BRPI0912699A2

BRPI0912699A2 - reforço de seção para construções intercaladas

Info

Publication number: BRPI0912699A2
Application number: BRPI0912699A
Authority: BR
Inventors: christian endres Gregor; Weber Hans-Jürgen
Original assignee: Airbus Operations Gmbh
Priority date: 2008-05-16
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2019-09-10
Also published as: RU2010149143A; JP5568549B2; CN102026799B; CA2723565C; WO2009138286A1; JP2011520649A; CA2723565A1; DE102008001826B3; US20110135868A1; CN102026799A; RU2490130C2; EP2280821B1; EP2280821A1; ATE531509T1

Abstract

"reforço de seção para construções intercaladas". a presente invenção refere-se a uma combinação de duas técni- cas possibilitando que seções sejam reforçadas para uma estrutura intercalada, a fim de formar um núcleo entrelaçado, preferivelmente feito de espuma, que tem características de resistência melhoradas. a invenção combina um entrelaçamento com feixes de fibras puxadas através de furos na estrutura intercalada. o reforço de seção reivindicado para uma estrutura interca- lada possibilita que sejam obtidas características de resistência particularmente de alta qualidade, com o componente somente tendo um pequeno peso.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para ’’REFORÇO DE SEÇÃO PARA CONSTRUÇÕES INTERCALADAS.

A presente invenção refere-se a um reforço de recorte para construções intercaladas.

Devido a sua razão particularmente boa de rigidez ou resistência em relação á densidade, construções intercaladas têm urna ampla faixa de aplicações, partículannente no campa da construção de aeronaves.

Construções intercaladas são geralmenie formadas de urna camada de cobertura ou folha de tace superior e uma inferior, entre as quais., para aumentar a rigidez, fica localizada uma estrutura de núcleo semelhante a alvéolos que é formada de células estendidas verticaímente tendo uma seção transversal hexagonal, por exemplo.

Materiais espumosos rígidas são uma alternativa comercialmente disponível para estruturas alveolares. Eles têm vantagens sobre as estruturas alveoiares, entre elas na área de isolamento térmico e acústico, e na tecnologia de processo para, a produção da construções intercaladas. Uma desvantagem dessas estruturas de espuma é observada nos valores menores de resistência mecânica comparados com alvéolos de uma densidade comparável. Para compensar esses valores reíatívarnente insuficientes de resistência mecânica, a literatura descreve, entre outros, várias abordagens de costura, algumas das quais também descrevem produtos comorcialmente disponíveis. A técnica de costura proporciona a oportunidade de introduzir fibras e tios em ângulos diferentes e através de um componente da densidade variada. As velocidades do ponto de costura que são tecnicamente possíveis permitem que o componente seja costurado em uma maneira rápida. Seguinte a um processo de infiltração de resina, as regiões furadas contribuem sígniflcativamente para o reforce mecânico do material espumoso básico. As vantagens aqui residem na velocidade de processamento e na possibilidade de adaptar mecanicamente a estrutura de núcleo á aplicação respectiva. Essas estruturas já são usadas em construções intercaladas para a fabricação de caminhões e construção de navios.

Qs métodos de costura usados aqui tem em comum o fato que a agulha fura o material espumoso e, ao fazer isso, introduz simultaneamente o fio ou as fibras. As diferenças entre os métodos individuais residem na fixação do fio. No método de acolohoamenfo, um Laço que é fixado, por 5 exemplo, em uma borracha de silicone é formado no lado inferior, Altemati·· vamente. outros métodos funcionam usando um subtle ou, como no ponto de costura encoberto, um ponto de costura de urdidura de um lado é usado,

A desvantagem principal desses métodos é que, depois que a agulha foí retirada, o furo remanescente é algumas vezes muito grande em 10 relação á quantidade de fibras que foram introduzidas (isto è, o diâmetro da agulha sempre determina o tamanho do foro). Depois da infiltração, a cavidade è preenchida com resina. Portanto, a melhora nas características mecânicas é baseada pnncspalmenfe na resina que é introduzida, A estrutura de núcleo resultante tem um peso muito aumentado como um resultado 15 disse.

O aumento no peso em relação à melhora nas características mecânicas é muito grande para uso na construção de aeronaves. Portanto, o uso de construções intercaladas com estruturas de núcleo desse tipo não é considerado,

DE 10 2005 024 408 A1 descreve um método para reforçar materiais espumosos usando fibras ou feixes de fibra, cujo método permite a produção de um material composite no qual as fibras introduzidas são substancialmente responsáveis pela melhora nas características mecânicas do núcleo da espuma, Esse documento descreve ambos, o método para refor25 çar os materiais espumosos e uma construção intercalada reforçada. No método, um material espumoso é fornecido corr? feixes de fibras que são introduzidos nele usando uma agulha. Nesse método, a agulha ínícialmente faz um furo vazado no material espumoso de um lado a fim de_: a seguir, pegar os feixes de fibras localizados no outro lado e puxá-los para dentro do rnate30 rial espumoso.

DE 10 2004 017 311 A1 descreve um método para produzir produtos semiacabados composites de fibra pelo método de entrelaçamento circular, no qual um núcleo de trança é entrelaçado com fios de entrelaçamento.

Nos componentes usadas na aeronave., existem numerosas regiões nas quais aberturas têm que ser introduzidas em uma construção in5 tercalada. As bordas cortadas resultantes precisam ser novamente fechadas subsequentemente e é preciso garantir que nenhuma estabilidade suga na periferia da construção intercalada. Isso se aplica a todas as construções intercaladas sem exceção. É precísamente no case de recortes pesadamente carregados, .por exemplo, aberturas de janela, que isso pode levar a pro10 blamas.

Portanto, o objetivo da presente invenção é fornecer um método no qual urna abertura possa ser produzida mesmo durante a produção do componente, tal que recortes muito estáveis sejam produzidos, com um pequeno peso de com ponente;

Esse objetivo é atingido de acordo com a invenção pelos aspectos das reivindicações independentes respectivas. Modalidades vantajosas e aperfeiçoamentos da invenção são apresentados nas sub-reivindicações.

Em um método de acordo com a invenção para a produção de um reforço de recorte para uma construção intercalada por um método de 20 entrelaçamento circular, um núcleo de trança anular ê entrelaçada com fílamentas de fibras e, antes ou depois do entrelaçamento, furas vazadas são produzidos no núcleo da frança e um ou mais feixes de fibras são puxadas para dentro dos furos vazados no núcleo da trança por urna agulha.

O feixe de fibras é preferivelmente enganchadu na agulha pelo 25 menos temporariamente quando ele é puxado para dentro dos furos vazados. O enganchar do feixe de fibras na agulha propicia a vantagem que uma operação de rosqueamento para a união da agulha no feixe de fibras não è necessária. Consequentemente,, o feixe de fibras pode ser preso em uma maneira mais rápida e mais fácil na agulha. Além do mais, a união pelo en30 ganchar interna pade ser automatizada mais facilmente. Dessa maneira, é possível também usar vantajosamente uma pluralidade de feixes de fibras individuais.

De acorda com uma modalidade preferida da invenção, quando o feixe de fibras é puxado para dentro, a agulha fica substancialmente carregada ern tensão em uma direção axial fora do gancho, O feixe de fibras assim, não è empurrada pela agulha para dentro do núcleo da trança, mas é puxado pelo gancha. Consequentemente, durante o procedimento de puxão interna na região do furo vazado, é desnecessária comprimir a feixe de fibras para dentro do furo vazada além da agulha, o que resultaria em um alargamento indesejável da fura vazada. De preferência, somente na região da gancho existe também um feixe de fibras no fura vazado.

Em uma modalidade ainda preferida, um núcleo de trança de material espumosa é entrelaçada. Q material espumoso tem vantagens sobre as estruturas alveclares amplamente usadas, entre elas no isolamento térmico e acústica, e na tecnologia de processe para a produção das construções intercaladas

De acordo com uma modalidade preferida, antes do entrelaçamento, pelo menos uma camada -de cobertura que tem uma maior rigidez do que o núcleo da trança é aplicada no núcleo da trança. A camada de cobertura toma possível aumentar a resistência externa do reforço de recorte para uma construção intercalada.

Em uma modalidade adicional, o núcleo da trança è entrelaçada várias vezes em sucessão. Sob esse aspecto, camadas de fibra de reforço não onduladas individuais são preferivelmente colocadas em cada caso nu núcleo da trança, Isso tem a vantagem que a capacidade de cálculo do reforço do recorte produzido de acordo coin a invenção é melhorada, desde que abordagens de cálculo matemático pussarn ser aplicadas em tecidos unidlreciônais.

De acordo corn uma modalidade adicional, a agulha também faz o furo vazado. Dessa forma, usando a agulha coma a ferramenta, o furo vazado é produzida e a feixe de fibras è também puxado para dentro do núcleo da trança, Isso tem a vantagem que somente uma ferramenta è exigida para ambas as operações. Isso significa que tempo pode ser economizado, desde que seja desnecessário mudar as ferramentas entre as operações. Além do mais, isso è particularmente econômico, porque somente uma ferramenta com o mecanismo e o sistema de controle associados è necessária no que diz respeito à máquina.

Em uma modalidade ainda preferida, um pouco antes ou durante o procedimento de entrelaçamento, um adesivo que ainda não foi curado durante o procedimento de entrelaçamento è aplicado no núcleo da trança ou no filamento da fibra. O adesivo une os filamentos da fibra no núcleo da trança e nos feixes da fibra. A resistência do entrelaçamento é, dessa maneira, aumentada. Além do mais, uma estabilidade melhor do entrelaçamento é produzida nos casos onde partes do entrelaçamento são danificadas, por exemplo, por influências mecânicas eu térmicas.

De acordo com uma modalidade preferida adicional, depois que us feixes de fibras foram puxados para dentro dos furos vazados, us ditos furos vazados e/ou o núcleo da trança são infiltrados por um material plástico curável Essa medida melhora a ligação entre as fibras individuais e o núcleo da trança que preferivelmente consiste em material espumoso. Qualquer método de infiltração conhecido pode ser usado para esse procedimento.

De acordo com urna modalidade preferida adicional em uma etapa do método, os filamentos de fibra e as feixes de fibras são unidos já que eles reagem quimícamente um com o outro. Isso se refere aos pontos nos quais as filamentos de fibra a os feixes de fibras se estendem um sobre o outro, isto é< se cruzam, A junção ou a ligação adesiva dos filamentos de fibra nos feixes de fibras nos pontos de cruzamento ainda aumenta a resistência de toda a estrutura composite consistindo em núcleo de trança e fibras. A ligação é partioularmente ativada de preferência mecanicamente pela pressão de contato entre as fibras, de preferência pelo efeito do calor ou pela radiação com luz. Naturalmente, qualquer outro método pude também ser usado para ativar uma ligação adesiva, desse tipo. Qs filamentos de fibra e os feixes de fibras podem ter o mesmo adesivo. È preferível que os filamentos de fibra e os feixes de fibras tenham componentes diferentes de um adesivo de múltiplos componentes que então interagem e iniciam a adesão.

Uma terceira substância química adicionai é preferivelmente fornecida que inicia o procedimento de adesão.

Um reforço de recode de acordo com a invenção para uma construção intercalada tern um núcleo de trança anular, urn entrelaçamento 5 do núcleo da trança e pelo menos um furo vazado através do núcleo da trança anular e pelo menos um feixe de fibras disposto no furo vazado, o foro vazado tendo urna área de seção transversal que é de maneira subsfancialmente completa cheia por pelo menos um feixe de fibras e o entrelaçamento também se estendendo em uma região interna do núcleo de trança 10 anular.

De acordo com a invenção, dois métodos são combinados para melhorar as características de resistência de urn núcleo de trança que preferivelmente consiste de material espumoso, de modo que o reforço do recorte de acordo com a invenção é formado para uma construção intercalada. Para 16 essa finalidade, um entrelaçamento é combinado corn feixes de fibras que são puxados através do núcleo da trança, de acordo corn urn ponto de costura rebaixado. Como resultado, o reforço de recorte de acordo corn a invenção para uma construção intercalada tem características de resistência partícularmente resistentes enquanto o componente tem somente um pequeno 20 peso.

De acordo com uma modalidade preferida, o pelo menos um feixe de fibras tem pelo menos um laço. O laço torna possível que o feixe de fibras seja puxada para dentro das furos vazados no núcleo da trança por um gancho.

No seguinte, a invenção será descrita em mais detalhes com base nas modalidades com referência às figuras acompanhantes dos desenhos, nas quais a figura 1 é uma vista de seção transversal esquemática de um reforço de recorte de acordo com a invenção para uma construção inter30 caiada de acordo com uma modalidade preferida da invenção, a figura 2 é uma vista de seção transversal esquemática de um estágio do método ao qual a agulha passou através dc> núcleo da trança e, quando puxada de volta., puxará os feixes de fibras para dentro do núcleo da trança.

a figura 3 ê una vista de seção transversal esquemática de urn núcleo da trança na etapa de entrelaçamento do método, a figura 4 é uma vista da seção transversa! de um detalhe de um núcleo da trança produzido com camadas de cobertura.

Nas figuras, numerais de referência semelhantes representam componentes semelhantes ou funcionalmente idênticos, a menos que indicado de outra forma.

A figura 1 é uma vista de seção transversal esquemática de um reforço de recode de acordo oom a invenção para uma construção intercalada 1 de acordo cem uma modalidade preferida da invenção Urn núcleo da trança 1 que, nessa modalidade preferida, é configurado de modo anular e é festo de material espumoso, è circundado por um entrelaçamento 5 com fila15 mentes de fibra 3. Além do mais, o núcleo da trança 2 tem furos vazados 4 (na figura 1, somente alguns desses foram indicados corn o numeral de referência 4 por meio de exemplo) que se estendem através do núcleo da trança

2. Feixes de fibras 13 foram puxados para dentro doei furos vazados 4. O núcleo da trança 2 tem uma região livre interna 20.

Antes de tudo, para essa finalidade, o núcleo da trança 2 é formado de material espumoso. Nessa modalidade exemplar, o núcleo da trança subsianoialmente tem no seu exterior urna forma de seção transversal retangular e tem na região interna 20 uma forma de seção transversal retangular mais notadamente arredondada. Dependendo do use, os núcleos da 25 trança 2 podem ser configurados com as formas geométricas mais variadas, por exemplo, núcleos da trança redondos ou poligonais podem ser formados sem a região interna 20. Nu contexto da presente modalidade preferida, o núcleo da trança é então fornecido com furos vazados 4 pela perfuração. Entretanto, os furos vazados podem também ser produzidos por outros mé30 todos, por exemplo, por furação, uainagem com jato da água ou usinagem com feixe de laser. Feixes de fibras 13 são então puxados através dos furos vazados 4. Sob esse aspecto, métodos de costura muito variadas podem ser utilizados. Nessa modalidade preferida, cs feixes de fibras se estendem no exterior e na região inferna 2D do núdeo da frança 2. Antes ou depois da serem puxados para dentro do núcleo da trança 2, es feixes de fibras 13 podam ser munidas com um adesivo 15, de moda que depois que o adesivo 15 5 tiver curado, os faixas de fibras 13 são unidas na núcleo da trança 2 em uma maneira particularmente firme-, que produz uma ligação particularmente estável do reforço da recorte da acordo com a invenção para uma construção intercalada. A seguir, o núcleo da trança 2 é entrelaçado 5 por filamentos de fibra 3. Mecanismos de entrelaçamento circulates são preferivelmente usa10 dos para essa finalidade. De acordo com a modalidade preferida, o núcleo da trança 2 que è assim produzido com os feixes de fibras 13 e filamentos de fibra 3 é então munido com um material plástico curável 17. Esse material plástico curável 17 preferivelmente penetra nos furos vazados 4 com os feixes de fibras 13 puxados para dentro e. depois da cura, contribui para uma 15 fixação do reforço de recorte de acordo com a invenção para uma construção intercalada 1.

A figura 2 é uma vista de seção transversal esquemática de um estágio do método nu qual a agulha 10 penetrou no núcleo da trança 2. Um feixe de fibras 13 é mostrado sob a agulha 10. Nessa modalidade, a agulha 20 10 tem um gancho 11. O feixe de fibras 13 tem um laço 14.

Depois que u núcleo da trança 2 foi penetrado, o laço 14 do feixe de fibras 13 é enganchado no gancho 11 da agulha 10. Quando a agulha 10 é puxada de volta, o feixe de fibras 13 é puxado para dentro do fure vazado 4 nu núcleo da trança 4. Nessa modalidade preferida, a agulha 10 é unida no 25 feixe de fibras 13 pelo gancho. Outros métodos de união da agulha 10 no feixe de fibras 13, por exemplo, adesão, compressão e semelhantes são também possíveis.

A figura 3 é uma vista de seção transversal esquemática de um núcleo da trança 2 na etapa de entrelaçamento do método. O entrelaçamen30 to 5 que é na forma de uma rede pode ser visto no núcleo da trança 2. Na figura, o núcleo da trança 2 é entrelaçado com filamentos de fibra 3 da direita para a esquerda.

A f igurs 4 é urea vista da seção transversa; de urn detalhe de um núcleo da trança qua fol produzido com camadas de cobertura 7. Sob esse aspecto, as camadas de cobertura 7 foram costuradas no núcleo da trança 2 por meio dos feixes de fibras 13.

As camadas de cobertura 7 formam um reforço do núcleo da frança 2 que, nessa modalidade, consiste em material espumoso e_s portanto, tem uma pequena rigidez de superfície.. O reforço 7 preferivelmente consiste em materiais plásticos sólidos,

Embora a presente invenção tenha sido presentemente descrita 10 core base em modalidades preferidas, ela não é restrito a elas, mas pode ser modificada em muitos maneiras diferentes.

De acordo com a invenção, para formar um reforço de recorte de acordo com a invenção para uma construção intercalada, dois métodos são combinados a fim de melhorar as características de resistênsa de um núcleo 15 da trança que preferivelmente consiste de material espumoso. Para essa finalidade, um entrelaçamento é combinado com feixes de fibras puxados através dos furos no núcleo da trança. Consequentemente, o reforça do recorte de acordo com a invenção para uma construção intercalada tem características de resistência partícuíarmente resistentes enquanto o componente 20 tem somente um pequeno peso.

O método de acordo com a invenção torna possível que uma abertura seja produzida mesmo durante a produção do componente, de modo que recortes muito estáveis sejam produzidos, O material de partida è um anel de material espumoso que foi reforçado com faixes de fibras de acordo 25 com o método descrito acima. Entretanto, o método pode também ser aplicado a partes de espuma pura que não foram reforçadas, O contorno interno tem as dimensões do recorte subsequente. Esse anel fechada é introduzido em um mecanismo de entrelaçamento circular e entrelaçado descontínuamente, dessa maneira produzindo um revestimento de fibra fechada. A pré30 forma assim revestida com fibras é introduzida na estrutura de núcleo antes que as camadas de cobertura sejam aplicadas e é então infiltrada junto com o componente, Altematívamente, um componente pré-fíltrado pode também '10 ser produzido. De modo a evitar o enchimento do meio do anel, um marcador pode- ser introduzido que é removido depois da infiltração. Seguinte à infiltração, o recorde está pronta para uso, à parte uma operação de acabamento que pode ser necessária. A orientação da fibra pode ser adaptada á 5 carga respectiva. Também é possível integrar fins estacionários.

LISTAGEM DOS NUMERAIS DE REFERÊNCIA reforço de recorte para uma construção intercalada núcleo da frança filamento da fibra (entrelaçamento)

4 furos vazados entrelaçamento camada de cobertura agulha gancho

13 feixes de fibras laço adesivo material plástico curável região interna do núcleo da trança

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Método para a pcodoçâo de urn reforço de recorte para uma constmção intercalada por um método de entrelaçamento circular, em que um núcleo da trança anular (2) é entrelaçado com filamentos de fibra (3) a

5 antes oü depois do entrelaçamento, furos vazados (4) sâo produzidos no núcleo da trança (2) e um ou mais feixes de fibras (13) sâo puxados para dentro dos furos vazados (4) no núcleo da trança (2) por uma agulha (10).
2. Método, de acordo oom a reivindicação 1, caracterizado ern que, quando ele é puxado para dentre, o feixe de fibras (13) é enganchado

10 pelo menos temporariamente na agulha (10).
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado em que, quando o feixe de fibras (13) é puxado para dentro, a agulha (10) fica substenoialmenie carregada em tensão ern uma direção axial fora de um gancho (11).

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4. Método, de acordo com qualquer urna das reivindicações precedentes., caracterizado em que um núcleo da trança (2) consistindo em material espumoso é entrelaçado.
5. Método, de acordo corn qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado em que, antes do entrelaçamento, pelo menos uma

20 camada de cobertura (7) que tem urna maior rigidez do que o núcleo da trança (2) é aplicada nu núcleo da trança (2).
6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado ern que o núcleo da trança (2) é entrelaçado várias vezes em sucessão.

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7. Método, de acorde com qualquer uma das reivindicações precedentes. caracterizado em que a agulha (10) é também usada para produzir o furo vazado (4).
8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado em que, um pouco antes ou durante o procedimento

30 de entrelaçamento,, um adesivo (15) que ainda não curou durante o entrelaçamento é aplicado no núcleo da trança (2) eu no filamento de fibra (3).
9. Método, de acorda com qualquer uma das reivindicações pre cedentes, caracterizada era que, depois que os feixes de fibras (2) foram puxados para dentro dos furos vazados (4), os ditos furos vazados (4) e/ou o núcleo da trança (2) são infiltrados por um material plástico curável W

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10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado em que os filamentos de fibra (3) e os feixes de fibras (13) são unidos pela, reação um com o outro quimícamenfe.
11. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado em que a região interna (20) do núcleo da tranca 10 (2) á coberta antes da infiltração.
12.. Reforço de recorte para uma construção intercalada (1), cup reforço de recorte tem um núcleo da trança anular (2), um entrelaçamento (5) do núcleo da trança (2) e pelo menos um furo (4) através do núcleo da trança anular (2) e pelo menos um feixe de fibras (13) disposto no furo vaza15 do (4), o furo vazado (4) tendo uma área de seção transversal que é cheia de maneira substancialmente completa por o pelo menos um feixe de fibras (13) e o entrelaçamento (5) também se estendendo em uma região inferna (20) dc> núcleo da trança anular (2).
13. Reforço de recorte, de acordo com a reivindicação 12, 20 caracterizado em que o pelo menos um feixe de fibras (13) tem pelo menos um laço (14).
14. Reforço de recorte, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado em que os filamentos de fibra (3) têm fibras de carbono, de vidro, de aramida e/ou de kevlar.

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15. Reforço de recorte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado em que pelo menos uma camada cfe cobertura (7) de uma maior rigidez de que o núcleo da trança (2) é disposta nu núcleo da trança (2).
16. Reforço de recorte, de acordo com qualquer uma das reivin30 dicaçües 12 a 15, caracterizado em que os filamentos de fibra (3) consistem pelo menos parcialmente em fios Grilon.
17. Reforço de recorte, de acordo com qualquer uma das reivin dicações 12 a 16. caracterizado ern que as filamentos de fibra (3) e os feixes de fibras (13) pudera ser unidos por ema reação química.