BRPI0714004A2

BRPI0714004A2 - processo para produção de um componente compósito de fibra usando um núcleo de modelagem e o dito n~ucleo de modelagem

Info

Publication number: BRPI0714004A2
Application number: BRPI0714004-5A
Authority: BR
Inventors: Torben Jacob; Joachim Piepenbrock
Original assignee: Airbus Gmbh
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2012-12-18
Also published as: CN101484291B; CN101484291A; JP2009542494A; RU2445206C2; US20100092708A1; EP2043832A1; CA2655710A1; DE102006031323A1; RU2009103203A; WO2008003740A1; EP2043832B1; EP2043832B8; DE102006031323B4

Abstract

PROCESSO PARA PRODUçãO DE UM COMPONENTE COMPóSITO DE FIBRA USANDO UM NúCLEO DE MOLDAGEM E O DITO NúCLEO DE MOLDAGEM. A presente invenção refere-se um processo para produzir um componente compósito de fibra (1), compreendendo as seguintes etapas do processo: formação de um núcleo de moldagem a partir de um material de núcleo (7) com uma predeterminada faixa de fusão estreita em uma ferramenta de moldagem (8) para estabelecer uma geometria externa do núcleo de moldagem (4); pelo menos parcialmente assentando um produto de fibra (3) semiacabado no núcleo de moldagem (4) que é formado, para perfilação pelo menos de uma porção de moldagem (14) do componente compósito de fibra (1) a ser produzido; e exposição de multi-estágios pelo menos da porção moldada (14) ao calor e/ou pressão para produzir o componente compósito de fibra (1); um correspondente núcleo de moldagem (4) para produzir tal componente compósito de fibra (1) e um correspondente componente compósito de fibra (1) com pelo menos uma viga (20).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM COMPONENTE COMPÓSITO DE FIBRA USANDO UM NÚCLEO DE MOLDAGEM E O DITO NÚCLEO DE MOLDA- GEM".

Descrição da Invenção

A presente invenção refere-se a um processo para produzir um componente compósito de fibra, em particular para um aeroespaço, a um núcleo de moldagem para produzir tal componente compósito de fibra e a um componente compósito de fibra com pelo menos uma viga (stringer) que é produzida por meio de tal núcleo de moldagem e/ou tal um processo.

Embora possa ser aplicada a quaisquer componentes compósi- tos de fibra desejados, a presente invenção e os problemas na qual são ba- seados são explicados em maiores detalhes abaixo com referência aos componentes de plástico reforçado (CRP) com fibra de carbono de viga enri- jecida bi-dimensional, por exemplo, envoltórios de revestimento de uma ae- ronave.

É geralmente conhecido enrijecer os envoltórios de revestimento de CRP com vigas de CRP a fim de suportar altas cargas no setor de aero- nave com menor peso adicional possível. Neste aspecto, uma distinção é feita essencialmente entre dois tipos de vigas: vigas TeQ.

A seção transversal de viga T é feita de uma base e uma haste. A base forma a superfície de conexão com respeito ao envoltório de reves- timento. O uso de envoltórios de revestimento enrijecidos com viga T é di- fundido na construção de aeronave. As vigas em Ω têm algo como um perfil de chapéu, suas extre-

midades estando conectadas ao envoltório de revestimento. As vigas em Ω podem ser adesivamente fixadas no estado curado ao envoltório de modo curado ou ser curado a úmido no molhado ao mesmo tempo que o envoltó- rio. O último é preferível, porque é mais favorável dos aspectos técnicos do processo. Todavia, suportar ou moldar núcleos é necessário para a produ- ção a úmido-no-molhado dos envoltórios de revestimento enrijecidos ou for- talecidos com vigas em Ω, a fim de fixar e suportar os produtos de fibra se- miacabados dimensionalmente instáveis no formato de Ω desejado durante o processo de produção. Os envoltórios do revestimento com vigas em Ω têm a vantagem sobre as vigas em T que permitem melhor infiltração duran- te um processo de infusão para introdução de uma matriz, por exemplo, uma resina epóxi, nos produtos de fibra semiacabados. Os processos de infusão podem ser baratos em comparação com outros processos conhecidos para produção de componentes compósitos de fibra tais como processos prepa- rados por exemplo, porque isto permite o uso de produtos de fibra semiaca- bados de custo mais baixo. Todavia, há o problema com a produção de vigas em Ω que o

material usado no presente para suportar ou moldar o núcleo é alto em custo e pode apenas ser removido com dificuldade após a formação das vigas em Ω, com o resultado que o material restante nas vigas contribui adversamente no peso total da aeronave. Amplamente usado, por exemplo para a moldagem por injeção

de termoplásticos, é uma técnica de núcleo fusível, na qual a produção de um componente é realizada pela injeção de plástico em torno de um núcleo de moldagem perdido de uma liga de baixo ponto de fusão, que é formada de uma liga eutética de certos metais. Após o plástico ter sido injetado, o núcleo de moldagem perdido é fundido pelo aquecimento por indução ou em um banho aquecido, após o que o componente acabado é lavado. Todavia, esta técnica pode ter a desvantagem que, devido a sua toxicidade, a liga de baixo ponto de fusão eutético requer tratamento trabalhoso e medidas de segurança.

Contra o antecedente, a presente invenção é baseada no objeti-

vo de prover um componente compósito de fibra de baixo custo e mais leve, em particular para aeroespaço.

De acordo com a invenção, este objetivo é atingido por um pro- cesso com as características da Reivindicação da Patente 1, um núcleo de moldagem com as características da Reivindicação da Patente 19 e/ou por um componente compósito de fibra com as características da Reivindicação da Patente 29. Consequentemente, um processo para produção de um compo- nente compósito de fibra, em particular para aeroespaço, é provido, compre- endendo as seguintes etapas do processo:

formação de um núcleo de moldagem a partir de um material de núcleo com uma predeterminada faixa de fusão estreita em uma ferramenta de moldagem para estabelecer uma geometria externa do núcleo de molda- gem; pelo menos assentar parcialmente pelo menos um produto de fibra semiacabado sobre o núcleo de moldagem que é formado, para a perfilação de pelo menos uma porção moldada do componente compósito de fibra a ser produzido; e exposição em multiestágios ao calor e/ou a pressão para produzir o componente compósito de fibra.

Também é provido um núcleo de moldagem para produzir um componente compósito de fibra, em particular uma viga em uma parte de base, compreendendo um material de núcleo de plástico que tem uma faixa de fusão estreita definida.

Também é provido um componente compósito de fibra com pelo menos uma viga, em particular para aeroespaço, que é produzido por meio do núcleo de moldagem de acordo com a invenção e/ou o processo de acor- do com a invenção.

Consequentemente, a presente invenção tem a vantagem sobre

as abordagens mencionadas no início que o componente compósito de fibra pode ser produzido por meio de um núcleo de moldagem de custo inferior. Ao invés de um material de núcleo convencional caro, um plástico de custo inferior pode ser vantajosamente utilizado. Uma outra vantagem obtida é que este plástico é reutilizável.

Refinamentos e aperfeiçoamentos vantajosos da presente in- venção podem ser encontrados nas sub-reivindicações.

De acordo com um outro desenvolvimento preferido da inven- ção, o material do núcleo de moldagem é formado com uma manga de nú- cleo envolvendo o mesmo. Em uma concretização particularmente preferida disto é provido que a manga do núcleo é formada como um tubo flexível que pode ser fechado em ambas as extremidades. O tubo é neste caso formado de tal modo que o mesmo tem pelo menos duas porções, cada qual possu- indo pelo menos o volume interno de pelo menos uma porção moldada do componente compósito de fibra a ser produzido. Em uma primeira de pelo menos duas porções do tubo flexível, o material de núcleo a ser fundido po- de consequentemente ser disposto. O segundo de pelo menos duas porções é introduzida na ferramenta de moldagem para perfilação, o material de nú- cleo em fusão sendo trazido para a primeira porção, disposta na ferramenta de moldagem, por meio da força do seu peso e/ou alguma outra força apli- cada ao mesmo. Isto vantajosamente permite a reciclagem do material de núcleo, que pode sempre permanecer no tubo flexível para a criação do nú- cleo e fusão mais tarde e pode ser reutilizado.

De acordo com uma outra concretização exemplar preferida da invenção, os meios do reforço são dispostos na região das transições a se- rem formadas com as bordas agudas, da geometria externa do núcleo de moldagem a ser formado, dentro e/ou fora da manga de núcleo. Estes meios de reforço, em particular, a parte do perfil do canto,têm a vantagem que eles formam as bordas agudas e cantos, sendo possível para o núcleo de molda- gem a ser provido nesta região com porções arredondadas fácil para produ- zir.

Uma camada de liberação, que reduz a fixação de adesivo do

produto de fibra semiacabado e/ou uma matriz na manga de núcleo, é de preferência aplicada à manga de núcleo. Isto facilita a remoção da manga de núcleo após a cura pelo menos parcial da porção do componente compósito de fibra que é criado por meio do núcleo de moldagem. Os produtos de fibra semiacabados devem ser entendidos como

tecidos trançados ou torcidos e esteiras de fibra. Estes são providos com uma matriz, por exemplo, uma resina epóxi e subseqüentemente curados, por exemplo, em uma autoclave.

De acordo com um outro desenvolvimento preferido da inven- ção, o núcleo de moldagem é disposto em uma parte de base compreen- dendo produtos compósitos de fibra semiacabados e/ou é pelo menos parci- almente circundado por produtos de fibra semiacabados para formar pelo menos uma porção moldada do componente compósito de fibra. Conse- quentemente, as partes de base, por exemplo, envoltórios de revestimento, domos de pressão, etc. com vigas em Ω podem ser vantajosamente forma- das. Como uma alternativa ou em adição, componentes compósitos de fibra separados, que são definidos inteiramente na sua forma pelo núcleo de mol- dagem, podem também ser produzidos.

E preferido que, na exposição de multiestágios ao calor e/ou à pressão, um estágio de pré-cura é provido. Esta pré-cura serve para parci- almente solidificar o componente compósito de fibra abaixo da temperatura de fusão do material de núcleo; para ser preciso, na extensão que o compo- nente compósito de fibra seria adequadamente estável em termos dimensio- nais mesmo sem o núcleo de moldagem. Isto torna possível para o núcleo de moldagem ser removido do molde mesmo antes que o componente com- pósito de fibras tenha sido completamente curado. A pré-cura é realizada para ter pelos menos uma porção moldada do componente compósito de fibra a ser produzido sem o núcleo de moldagem pela aplicação de calor a uma temperatura abaixo da temperatura de fusão do material de núcleo em um período de tempo que pode ser fixado. Como um resultado, é vantajo- samente possível usar um material de núcleo com uma predeterminada faixa de fusão estreita. A porção moldada é pré-curada em um certo tempo a uma temperatura abaixo do ponto de fusão do material de núcleo na extensão que permaneça dimensionalmente estável sem o núcleo de moldagem. Con- sequentemente, a remoção completa do núcleo de moldagem é vantajosa- mente possível após esta pré-cura.

Após isto, a fusão do material de núcleo para remover o mesmo é realizada em um estágio de fusão pela exposição ao calor a uma segunda temperatura, acima da temperatura de fusão do material de núcleo. Para tal propósito, a operação da remoção do material de núcleo pode de novo ser tornada vantajosamente possível pela força do seu peso ou alguma outra força aplicada ao núcleo de moldagem. A manga de núcleo ou o tubo flexível é então removido da porção moldada, de modo que o núcleo de moldagem é vantajosamente removido da porção de moldagem. Após isto, a cura do componente compósito de fibra pré-curado sem o núcleo de moldagem ocor- re em um estágio de cura. A temperatura do estágio de cura vantajosamente corresponde aquela do estágio de fusão, de modo que a cura residual pode ocorrer em paralelo, continuando após a fusão, dentro de uma etapa de temperatura.

Após a fusão, o material de núcleo pode ser colocado ainda em uso. No caso de uma manga de núcleo, o material de núcleo em fusão é a- propriadamente coletado e pode similarmente ser reutilizado.

Por exemplo, no caso da produção de uma viga em Ω, a manga de núcleo é retirada daí na direção longitudinal da viga. Consequentemente, o núcleo então não mais contribui para o peso total da aeronave.

De acordo com um desenvolvimento preferido da invenção, o núcleo de moldagem é formado com pelo menos um rebaixo. Este rebaixo de preferência fica na direção longitudinal do núcleo de moldagem. Conse- quentemente, as vigas da seção transversal variável na sua direção longitu- dinal podem ser produzidas por meio de núcleo de moldagem. É também vantajoso que a manga de núcleo ou tubo flexível podem ser removidos do núcleo de moldagem com um rebaixo.

A invenção é explicada em maiores detalhes abaixo na base das concretizações exemplares representadas nas figuras esquemáticas do de- senho, em que:

figura 1: mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma primeira concretização exemplar de um componente compósito de fibra du- rante a produção como provido por um processo de acordo com a invenção. figura 2: mostra uma representação seccional esquemática de

um primeiro núcleo de moldagem de acordo com a invenção do componente compósito de fibra como mostrado na Figura 1;

figura 3: mostra uma representação seccional esquemática de um segundo núcleo de moldagem de acordo com a invenção do componente compósito de fibra como mostrado na Figura 1 ;

figura 4: mostra uma vista em perspectiva esquemática do com- ponente compósito de fibra como mostrado na Figura 1 durante a remoção de dois diferentes núcleos de moldagem diferentes como provido pelo pro- cesso de acordo com a invenção;

figura 5A: mostra uma vista lateral esquemática do componente compósito de fibra compreendendo um núcleo de moldagem com um tubo flexível como provido pelo processo de acordo com a invenção;

figuras 5B: mostra uma vista lateral esquemática do componente compósito de fibra como mostrado na Figura 5A durante a remoção do nú- cleo de moldagem com o tubo flexível como provido pelo processo de acor- do com a invenção; e

figura 6: mostra um diagrama de ciclos de cura de um compo- nente compósito de fibra como provido pelo processo de acordo com a in- venção em comparação com um ciclo de cura convencional.

Em todas as figuras dos desenhos, os elementos que são os mesmos ou funcionalmente os mesmos têm cada caso sido provido com os mesmos números de referência, a menos que outro modo indicado.

A Figura I mostra uma vista em perspectiva esquemática de uma primeira concretização exemplar de um componente compósito de fibra 1 durante a porção como provido por um processo de acordo com a invenção.

Este exemplo, tem dois núcleos de moldagem 4, o número não sendo restrito a dois. Os dois núcleos de moldagem 4, a produção do que é explicado ainda abaixo, são providos com uma seção transversal aproxima- damente trapezoidal com sua base 5 descansando em um componente de base 2.

Em uma outra etapa, os produtos de fibra semiacabados 3 são assentados nos núcleos de moldagem 4. Os produtos de fibra semiacabados 3 deste modo são assentados com uma porção mediana na superfície exter- na dos núcleos de moldagem 4 e com suas extremidades no componente base 2, por exemplo, no revestimento de uma aeronave. Como um resulta- do, duas porções moldadas 14 do componente compósito de fibras I são for- madas.

Vários processos de produção podem ser usados para produzir componente compósito de fibra. O que é conhecido como processo de infu- são a vácuo é de preferência escolhido aqui. Todavia, o pré-processo pode similarmente ser usado aqui.

Em uma outra etapa, o componente de base 2 é curado com os núcleos de moldagem 4 e o produto de fibra semiacabado 3 em uma auto- clave sob o efeito de calor e pressão de acordo com um ciclo de cura, que é descrito em detalhes ainda abaixo, pelo que o componente compósito de fibra completo 1 é produzido.

Primeiramente, a criação dos núcleos de moldagem 4 é descrita na base de Figuras 2 e 3. A Figura 2 mostra uma representação seccional esquemática de

um primeiro núcleo de moldagem 4 de acordo com a invenção do compo- nente compósito de fibra 1 como mostrado na Figura 1 em uma seção trans- versal.

O núcleo de moldagem 4 inclui um material de núcleo 7, que é introduzido em uma ferramenta de moldagem 8 e nesta ferramenta é trazido para o formato desejado com uma seção transversal 6 do núcleo de molda- gem 4, aqui uma forma aproximadamente trapezoidal. De preferência, o ma- terial de núcleo é fundido e moldado em formato desejado. Neste exemplo, o material de núcleo 7 é circundado por uma manga de núcleo 9, que envolve completamente o núcleo de moldagem 4 e é apropriado para o processo que é usado para sua produção e sua outra usinagem e processamento, com relação a temperatura do processo e pressão do processo. A manga do nú- cleo 9 compreende, por exemplo, uma poliamida ou um plástico de PTFE. Ela fica com seu lado interno 11 diretamente nas superfícies do núcleo de moldagem 4 e neste exemplo, seu lado externo IO sendo revestido com uma camada de liberação (não-mostrada), que pode também compreender uma manga adicional. A camada de liberação serve para a liberação correta do núcleo de moldagem 4 da porção moldada 14 quando é removido do molde.

Em uma concretização preferida, o material de núcleo 7 é um plástico com uma faixa de fusão estreita definida, tal como por exemplo uma poliamida PA12, PA11 ou polipropileno PP GF30. Ainda, plásticos com uma estreita faixa de fusão são ECTFE, FVDF, THV ou POM-H. A faixa de fusão é discutida em detalhes com referência à Figura 5.

A Figura 3 mostra a ferramenta de moldagem 8 com um núcleo de moldagem 4 de uma diferente seção transversal 6, em que as regiões do canto inferior são substituídas por meio de reforço 13, por exemplo, tiras de metal ou plástico. Neste modo, o núcleo de moldagem 4 pode ser provido com regiões do canto particularmente bem formadas, pelo meio de reforço 13 ser fabricado em uma ferramenta separada.

Os núcleos de moldagem 4 criados neste modo são removidos da ferramenta de moldagem 8 e aplicados ao componente de base 2 no mo- do acima descrito.

O componente compósito de fibras 1 produzido pelo ciclo de cu- ra específico explicado mais abaixo com referência à Figura 6 é representa- do na Figura 4 em uma vista em perspectiva durante a remoção dos núcleos de moldagem 4 do molde. Após uma pré-cura, que é realizada a uma temperatura (ver Fi-

gura 6) que fica abaixo da temperatura TS de fusão do material de núcleo 7, por exemplo, uma primeira temperatura T1, os núcleos de moldagem 4, que incluem o material de núcleo 7 com uma estreita faixa de fusão, são fundidos a uma segunda temperatura T2, acima da temperatura TS de fusão, das porções moldadas 14 formadas pelos mesmos. Estas porções moldadas 14 são neste exemplo duas vigas em formato de Ω 20 para enrijecer o compo- nente de base 2.

No lado esquerdo da Figura 4, um dispositivo de coleta 19 é co- nectado na extremidade da manga de núcleo 9 que fica na frente, por meio de um dispositivo de conexão 18 não representado mais especificamente. Por tal propósito, a manga de núcleo 9 tem previamente sido aberta. Pode, todavia, também já conter tal dispositivo de conexão 18. A outra extremidade da manga de núcleo 9, no lado oposto, é fechada, uma vez que encerra completamente o núcleo de moldagem 4 no modo acima descrito. O dispositivo de coleta 19 compreende, por exemplo, uma linha

aquecida e um vaso de coleta para o material de núcleo fundido 7. Para re- mover o material de núcleo fundido 7 da porção moldada 14, o componente de base 2 pode ser pivotado, a fim de que o material de núcleo fundido 7 flua sob sua força gravitacional. Ao mesmo tempo ou ao invés disso, uma pres- são que gera e/ou assiste o fluxo do material de núcleo fundido 7 pode ser aplicada ao núcleo fundido 4 a partir da extremidade da porção moldada 14 que fica oposto ao dispositivo de coleta 19.

Uma vez que o material de núcleo 7 tenha fluido completamente, a manga de núcleo 9 é estirada da porção moldada 14. Ela pode também ser trazida já pela pressão aplicada. A camada de liberação aplicada à man- ga de núcleo 9 ou um núcleo de moldagem 4 sem uma manga de núcleo 9 é vantajosa para este processo. A manga de núcleo 9 pode, consequentemen- te, ser retirada da porção moldada 14 na direção longitudinal sem qualquer problema. Isto é também possível se a porção moldada 14 ou a viga 20 tiver rebaixos na direção longitudinal. Tal remoção da luva de núcleo 9 ou o nú- cleo de moldagem 4 do molde é portanto tornada possível. O componente compósito de fibra 1 pode então ser ainda processado.

Se os meios de reforço forem utilizados, eles podem ser fundi- dos ao mesmo tempo ou permanecerem no componente, dependendo da concretização.

Em uma outra configuração, a manga de núcleo 9 é formada como um tubo flexível que pode ser fechado em ambas as suas extremida- des, como mostrado esquematicamente no lado direito da Figura 4. Um dis- positivo de coleta 19 neste caso não é necessário, uma vez que a manga de núcleo 9 é formada como um tubo flexível com duas porções 15, 16, das quais uma primeira porção 15 é disposta fora da porção moldada 14 e uma segunda porção 16 forma o núcleo de moldagem 4 dentro da porção molda- da 14 com o material de núcleo 7 que havia sido introduzido e perfilado nes- ta segunda porção 16.

Ambas as porções 15 e 16 do tubo flexível são projetadas de tal modo que as mesmas, respectivamente, têm pelo menos o volume interno total da porção moldada 14. Para tal propósito, a Figura 5A mostra um arran- jo do componente compósito de fibra 1 com o componente de base 2 e a porção moldada 14, que é formada pela segunda porção 16 do tubo flexível ou da manga de núcleo 9 formada como um tubo flexível. O tubo flexível é fechado na extremidade do lado esquerdo e projetá-se por uma certa quan- tidade da extremidade do lado direito da porção moldada 14. O arranjo total é localizado em uma placa de base 17, que serve como uma placa de traba- lho. A placa de base 17 é estendida além da extremidade do lado direito do componente de base 2, formando um local para a primeira porção 15 do tu- bo flexível, que é dobrado aqui.

Após a pré-cura do componente compósito de fibra 1 acima es- pecificada, o núcleo de moldagem 4 é removido com o tubo flexível pela se- gunda temperatura T2 fundindo o material 7 na segunda porção 16 do tubo flexível dentro da porção moldada 14, como é mostrado na Figura 5B. Quando isto acontece, a placa de base 17 é inclinada em tal modo que o material de núcleo fundido 7 flui da segunda porção 16 do tubo flexível para sua primeira porção 15, sob o efeito da força gravitacional e/ou uma força aplicada a outra extremidade do tubo flexível. Após isto, o tubo flexível é reti- rado da porção moldada 14, uma camada de liberação no tubo, por exemplo, na forma de uma manga adicional, por sua vez assistindo a operação de remoção da mesma do molde.

Após a remoção do molde, este núcleo de tubo é reutilizado, em que a segunda porção 16 é introduzida em uma ferramenta de moldagem correspondente 8, que pode facilmente ser imaginado aqui, por exemplo, no lugar da porção moldada 14. Uma placa de base associada 17 é inclinada de modo oposto à representação na Figura 5B, a primeira porção 15 do tubo flexível sendo aquecida para fundir o material de núcleo 7 localizado aí e este material que flui para a ferramenta de moldagem 8. O material de nú- cleo 7 é fechado em uma maneira hermética ao ar no tubo flexível, e, conse- quentemente, pode ser trabalhado e processado vantajosamente, sem estar sob o efeito do ar e sem qualquer efeito no ar. Quando tal núcleo de molda- gem 4 com um tubo flexível está sendo criado para o primeiro tempo, a pri- meira ou segunda porção do tubo flexível é enchida com o material de nú- cleo 7 e então fechada correspondentemente.

O ciclo de cura para produzir o componente compósito de fibra 1 compreende inúmeros estágios, que são, a seguir, explicados com referên- cia à Figura 6 pelo exemplo de um ciclo de cura convencional de um proces- so de infusão a vácuo. No caso de um processo com material de molda- gem(prepreg), não há estágio de infiltração, por exemplo.

Plotados nos eixos χ está o tempo em minutos e nos eixos Y, a

temperatura T em 2C.

A curva de traço-pontos, indicada por HZ, representa um ciclo de cura de multiestágios convencionais HZ para uma resina específica, no caso do que a temperatura para cura do componente compósito de fibra 1 é au- mentada em estágios, por exemplo, em uma autoclave, com tempos de permanência em certas temperaturas.

A curva sólida, indicada por MHZ, mostra um ciclo de cura modi- ficado para o processo de acordo com a invenção.

A uma temperatura de aproximadamente 100SC, que é conheci- da como infiltração, ocorre a introdução de uma matriz no produto de fibra semiacabado no ciclo de cura; até então, o formato de duas curvas HZ e MHZ é idêntico. O ciclo de cura convencional HZ subseqüentemente pro- cessa-se a uma temperatura mais alta de aproximadamente 160eC e é fi- nalmente aumentada para um estágio a aproximadamente I80QC para a cura final.

O ciclo de cura modificado MHZ é mantido a uma primeira tem- peratura T1, conhecida como estágio de pré-cura, que neste exemplo cor- responde a aproximadamente 140QC, por um específico período de tempo que pode ser fixado previamente. Este período de tempo é primariamente dependente do material de matriz usado, por exemplo a resina epóxi e é mantido até a porção moldada 14 permanecer de modo estável dimensio- nalmente adequado mesmo sem o núcleo de moldagem 4.Este tempo pode ser determinado de modo experimental com os respectivos materiais.

Após a pré-cura, a porção moldada 14 é estável dimensionalmen- te na extensão que a vedação a vácuo para o processo de infusão a vácuo pode ser removida. Então, a temperatura é elevada para a temperatura final, isto é, uma segunda temperatura T2, que é aproximadamente I80QC aqui. Esta segunda temperatura T2 é mais alta do que a temperatura de fusão TS do material de núcleo 7, neste exemplo um plástico PA12 com um pon- to/faixa de fusão de cerca de 1759C, o material de núcleo 7 fundindo-se e estando em um estado em que possa ser removido. O componente compósi- to de fibra 1 deste modo sofre ainda a cura final. Dependendo dos materiais usados, o tempo total do ciclo de cura modificado MHZ pode ser mais longo aqui do que o tempo do ciclo de cura convencional HZ.

O material de núcleo 7 de preferência compreende um plástico, por exemplo, poliamida PA12. Esta poliamida tem uma breve temperatura de trabalho máxima de 150SC; o ponto de fusão está em 175QC. Com a adição de cargas, por exemplo, tiras de fibra de vidro, esta faixa de fusão pode ser ainda reduzida. No caso de um polipropileno com um teor de fibra de vidro a 30%, por exemplo, PPGF30, as temperaturas são apenas aproximadamente IOqC à parte. A viscosidade do material de núcleo fundido 7 cai quando a temperatura aumenta. Portanto, a operação de derreter é tornada mais fácil quando é aumentada na direção da temperatura de moldagem por injeção do respectivo material.

Consequentemente, um processo para produzir um componente compósito de fibra, um correspondente núcleo de moldagem e um corres- pondente componente compósito de fibra que pode conseguir uma significa- tiva redução nos custos de material em comparação com a técnica anterior com os materiais convencionais são proporcionados. O núcleo de moldagem é completamente removido, pelo que o peso do componente compósito de fibra pode ser reduzido em comparação com a técnica anterior com os mate- riais de núcleo convencionais que permanecem nele.

A invenção não está restrita ao processo específico representa- do nas figuras para produzir um componente compósito de fibra para aero- espaço.

Por exemplo, a idéia da presente invenção pode também ser aplicada aos componentes compósitos de fibra no equipamento de esporte ou setor de esporte de motor.

Além do mais, a geometria do núcleo de moldagem pode ser modificada em vários modos.

Além do mais, é também possível para um número de núcleos de moldagem ser usado para formar um núcleo de moldagem, em torno do que os produtos de fibra semiacabados são colocados. O objetivo disto é criar uma geometria mais complexa por meio de multiplicidade de núcleos de moldagem. Consequentemente, os componentes compósitos de fibra mais complexos podem ser produzidos.

Os meios de reforço 13 podem ser dispostos dentro da manga de núcleo 9 ou também fora da manga de núcleo 9.

A temperatura durante o derretimento do material de núcleo 7 pode ser ao mesmo tempo a temperatura da cura do componente de com- pósito de fibra I.

Lista de Designações

1. componente compósito de fibra 2. componente de base 3. produto de fibra semiacabado 4. núcleo de moldagem 5. base do núcleo de moldagem 6. seção transversal do núcleo de moldagem 7. material de núcleo 8. ferramenta de moldagem 9. manga de núcleo 10. lado externo da manga de núcleo 11. lado interno da manga de núcleo 12. abertura da manga de núcleo 13. meio de reforço 14. porção moldada 15. primeira porção de tubo 16. segunda porção de tubo 17. placa de base 18. dispositivo de conexão 19. dispositivo de coleta 20. viga

HZ. ciclo de cura

MHZ. ciclo de cura modificado

T. temperatura

T1,T2. temperaturas

TS. temperatura de fusão

Claims

1. Processo para produção de um componente compósito de fibra (1), em particular para aeroespaço, compreendendo as seguintes eta- pas do processo: - formação de um núcleo de moldagem (4) a partir de um mate- rial de núcleo (7) com uma predeterminada faixa de fusão estreita em uma ferramenta de moldagem (8) para estabelecer uma geometria externa do núcleo de moldagem (4), o material de núcleo (7) do núcleo de moldagem (4) sendo provido com uma manga de núcleo (9) envolvendo-o, a manga sendo um tubo flexível que pode ser fechado em ambas as extremidades, o tubo sendo provido com pelo menos duas porções de tubo (15, 16), cada qual possuindo pelo menos o volume interno de pelo menos uma porção moldada (14) do componente compósito de fibra (I) a ser produzido e uma das duas porções de tubo (15, 16) sendo provida para receber o núcleo de moldagem (4) e a outra das duas porções de tubo (15, 16) sendo provida como um reservatório para receber o material de núcleo fundido (7) do nú- cleo de moldagem (4); - pelo menos parcialmente assentar pelo menos um produto de fibra semiacabado (3) no núcleo de moldagem (4) que é formado, para a perfilação de pelo menos uma porção moldada (14) do componente compósi- to de fibra (I) a ser produzido; e - exposição de multiestágios de pelo menos a porção moldada (14) ao calor e/ou pressão para produzir o componente compósito de fibra (I).

2. Processo de acordo com a reivindicação (I), caracterizado pe- lo fato de que, quando formar o núcleo de moldagem (4), o material de nú- cleo (7) a ser fundido é disposto em uma primeira porção (15) pelo menos das duas porções (15, 16) do tubo flexível e a segunda porção (16) pelo me- nos das duas porções (15, 16) é introduzida na ferramenta de moldagem (8), 30 o material de núcleo (7) sendo trazido para a primeira porção (15) disposta na ferramenta de moldagem (8), por meio de uma força aplicada à mesma.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a força aplicada ao material de núcleo fundido (7) é gerada pela força de seu peso e/ou por uma pressão negativa na primeira porção (15) do tubo flexível, disposto na ferramenta de moldagem (8), e/ou por uma pressão positiva na segunda porção (16) do tubo flexível.

4. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, quando formar o núcleo de moldagem (4), os meios de reforço são dispostos na região de transições, para serem formados com uma borda aguda da geometria externa do núcleo de moldagem (4) a ser formado.

5. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, após a formação do núcleo de moldagem (4), uma camada de liberação que reduz a fixação do adesivo do produto de fibra semiacabado (3) e/ou uma matriz na manga de núcleo (9), é aplicado à manga de núcleo (9).

6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a camada de liberação é aplicada na forma de uma manga.

7. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, durante pelo menos assenta- mento de pelo menos um produto de fibra semiacabado (3), o núcleo de moldagem (4) é disposto no componente de base (2) compreendendo os produtos compósitos de fibra semiacabados e/ou é pelo menos parcialmente circundados pelos produtos de fibra semiacabados (3) para formar pelo me- nos uma porção moldada (14) do componente compósito de fibra (I).

8. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma matriz é introduzida pelo menos em um produto de fibra semiacabado (3) com o núcleo de moldagem (4) e é subseqüentemente pelo menos parcialmente curado sob pressão e/ou calor.

9. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que, na exposição de multiestágios ao calor, a pré-cura é realizada em um estágio de pré-cura para obter solidi- ficação parcial para criar estabilidade dimensional adequada mesmo sem um núcleo de moldagem (4) pelo menos de uma porção moldada (14) do compo- nente compósito de fibra (1) a ser produzido, pela aplicação de calor a uma primeira temperatura (TI), abaixo da temperatura de fusão (TS) do material de núcleo (7), em um período de tempo que pode ser fixado; em que subse- quentemente a fusão do material de núcleo (7) é realizada em um estágio de fusão para remover o dito material pela aplicação de calor a uma segunda temperatura (T2), acima da temperatura de fusão (TS) do material de núcleo (7); e subseqüentemente a cura do componente compósito de fibra pré- curado (I) sem o núcleo de moldagem (4) é realizada em um estágio de cura.

10. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, quando da fusão do material de núcleo (7), pelo menos um dispositivo de coleta (19) para conduzir o material de núcleo em fusão (7) via uma linha aquecível para o recipiente seja disposto de tal modo que o mes- mo seja conectado pelo menos por uma extremidade pelo menos de uma porção moldada (14) ao último ou à manga de núcleo (9), o material de nú- cleo fundido (7) sendo removido pela força do seu peso em uma posição apropriada da porção moldada (14) ou pelo menos uma força aplicada ao núcleo de moldagem (4).

11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, quando fundir o material de núcleo (7), um calor fundido com um extrato de sucção é impulsionado para a extremidade pelo menos de uma porção moldada (14), provida com o núcleo de moldagem (4), para a fusão e extração locais pela sucção do material de núcleo (7).

12. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que, quando da fundição do material de núcleo (7), o material de núcleo fundido (7) é trazido para uma porção de tubo (15, 16) das duas por- ções de tubo (15,16) que é pretendida como um reservatório pela força de seu peso em uma posição apropriada da porção moldada (14) ou pelo menos por uma força aplicada ao núcleo de moldagem (4).

13. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que após a fusão do material de núcleo (7), a manga de núcleo (9) é removida pelo menos parcialmente da porção moldada curada (14) do componente compósito de fibra (1).

14. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o núcleo de moldagem (4) é formado com pelo menos um rebaixo.

15. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o processo para produção do componente compósito de fibra toma a forma de assentamento manual, ma- terial de moldagem(prepreg), moldagem por transferência e/ou processo de infusão a vácuo.

16. Processo de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um plástico, por exemplo, uma poliamida ou polipropileno, é usado como material de núcleo (7).

17. Núcleo de moldagem (4) para produzir um componente compósito de fibra (I), em particular uma viga em um componente base (2) em aeroespaço, compreendendo um material de núcleo (7) com uma prede- terminada faixa de fusão estreita, o núcleo de moldagem (4) tendo uma manga de núcleo (9) e a manga de núcleo (9) sendo um tubo flexível, que tem pelo menos duas porções de tubo (I5,I6), cada qual tendo pelo menos o volume interno de pelo menos uma porção moldada (14) do componente compósito de fibra (I) a ser produzido e o núcleo de moldagem (4) sendo disposto na segunda porção de tubo (16) pelo menos das duas porções de tubo (15, 16) e a primeira porção de tubo (15) de pelo menos duas porções de tubo (15, 16) sendo pretendida como um reservatório para o material de nú- cleo fundido (7).

18. Núcleo de moldagem (4) de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a manga de núcleo (9) é provida com uma camada de liberação, que forma uma superfície externa do núcleo de mol- dagem (4).

19. Núcleo de moldagem (4) de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que a camada de liberação é aplicada na forma de uma manga.

20. Núcleo de moldagem (4) de acordo com pelo menos uma das reivindicações 17 a 19, caracterizado pelo fato de que a manga de nú- cleo (9) compreende um material que é apropriado para a temperatura do processo e pressão do processo, em particular um plástico de poliamida e/ou um PTFE.

21. Núcleo de moldagem (4) de acordo com pelo menos uma das reivindicações 17 a 20, caracterizado pelo fato de que o núcleo de mol- dagem (4) possui pelo menos um rebaixo.

22. Núcleo de moldagem (4) de acordo com pelo menos uma das reivindicações 17 a 21, caracterizado pelo fato de que os meios de re- forço (13) são dispostos no núcleo de moldagem (4) na região de transições, a ser formada com bordas agudas, da sua geometria externa.

23. Núcleo de moldagem (4) de acordo com a reivindicação 22, caracterizado pelo fato de que os meios de reforço (13) são formados como partes de perfil do canto de metal e/ou plástico.

24. Núcleo de moldagem (4) de acordo com pelo menos uma das reivindicações 17 a 23, caracterizado pelo fato de que o núcleo de mol- dagem (4) é formado de tal modo que o mesmo seja de formato em Ω, tra- pezoidal, triangular, anular e/ou ondulado.

25. Núcleo de moldagem (4) de acordo com pelo menos uma das reivindicações 17 a 24, caracterizado pelo fato de que o material de nú- cleo (17) é um plástico, por exemplo, uma poliamida ou polipropileno.

26. Componente compósito de fibra (I) com pelo menos uma vi- ga (19), em particular para aeroespaço, que é produzido por meio de um núcleo de moldagem 4 como definido em pelo menos uma das reivindica- ções 17 a 25 e/ou um processo como definido em pelo menos uma das rei- vindicações I a 16.