seja aplicada, aonde cada primeira, terceira, quinta,etc. linha reta aonde se tenha aplicado calor seja também submetida a uma força numa di-reção negativa da terceira dimensão, aonde pode ser criada uma estrutura dobradiça emziguezague.

Quando se comparando aos métodos conhecidos utilizando ferramentas de forma-ção de matriz de base e matriz superior, o método de acordo com a invenção é bastanteflexível devido que como resultado da introdução de força ao longo da linha reta onde estejasendo aplicado calor qualquer espessura ou resistência individual desejada da estrutura dearmação tri-dimensional pode ser produzida. Por exemplo, a força e o calor podem ser apli-cados junto aos produtos semi-acabados por meio de uma aresta aquecível que pode serlevada a uma terceira dimensão, em que, dependendo da profundidade pela qual a aresta émovida para a profundidade da terceira dimensão, uma espessura variável da estrutura dearmação pode ser produzida. Assim, por exemplo, a espessura da armação de estrutura tri-dimensional pode ser continuamente alterada no que em diferentes localizações da estrutu-ra de treliça, a aresta é movida para uma extensão diferente numa terceira dimensão com afinalidade de deformar a estrutura de treliça.

De forma a se garantir uma conexão confiável dos produtos semi-acabados linearesem formato de barra nos pontos de intersecção, a força pode ser introduzida já durante aaplicação de calor para amolecer os produtos semi-acabados lineares em formato de barraao longo dos pontos de intersecção situados de modo a serem perpendiculares em relaçãoá direção de produção de modo que na região dos pontos de intersecção ocorram pequenasáreas de material prensado nos produtos semi-acabados lineares, resultando num efeitolateral positivo na capacidade aumentada de dobra dos produtos semi-acabados nessasposições. Descreveu-se nos parágrafos anteriores, um método para a fabricação de umaestrutura de armação tri-dimensional aonde as linhas retas, ao longo das quais a estruturade treliça bi-dimensional é flexionada, em termos gerais não se interceptam. Entretanto, demaneira a se produzir uma estrutura de treliça tri-dimensional que seja tão regular quantopossível, é, naturalmente, também possível se aplicar calor junto à estrutura de treliça aolongo de linhas retas paralelas (imaginárias), e se introduzir a força junto à estrutura de treli-ça nas linhas retas mencionadas acima. De forma a facilitar a deformação da estrutura detreliça bi-dimensional para a terceira dimensão, em uma etapa adicional, a pré-formação deentalhes pode ser impressa junto aos produtos semi-acabados ao longo da linha reta aondeo calor tenha sido aplicado, na direção da formação que é para ser produzida posteriormen-te, na direção da terceira dimensão. Tal impressão de pré-formação de entalhes pode ocor-rer em uma etapa completamente separada por meio de uma ferramenta de impressão emformata de aresta que tenha sido especialmente fornecida para esta finalidade, como umaalternativa para isto, os entalhes pré-formados podem ser impressos também nos produtossemi-acabados por meio da aresta aquecível e movível. Uma vez que os produtos semi-acabados lineares em formato de barra interceptam-se nas camadas individuais nos pontosde intersecção de modo que nessas posições a espessura do material seja quase o dobro,por meio de impressão de entalhes pré-formados na região dos pontos de intersecção, es-sas partes espessadas podem ser reduzidas, ou no caso de produtos semi-acabados ter-moplásticos podem mesmo ser removidas em conjunto. Em particular, os métodos de sol-dagem para junção podem ser utilizados também no caso de produtos semi-acabados ter-moplásticos.

De modo a se aumentar o momento de resistência da estrutura de armação tri-dimensional produzida desta maneira de maneira que a estrutura de armação reaja menossensitivamente em relação à deformação por flexão, em uma etapa posterior relacionada aométodo podem ser fixadas camadas de revestimento, por exemplo, coladas, em pelo me-nos, um lado da estrutura de armação espacial produzida, de modo que a camada de reves-timento se confine com as extremidades, estirada numa terceira dimensão, do respectivolado da estrutura de armação. Essas camadas de revestimento absorvem as forças com-pressivas e as forças tensoras produzidas como um resultado da aplicação dos momentosde flexão de modo que a própria estrutura de armação tri-dimensional não se deforme, ou sedeforme apenas ligeiramente, quando submetida aos momentos de flexão. De modo a tor-nar essas camadas de revestimento insensíveis em função das cargas de cisalhamento ou adeformação de cisalhamento associada em relação à estrutura de armação tri-dimensional,e em particular de modo a aumentarem-se as cargas de cisalhamento que possam sertransmitidas, em acréscimo a fixação mencionada anteriormente, as camadas de revesti-mento podem ser cosidas nas extremidades do lado respectivo da estrutura de armação pormeio de um processo de cosedura, aonde métodos de cosedura uni-lateral podem ser utili-zados. Como uma alternativa, as camadas de revestimento podem ser ainda fixadas junto àestrutura de armação no sentido que os dentes de um pente de sujeição são pressionadosao longo de suas extremidades através da estrutura de armação nas camadas de revesti-mento, aonde os dentes são finalmente fixados na camada de revestimento como um resul-tado da cura de resina.

Conforme mostrado nas passagens acima, com o método de acordo com a inven-ção, para a fabricação de uma estrutura de armação tri-dimensional, comparado com o pro-jeto de uma estrutura central com o uso de materiais de células rígidas, pode ser alcançadauma redução nas densidades da estrutura central devido que no método de acordo com ainvenção não existe necessidade do fornecimento de materiais celulares rígidos. Além domais, com o método de acordo com a invenção uma estrutura aberta pode ser produzida,caracterizada no sentido que tem fácil capacidade de drenagem, ou seja, pode ser aeradaou desidratada com facilidade. Mais ainda, devido ao projeto aberto da estrutura, os caboscolocados através da estrutura não apresentam problema sem que isto envolva qualquercompromisso com a integridade mecânica da referida estrutura como um resultado de ca-nais artificiais.

Quando comparada às estruturas centrais utilizando materiais de células rígidas, aestrutura de armação tri-dimensional fabricada com o uso do método de acordo com a in-venção ainda apresenta uma gama maior de deformação elástica de modo que nenhumdano de deformação plástica, ou somente um pequeno dano de deformação plástica per-maneça. Em lugar disso, quando submetidas a cargas excessivas, as barras individuais naforma de produtos semi-acabados lineares dobradiços podem se colapsar elasticamente,resultando em se tornar possível se atingir a uma tolerância maior ao dano.

Devido que no método de acordo com a invenção seja possível se utilizar formatosgeométricos continuamente estirados ou extrusados, ou gerados por pultrusão de uma se-ção transversal definida (triangular, quadrangular, hexagonal, oca, tubular, redonda), enge-nheiros ou projetistas de construção apresentam uma outra opção de modificação do com-portamento de cambamento das barras individuais da estrutura de armação tri-dimensionalde modo que através de uma seleção objetiva das geometrias de estrutura definida, as ca-racterísticas da estrutura central possam ser aperfeiçoadas em uma maneira objetiva.

Uma vez que o método pode ser implementado em um processo de escoamentocontínuo, através da mudança da velocidade de extrusão ou não trefilando via modificaçãodos ângulos na estrutura de treliça, pode-se chegar à formação de rampas, diferenças nadensidade e espessura da estrutura de armação tri-dimensional.

Devido que na flexão da estrutura de formação bi-dimensional a uma terceira di-mensão não se é utilizada nenhuma disposição de matriz de base e matriz superior confor-me do conhecimento do estado da técnica, a flexibilidade do processo pode ser acentuadadevido que uma matriz de base e uma matriz superior são utilizadas, tanto a matriz de basecomo a matriz superior tem de ser alterada de maneira a serem capazes de variarem o ân-gulo de flexão e a altura da estrutura. Com a utilização do método de acordo com a inven-ção tal mudança no ângulo de flexão e na altura estrutural pode ser levada a termo com autilização de uma aresta aquecível que pode ser movida a uma terceira dimensão, no senti-do que a referida aresta seja movida a diferentes profundidades na terceira dimensão.

Breve Descrição Dos Desenhos

Abaixo, a presente invenção é explicada em maiores detalhes com referência aosdesenhos em anexo. Deve-se enfatizar que os desenhos são fornecidos somente com afinalidade de ilustrarem uma modalidade preferida, e não devem ser interpretados, em parti-cular, como limitando escopo de proteção em nenhuma maneira. Apresenta-se o seguinte:

A Figura 1 mostra uma estrutura de treliça bi-dimensional feita de produtos semi-acabados lineares em formato de barra;

a Figura 2 explica a impressão de entalhes pré-formados nos produtos semi-acabados;

a Figura 3 ilustra a introdução de forças na estrutura de treliça de modo a levaremesta estrutura de treliça auma terceira dimensão;

a Figura 4 mostra o produto final de uma estrutura de armação de apoio tri-dimensional; e

a Figura 5 explica a colocação de camadas de revestimento na estrutura de arma-ção tri-dimensional.

São utilizados caracteres de referência através de todas as figuras com referênciaidêntica para elementos correspondentes e idênticos.

Descrição de uma Modalidade de Exemplo da Invenção

A Figura 1 apresenta uma estrutura de treliça bi-dimensional 1 que é a modalidadede exemplo mostrada no diagrama que tem sido fabricado a partir dos dois grupos de produ-tos semi-acabados lineares 2, em que inicialmente o primeiro grupo 2 tem sido arranjado demodo que os produtos semi-acabados estendem-se em paralelo e são distanciados um dooutro em uma primeira camada. Subseqüentemente, um segundo grupo 3 de produtos semi-acabados lineares em formato de barra 3 foi arranjado nesta primeira camada, de modo queos produtos semi-acabados lineares em formato de barra 3 do segundo grupo se estendamna primeira camada 2 em uma segunda camada distanciada e paralela em relação uma coma outra. Como resultado desta dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra doprimeiro grupo 2 e do segundo grupo 3, surge uma estrutura de treliça bi-dimensional 1, a-onde os produtos semi-acabados lineares em formato de barra das duas camadas se inter-ceptam em pontos de intersecção definidos 4.

Os produtos semi-acabados lineares podem, por exemplo, compreender de materialplástico termocurado por pultrusão (com encadeamento cruzado parcial), material termo-plástico extrusado, metais ou cerâmicas continuamente estiradas por pultrusão, em particu-lar cerâmicas precursoras, em que possam ser utilizadas diferentes geometrias em seçõestransversais.

De modo a garantir o formato da estrutura de treliça produzida desta maneira paraa subsequente etapa de formação, as duas camadas 2,3 dos produtos semi-acabados linea-res em formato de barra são interconectadas nos pontos de intersecção 4, que podem, porexemplo, ocorrer pela aplicação de calor e caso seja pertinente através de aplicação deuma força correspondente ao longo das linhas retas 5,6, que são mostradas na Figura 1como linhas pontilhadas. Nesta disposição, a conexão pode ser consecutiva e seqüencial nadireção de produção 7. Neste processo na direção de produção, consecutivamente, pontosde intersecção 4, que se estendem em uma linha reta 5,6 que se apresenta essencialmenteperpendicular em relação à direção de produção 7, são simultaneamente submetidos aocalor. Resulta desta aplicação de calor que os produtos semi-acabados são ligeiramenteaquecidos nos pontos de intersecção 4 de modo que se tornam ligeiramente pegajosos, ouseja, grudentos, e daí se interconectem.

Em uma etapa relacionada ao método, subseqüentemente, os produtos semi-acabados lineares em formato de barra 2,3 podem ser amolecidos em grupos ao longo detrês linhas retas que não se interceptam 5, 6, que pode também ocorrer, por exemplo, atra-vés da aplicação de calor junto à estrutura de treliça 1. Uma vez que o processo de conexãodos produtos semi-acabados lineares em formato de barra nos pontos de intersecção 4 pos-sa já ter ocorrido com a aplicação de calor, pode ser interessante se combinar tanto a cone-xão quanto o amolecimento dos produtos semi-acabados em formato de barra em uma eta-pa de modo que, correspondentemente, a estrutura de treliça 1 seja amolecida ao longo detrês linhas retas que são mostradas em forma de linhas pontilhadas na Figura 1, cujas linhasretas interconectam os pontos de intersecção 4 que se estendem de forma a apresentarem-se perpendiculares em relação à direção de produção 7.

Em uma etapa de deformação posterior, de modo a se facilitar a formação da estru-tura de treliça 1 em uma terceira dimensão, em uma etapa intermediária, a pré-formação deentalhes pode ser impressa nos produtos semi-acabados 2,3, conforme mostrado na Figura2. Conforme mostrado no diagrama da Figura 2, pequenos entalhes são impressos na estru-tura de treliça 1, em que os entalhes 9 se estendem naquela direção aonde, posteriormente,a estrutura de treliça 1 é estirada em uma terceira dimensão. Nesta disposição, os entalhes9 são igualmente situados nas linhas retas 5, 6, previamente mencionadas, ao longo de cu-jas linhas retas 5,6 o calor pode ser aplicado junto à estrutura de treliça 1 para o amoleci-mento dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra. Uma vez que o amoleci-mento dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra 2,3, preferencialmente,ocorre de tal maneira que o calor possa ser aplicado junto à região de pontos de intersecçãodesses produtos semi-acabados 2,3, como um resultado da impressão dos entalhes pré-formados 9 mencionados anteriormente, pode ser conseguida uma situação aonde as partesespessantes do material na região dos pontos de intersecção 4 podem ser reduzidas, ou nocaso dos produtos semi-acabados termoplásticos, poderem ser removidas em conjunto deuma só vez.

Conforme mostrado na Figura 3, em uma etapa adicional relacionada ao método,introduz-se uma força F na estrutura de treliça 1 ao longo da linha intermediária das trêslinhas retas imaginárias aonde se aplica calor, em que a força F introduzida leva a deforma-ção da estrutura de treliça 1 em uma terceira dimensão, o que resulta na força introduzida Fsendo defletida em pares de forças tensoras F' e F" atuando nos produtos semi-acabados,conforme indicado no estado intermediário da Figura 3. Tal desagregação de forças ou taldeflexão é explicada graficamente no paralelogramo de forças em separado mostrado naFigura 3. Desta forma, as forças tensoras são introduzidas nos produtos semi-acabados,cujas forças tensoras arrastam a estrutura de treliça ao longo da linha reta intermediária,aonde o calor tenha sido aplicado, na terceira dimensão.

Conforme ainda mostrado na Figura 3, a estrutura de treliça é comprimida, ao longodas linhas retas 5, 6 desejadas, que virão a representar os extremos da estrutura de arma-ção tri-dimensional, entre as vigas duplas 10 que podem preencher três tipos de função,simultaneamente. Essas vigas duplas 10 podem ser adaptadas de forma a serem aquecí-veis e movíveis na terceira dimensão. Desta maneira, as camadas individuais dos produtossemi-acabados lineares em formato de barra 2, 3 da estrutura de treliça 1 podem ser inter-conectadas com o uso das vigas duplas 10, provido que as referidas vigas duplas 10 atuemna estrutura de treliça 1 ao longo dos pontos de intersecção adjacentes 4. Através do aque-cimento das vigas duplas 10, o calor é aplicado junto à estrutura de treliça 1 ou nos pontosde intersecção 4, resultando disso que os produtos semi-acabados lineares em formato debarra 2,3 amolecem nessas posições e se interconectam. Esta ação de conectar os produ-tos semi-acabados lineares em formato de barra 2, 3 nos pontos de intersecção 4 pode, adi-cionalmente ser apoiada no fato que as vigas duplas 10 são pressionadas conjuntamenteumas contra as outras, resultando em que, vantajosamente, possam ser reduzidas as partesespessadas indesejáveis de material nos pontos de interconexão 4. Além do mais, atravésdessa prensagem conjunta das vigas duplas 10, os entalhes pré-formados 9 podem ser im-pressos nos produtos semi-acabados na direção da formação, a ser gerada posteriormente,e na direção da terceira dimensão, o que pode facilitar a formação dada à introdução deforça na estrutura de treliça 1. De modo à finalmente se levar a estrutura de treliça a umaterceira dimensão, na forma de uma aresta 8, a viga dupla 10 pode introduzir uma força naestrutura de treliça ao longo da linha intermediária das três linhas retas 5,6 aonde o calortenha sido aplicado de modo que a estrutura de treliça 1, resultante da desagregação daforça já explicada, deforme-se numa terceira dimensão, conforme indicado na Figura 3. Demodo a se poder, realmente gerar as forças tensoras definidas F', F" durante esta desagre-gação de força na direção dos produtos semi-acabados, as vigas duplas 10 prendem, fir-memente, a estrutura de treliça ao longo de duas linhas retas 5. Contudo, nesta disposição,as vigas duplas 10 podem ser movidas no plano da estrutura de treliça 1, conforme indicadona Figura 3 por setas, de modo que como resultado da aplicação da força F, elas se movi-mentam na direção da linha reta intermediária 6, ou são levadas àquela direção. Neste pro-cesso, as vigas duplas 10 geram uma força contrária junto ao deslocamento de modo queas forças tensoras F' e F" possam ser geradas em uma maneira objetiva.

Conforme estabelecido nas explicações anteriores, a conexão dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra nos pontos de intersecção 4, o amolecimento dosprodutos semi-acabados lineares em formato de barra 2,3, e a introdução da força, podemocorrer em uma etapa em comum, com a utilização da disposição de viga duplas 10 aque-cíveis e movíveis, em que as etapas mencionadas anteriormente, quando vistas na direçãode produção 7, podem ser conduzidas consecutivamente e em um processo de repetiçãocontínuo.

O método de acordo com a invenção, onde uma força F é introduzida na estruturade treliça 1 ao longo de uma das três linhas retas 5,6 aonde tenha sido aplicado calor, ca-racteriza-se, em particular, por sua flexibilidade em relação aos processos de deformaçãoconhecidos utilizando-se uma matriz de base e uma matriz de topo. Assim, com o métodode acordo com a invenção, as estruturas de armação tri-dimensionais de densidade e es-pessura variáveis podem ser fabricadas, uma vez que a disposição de viga dupla 10 ou aaresta 8 sejam movidas para uma diferente profundidade na terceira dimensão, resultandoem que o processo de dimensão espessa da estrutura de armação tri-dimensional possa serinfluenciado. Não existe necessidade de se elaborar uma troca de disposição da matriz debase e a matriz superior, de modo a se fabricar as estruturas de armação tri-dimensionaisde diferentes profundidades.

A Figura 4 apresenta a estrutura de armação tri-dimensional fabricada com o usodo método de acordo com a invenção. Por meio da deformação da estrutura de treliça bi-dimensional 1, mostrada na Figura 1, pode-se gerar uma estrutura de treliça espacial repe-tindo-se periodicamente compreendendo um punhado de pirâmides de quatro lados. Nestadisposição, os topos das pirâmides são formados pelos pontos de intersecção 4 os quaiscostumavam formalmente compreender a estrutura de treliça bi-dimensional 1, resultandoem que devido à aplicação de calor e a introdução de força ao longo dos pontos de intersec-ção 4 adjacentes, após o processo de deformação, formar os extremos que delimitam Iate-ralmente a estrutura de armação tri-dimensional. Para fins ilustrativos, a Figura 4 apresentanovamente, as três linhas retas 5, 6 ao longo das quais a estrutura de treliça bi-dimensional1 inicial foi amolecida nos pontos de intersecção 4 pela aplicação local da temperatura, re-sultando da introdução de força na estrutura de treliça ao longo de uma linha intermediáriadas linhas retas aonde tenha sido aplicado calor, arrastando a estrutura de treliça bi-dimensional 1 a uma terceira dimensão.

A Figura 5 descreve, finalmente, uma etapa adicional relacionada ao método aon-de, ambos os lados da estrutura de armação tri-dimensional produzida, é aplicada uma ca-mada de revestimento 11 de modo que seja apoiada nos pontos pelas topos da pirâmideproduzida. De modo a se fixar as camadas de revestimento 11 junto à estrutura de armaçãotri-dimensional, as camadas de revestimento podem ser coladas junto aos topos das pirâmi-des. Contudo, uma vez que a superfície aderente nos topos das pirâmides seja muito pe-quena, as camadas de revestimento 11 nas extremidades da estrutura de armação tri-dimensional na forma dos topos da pirâmide podem ainda passar por uma cosedura, prefe-rencialmente, pode-se utilizar um método de cosedura unilateral, conforme mostrado na Fi-gura 5 através dos pontos de cosedura 12 indicados de maneira diagramática.

Adicionalmente, deve-se salientar que por "compreender" não se pretende excluiroutros elementos ou etapas, e "um (artigo)" ou "um (numérico)" não excluem um númeroplural. Além do mais, deve-se salientar que as características ou etapas que tenham sidodescritas com referência a uma das modalidades exemplificantes anteriores podem ser tam-bém utilizadas em combinação com outras características ou etapas das outras modalida-des exemplificantes descritas anteriormente. Os caracteres referenciais nas reivindicaçõesnão podem ser interpretados como limitações.LISTA DE REFERÊNCIA DE CARACTERES

I - Estrutura de Treliça (bi-dimensional)

2- Produtos Semi-Acabados Lineares em Formato de Barra (primeiro grupo, primei-ra camada)

3- Produtos Semi-Acabados Lineares em Formato de Barra (segundo grupo, se-gunda camada)

4- Pontos de Intersecção

5- Linhas Retas (primeiro grupo)

6- Linhas Retas (segundo grupo)

7- Direção de Produção

8-Aresta (movível, aquecível)

9- Entalhes Pré-Formados

10-Vigas Duplas

II -Camada de Revestimento

12-Ponto de Cosedura

Claims

1. Método para fabricação de uma estrutura de armação tri-dimensional,CARACTERIZADO pelo fato de envolver as etapas de:produção de uma estrutura de treliça bi-dimensional (1) a partir de produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3), aonde a estrutura de treliça (1), e os produtossemi-acabados (2,3) se interceptam nos pontos de intersecção (4) definidos;conexão dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) nos pon-tos de intersecção (4);amolecimento dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) pelaaplicação local de calor junto à estrutura de treliça em cada situação ao longo das três linhasretas (5,6) que não se interceptam;introdução de uma força (F) na estrutura de treliça (1), a força introduzida (F) é de-fletida em pares de forças tensoras (F', F") agindo nos produtos semi-acabados (2,3), resul-tando em que a estrutura de treliça (1) seja levada a uma terceira dimensão, ao longo dalinha reta intermediária (5,6) aonde se é aplicado calor.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que aconexão dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) nos pontos de in-tersecção (4), o amolecimento dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra(2,3), bem como a introdução de força, podem ser conduzidos em um processo de escoa-mento contínuo aonde as etapas acima são implementadas em um processo de repetiçãocontínuo progredindo em uma direção de produção (7).

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato daintrodução de força ocorrer enquanto calor é aplicado junto à estrutura de treliça (1) ao longodas três linhas retas que não se interceptam (5,6).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, 1,2 ou 3,CARACTERIZADO pelo fato da aplicação de calor ocorrer de modo que o calor seja aplica-do ao mesmo tempo nos pontos de intersecção (4) que estejam situados de modo a seremperpendiculares em relação à direção de produção (7).

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato da cone-xão dos produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) nos pontos de intersec-ção (4) ocorrer durante, e resultante da aplicação simultânea de calor nos pontos de inter-secção (4) que estejam situados de maneira a serem perpendiculares a direção de produção(7).

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, CARACTERIZADO pelo fato da cone-xão de produtos semi-acabados lineares em formato de barra (2,3) nos pontos de intersec-ção (4) ocorrerem durante, e resultante da aplicação simultânea de calor nos pontos de in-tersecção (4) que se encontram situados de forma a serem perpendiculares à direção deprodução (7).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, 1, 2, 3, 4, 5ou 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a força e o calor podem ser aplicados junto aosprodutos semi-acabados (2,3) por meio de uma aresta aquecível (8) que pode ser levada auma terceira dimensão.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, CARACTERIZADO pelo fato da ares-ta (8), com a finalidade de criar uma espessura variável da estrutura de armação, ser movi-da a uma profundidade diferente na terceira dimensão.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações, 4, 5, 6, 7 ou 8,CARACTERIZADO pelo fato da conexão dos produtos semi-acabados lineares em formatode barra (2,3) ocorrer nos pontos de intersecção (4) aonde a força é introduzida durante aaplicação de calor para o amolecimento dos produtos semi-acabados lineares em formatode barra (2,3) ao longo dos pontos de intersecção (4) situados para se apresentarem per-pendiculares a direção de produção (7).

10. Método, de qualquer uma das reivindicações anteriores, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou-9, CARACTERIZADO pelo fato da aplicação de calor junto à estrutura de treliça (1) ocorrerao longo das linhas retas paralelas (5,6).

11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, 1, 2, 3, 4,-5, 6, 7, 8, 9 ou 10, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda a etapa de:imprimir entalhes pré-formados (9) nos produtos semi-acabados (2,3) ao longo dalinha reta (5,6) aonde o calor seja aplicado, na direção da formação que é para ser geradaposteriormente, na direção da terceira dimensão.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, 1, 2, 3, 4,-5, 6, 7, 8, 9, 10 ou 11, CARACTERIZADO pelo fato de compreender ainda a etapa de:fixar as etapas de revestimento (11) em pelo menos um lado da estrutura de arma-ção tri-dimensional produzida de modo que a camada de revestimento (11) confine as ex-tremidades, estiradas a uma terceira dimensão, do respectivo lado da estrutura de armação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de quea fixação das camadas de revestimento junto às extremidades do lado respectivo da estrutu-ra de armação ocorrer por meio de um método de cosedura unilateral (12).

14. Estrutura de armação de apoio para uma construção sanduíche,CARACTERIZADA pelo fato da estrutura de armação de apoio ser fabricada de acordo como método de uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13.

15. Aeronave, CARACTERIZADA pelo fato de compreender um componente estru-tural na forma de uma construção sanduíche, cuja estrutura central tenha sido fabricada coma utilização do método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores 1, 2, 3, 4,-5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 ou 13.