BRPI0917971B1 - Método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica - Google Patents

Método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica Download PDF

Info

Publication number
BRPI0917971B1
BRPI0917971B1 BRPI0917971-2A BRPI0917971A BRPI0917971B1 BR PI0917971 B1 BRPI0917971 B1 BR PI0917971B1 BR PI0917971 A BRPI0917971 A BR PI0917971A BR PI0917971 B1 BRPI0917971 B1 BR PI0917971B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
mold
wind turbine
turbine blade
resin
fiber
Prior art date
Application number
BRPI0917971-2A
Other languages
English (en)
Inventor
Peter Grabau
Original Assignee
Lm Glasfiber A/S
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lm Glasfiber A/S filed Critical Lm Glasfiber A/S
Publication of BRPI0917971A2 publication Critical patent/BRPI0917971A2/pt
Publication of BRPI0917971B1 publication Critical patent/BRPI0917971B1/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/12—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated means for positioning inserts, e.g. labels
    • B29C33/14—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated means for positioning inserts, e.g. labels against the mould wall
    • B29C33/16—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor with incorporated means for positioning inserts, e.g. labels against the mould wall using magnetic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/443—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding and impregnating by vacuum or injection
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/48—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs and impregnating the reinforcements in the closed mould, e.g. resin transfer moulding [RTM], e.g. by vacuum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/541—Positioning reinforcements in a mould, e.g. using clamping means for the reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/88—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts characterised primarily by possessing specific properties, e.g. electrically conductive or locally reinforced
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0025—Producing blades or the like, e.g. blades for turbines, propellers, or wings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/10—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the pressing technique, e.g. using action of vacuum or fluid pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03D—WIND MOTORS
    • F03D1/00—Wind motors with rotation axis substantially parallel to the air flow entering the rotor 
    • F03D1/06—Rotors
    • F03D1/065—Rotors characterised by their construction elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2305/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as reinforcement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2305/00—Use of metals, their alloys or their compounds, as reinforcement
    • B29K2305/08—Transition metals
    • B29K2305/12—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/08—Blades for rotors, stators, fans, turbines or the like, e.g. screw propellers
    • B29L2031/082—Blades, e.g. for helicopters
    • B29L2031/085—Wind turbine blades
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6013—Fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05B—INDEXING SCHEME RELATING TO WIND, SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS, TO MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS COVERED BY SUBCLASSES F03B, F03D AND F03G
    • F05B2280/00—Materials; Properties thereof
    • F05B2280/60—Properties or characteristics given to material by treatment or manufacturing
    • F05B2280/6015—Resin
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/16—Fibres
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2253/00—Other material characteristics; Treatment of material
    • F05C2253/20—Resin
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/70—Wind energy
    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá turbina eólica um método para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica compreendendo material de fibra impregnado com resina curada é descrito. o método compreende as etapas de: a) prover uma primeira parte de molde (110) que tem uma primeira superfície de conformação (112) com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da parte de invólucro de pá de turbina, b) dispor material de fibra na primeira parte de molde, o material de fibra compreendendo fibras de um material magnetizável, c) prover uma resina na primeira parte de molde simultaneamente com e/ou subsequentemente à etapa b), e d) curar a resina a fim de formar a parte de invólucro de pá de turbina eólica ou pá de turbina eólica (150). o material de fibra é retido contra a primeira superfície de conformação por uso de dispositivos de ímã (114, 116, 118) durante a etapa b) e/ou etapa c). uma parte de molde compreendendo dispositivos de ímã (114, 116, 118) e uma pá de turbina eólica são também descritas

Description

“MÉTODO PARA A FABRICAÇÃO DE UMA PARTE DE INVÓLUCRO DE PÁ DE TURBINA EÓLICA OU UMA PÁ TURBINA EÓLICA”
Campo Técnico [001] A invenção se refere a um método para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica compreendendo material de polímero reforçado com fibras incluindo uma matriz de polímero e material de reforço de fibra embutido na matriz de polímero, uma pá de turbina eólica fabricada via o método, e uma parte de molde para uso em tal método.
Fundamentos [002] Infusão a vácuo ou VARTM (Moldagem por transferência de resina assistida a vácuo) é um método, que é tipicamente empregado para fabricar estruturas compósitas, como pás de turbina eólica compreendendo um material de matriz reforçado com fibras. Durante o processo de fabricação, polímero líquido, também chamado resina, é cheio dentro de uma cavidade de molde, na qual material de fibra foi anteriormente inserido, e onde um vácuo é gerado na cavidade de molde puxando assim no polímero. O polímero pode ser plástico termo-estável ou termoplástico. Tipicamente, fibras uniformemente distribuídas são estratificadas em uma primeira parte de molde rígida, as fibras sendo bobinas, ou seja, feixes de faixas de fibras, faixas de bobinas ou esteiras, que são ou esteiras de feltro feitas de fibras individuais ou esteiras de tecido feitas de bobinas de fibra. Uma segunda parte de molde, que é frequentemente feita de uma bolsa de vácuo resiliente, é subsequentemente colocada no topo do material de fibra e vedada contra a primeira parte de molda fim de gerar uma cavidade de molde. Gerando um vácuo, tipicamente 80 a 95% do vácuo total, na cavidade de molde entre o lado interno da parte de molde e a bolsa de vácuo, o polímero líquido pode ser puxado para dentro e cheio na cavidade de molde com o material de fibra contido na mesma. Assim chamadas camadas de distribuição ou tubos de distribuição, também chamados canais de entrada, são usados entre a bolsa
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 10/52
2/20 de vácuo e o material de fibra a fim de obter uma tão segura quanto eficiente distribuição de polímero quanto possível. Na maioria dos casos, o polímero aplicado é poliéster ou epóxi, e o reforço de fibras é no máximo frequentemente à base de fibras de vidro ou fibras de carbono.
[003] Durante o processo de enchimento do molde, um vácuo, dito vácuo em conexão a isto, sendo entendido como uma subpressão ou pressão negativa é gerada via saídas de vácuo na cavidade de molde, pelas quais o polímero líquido é puxado para dentro da cavidade de molde via os canais de entrada a fim de encher a dita cavidade de molde. A partir dos canais de entrada, o polímero se dispersa em todas as direções dentro da cavidade de molde devido à pressão negativa à medida que uma frente de fluxo que se move em direção aos canais de vácuo. Assim, é importante posicionar os canais de entrada e canais de vácuo de forma ótima a fim de obter um enchimento completo da cavidade de molde. Assegurar uma distribuição completa do polímero em uma cavidade de molde inteira é, todavia, frequentemente difícil, e, por conseguinte, isto frequentemente resulta nos assim chamados pontos secos, ou seja, áreas com material de fibra que não são suficientemente impregnadas com resina. Assim, áreas de pontos secos, onde o material de fibra não é impregnado, e onde podem existir bolsas de ar, que são difíceis ou impossíveis de serem removidas pelo controle da pressão de vácuo, e uma possível sobrepressão no lado de entrada. Nas técnicas de infusão a vácuo que empregam uma parte de molde rígida e ma parte de molde resiliente na forma de uma bolsa de vácuo, os pontos secos podem ser reparados depois do processo de enchimento do molde por perfuração da bolsa no respectivo local e por meio da extração de ar para fora, por exemplo, por meio de uma agulha de seringa. Polímero líquido pode opcionalmente ser injetado no respectivo local, e isto pode, por exemplo, ser feito também por meio de uma agulha de seringa. Este é um processo demorado e cansativo. No caso de grandes partes de molde, o pessoal tem que ficar de pé sobre a bolsa de vácuo. Isto não é desejável, especialmente não desejável quando o
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 11/52
3/20 polímero não endureceu, porque pode resultar em deformações no material de fibra inserido e, assim, em um enfraquecimento local da estrutura, que pode causar, por exemplo, efeitos de encurvamento.
[004] Frequentemente, as estruturas compósitas compreendem um material de núcleo coberto com um material reforçado com fibras, tal como uma ou mais camadas de polímero reforçadas com fibras. O material de núcleo pode ser usado como um espaçador entre tais camadas para formar uma estrutura de sanduíche e é tipicamente feito de um material rígido leve, a fim de reduzir o peso da estrutura compósita. A fim de assegurar uma eficiente distribuição da resina líquida durante o processo de impregnação, o material de núcleo pode ser provido com uma rede de distribuição de resina, por exemplo, pela provisão de canais ou fendas na superfície do material de núcleo.
[005] Como, por exemplo, as pás para as turbinas eólicas se tornaram cada vez maiores no curso do tempo e agora podem ter um comprimento de mais que 60 metros, o tempo de impregnação em conexão com a fabricação de tais pás aumentou, pois mais material de fibra tem que ser impregnado com polímero. Além disso, o processo de infusão se tornou mais complicado, pois a impregnação de grandes membros de invólucro, tais como pás, requer o controle de frontes de fluxo para evitar os pontos secos, o dito controle pode, por exemplo, incluir um controle relacionado com o tempo de canais de entrada e canais de vácuo. Isso aumenta o tempo requerido para puxar para dentro ou injetar o polímero. Como um resultado, o polímero tem que permanecer líquido por um tempo mais longo, normalmente também resultando em um aumento no tempo de cura.
[006] A moldagem por transferência de resina (RTM) é um método para fabricação, que é similar ao VARTM. No RTM, a resina líquida não é puxada para dentro da cavidade de molde devido a um vácuo gerado dentro da cavidade de molde. Ao invés disto, a resina líquida é forçada para dentro da cavidade de molde via uma sobrepressão no lado de entrada.
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 12/52
4/20 [007] A moldagem de prepreg é um método no qual fibras de reforço são pré-impregnadas com uma resina pré-catalisada. A resina é tipicamente sólida ou próxima a sólida a temperatura ambiente. Os prepregs são dispostos a mão ou por máquina em uma superfície de moldagem, ensacados a vácuo e então aquecidos para uma temperatura, onda resina é permitia que re-escoa e eventualmente seja curada. Este método tem a vantagem principal que um teor de resina no material de fibra é precisamente estabelecido antecipadamente. Os prepregs são fáceis e limpos de serem trabalhados e tornam factíveis a automação e economia de trabalho. A desvantagem com prepregs é que o custo de material é mais alto que para fibras não impregnadas. Ainda, o material de núcleo precisa ser feito de um material, que é capaz de resistir a temperaturas de processo exigidas para levar a resina a refluir. Moldagem de prepreg pode ser usada tanto em conexão com o processo de RTM quanto com o processo de VARTM.
[008] Ainda, é possível fabricar peças moldadas ocas em uma peça pelo uso de partes de molde externas e um núcleo de molde. Tal método é, por exemplo, descrito na EP 1 310 351 e pode facilmente ser combinado com RTM, VARTM e moldagem de prepreg.
[009] A FR2881371A descreve um método para fabricar pequenas estruturas compósitas tubulares, tais como armações de assento, que tem um diâmetro de poucos centímetros, no máximo. O procedimento consiste em inserir um componente feito a partir de filamentos de metal entrançados e fibras termoplásticas em uma cavidade de molde e aquecer o metal por indução para fundir o termoplástico. O calor é então desligado para permitir que o plástico se resfrie e endureça, e o componente revestido com plástico é então removido a partir do molde. Uma seção do componente entrançado pode ser estirada ou comprimida para reduzir ou aumentar seu diâmetro enquanto ele está sendo inserido no molde, e durante os estágios de aquecimento e resfriamento, ele pode ser mantido contra as paredes da cavidade de molde por um campo magnético, usando eletroímãs para o
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 13/52
5/20 entrançamento do material magnético. O componente entrançado pode alternativamente ser feito de filamentos de metal revestidos com plástico.
[0010] Uma pá de turbina eólica compreende um número de contornos ou perfis relativamente complexos na direção longitudinal da pá. Ao longo dos anos, o formato de pás convencionais de turbina eólica se desenvolveu em direção a um desenho compreendendo uma região de raiz com um perfil substancialmente circular ou elíptico mais próximo ao cubo, e uma região de aerofólio com um perfil de geração de força ascensional mais afastado do cubo. A pá opcionalmente compreende uma região de transição entre a região de raiz e a região de aerofólio, em que o perfil da região de transição gradualmente se altera na direção radial a partir do perfil circular da região de raiz para o perfil de geração de forças ascensional da região de aerofólio. Tipicamente, a região de aerofólio se estende da posição de um comprimento de corda máximo para a extremidade de ponta da pá. Esta posição é tipicamente localizada a uma distância radial a partir da raiz de em torno de 20% do comprimento de pá. O lado de sucção da pá tipicamente tem um invólucro convexo, enquanto o lado de pressão, por exemplo, pode compreender uma curvatura dupla, ou seja, parcialmente um invólucro convexo e parcialmente uma curvatura côncava. Consequentemente, as partes de molde precisam ter uma estrutura complexa similar.
[0011] Durante a fabricação de tais pás de turbina eólica, um número de camadas de fibra é disposto acima da superfície de conformação da parte de molde. Devido à curvatura variável de dispositivos de retenção de superfície de conformação, tais como dispositivos de fixação, são frequentemente usados a fim de reter ou segurar as camadas de fibra contra a superfície de conformação do molde. Isto é especialmente aparente na região de raiz da pá devido a seu perfil circular. Todavia, os dispositivos de fixação precisam ser afrouxados todas as vezes que uma nova camada de fibras é disposta acima de uma camada prévia. Subseqüentemente, os dispositivos de fixação precisam ser refixados a fim de reter as camadas de fibra contra a
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 14/52
6/20 superfície de conformação. Este é um processo tedioso e, no pior caso, os dispositivos de fixação podem danificar as camadas de fibra, causando o enfraquecimento local na pá acabada de turbina eólica.
Descrição da Invenção [0012] É um objetivo da invenção obter um novo método para fabricar partes de invólucro de pá de turbina eólica ou pás de turbina eólica por meio de, por exemplo, processos de VARTM, e que supera ou melhora pelo menos uma das desvantagens da arte anterior ou que provê uma alternativa útil. É também um objetivo prover uma nova pá aperfeiçoada de turbina eólica que pode ser obtida via o novo método bem como um molde para uso no método.
[0013] De acordo com outro objetivo da invenção para obter um novo método para fabricar estruturas compósitas, tal como estruturas de sanduíche, por meio de, por exemplo, processos de VARTM, e que supera ou melhora pelo menos uma das desvantagens da arte anterior ou que provê uma alternativa útil. É também um objetivo prover uma nova e melhorada estrutura compósita que pode ser obtida via o novo método bem como um molde para uso no método.
[0014] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção provê um método para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica de uma pá de turbina eólica compreendendo material de polímero reforçado com fibras incluindo uma matriz de polímero e material de fibra embutido na matriz de polímero, em que o método compreende as seguintes etapas: a) prover uma primeira parte de molde que tem uma primeira superfície de conformação com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da parte de invólucro de pá de turbina eólica ou pá de turbina eólica, b) dispor material de fibra na primeira parte de molde, o material de fibra compreendendo fibras de um material magnetizável, c) prover uma resina na primeira parte de molde simultaneamente com e/ou subsequentemente à etapa b), e d) curar a resina a fim de formar a parte de
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 15/52
7/20 invólucro de pá de turbina eólica ou pá de turbina eólica, onde o material de fibra é retido contra a primeira superfície de conformação por uso de dispositivos de ímã durante a etapa b) e/ou etapa c).
[0015] De acordo com outro aspecto mais amplo, a invenção provê um método para fabricação de uma estrutura compósita compreendendo material de polímero reforçado com fibras incluindo uma matriz de polímero e material de fibra embutido na matriz de polímero, em que o método compreende as seguintes etapas: a) prover uma primeira parte de molde que tem uma primeira superfície de conformação com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da estrutura compósita, b) dispor material de fibra na primeira parte de molde, o material de fibra compreendendo fibras de um material magnetizável, c) prover uma resina na primeira parte de molde simultaneamente com e/ou subsequentemente à etapa b), e d) curar a resina a fim de formar a estrutura compósita, onde o material de fibra é retido contra a primeira superfície de conformação por uso de dispositivos de ímã durante a etapa b) e/ou etapa c).
[0016] Assim, é visto que um conceito inventivo por detrás da invenção se refere ao uso de dispositivos de ímã para reter ou segurar o material de fibra contra a superfície de conformação da parte de molde em um método para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica ou outra grande estrutura compósita. A grande estrutura compósita pode ser aplicada tanto por fornecimento de resina manual, moldagem por transferência de resina (RTM), moldagem por transferência de resina assistida a vácuo (VARTM), tanto para a produção de peças moldadas ocas e não ocas. Os dispositivos de ímã tornam possível reter o material de fibra contra a primeira superfície de conformação de uma maneira não intrusiva, sendo assim capaz de reter o material de fibra sem danificar as fibras e assim causar enfraquecimentos locais na estrutura compósita.
[0017] A estrutura compósita particular ou a parte de invólucro de pá de turbina eólica preferivelmente tem um comprimento de pelo
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 16/52
8/20 menos 20 metros, ou pelo menos 30 metros, ou pelo menos 40 metros. Ainda, ela preferivelmente compreende partes que têm uma largura de pelo menos 1 metro, ou pelo menos 1,5 metros, ou pelo menos 2 metros.
[0018] A seguir, modalidades vantajosas são descritas. Estas se referem tanto ao primeiro aspecto quanto aos aspectos mais amplos da invenção.
[0019] A resina pode ser uma resina termo-estável, tal como epóxi, viniléster, poliéster. A resina pode também ser um termoplástico, tal como náilon, PVC, ABS, polipropileno ou polietileno. Adicionalmente novamente, a resina pode ser um termoplástico termo-estável, tal como PBT cíclico ou PET.
[0020] Todavia, de acordo com uma modalidade particularmente vantajosa, a resina compreende um material termoplástico polimerizável no local. O material termoplástico polimerizável no local pode vantajosamente ser selecionado a partir do grupo consistindo de pré-polímeros de: tereftalato de polibutileno (PBT), poliamida-6 (pré-polímero é caprolactama), ligas de poliamida-12 (pré-polímero é laurolactama) de poliamida-6 e poliamida-12; poliuretanas (TPU), polimetilmetacrilato (PMMA), tereftalato de polietileno (PET), policarbononato (PC), polieteretercetona (PEEK), polietercetona (PEK), poliéter-sulfona (PES), sulfeto de polifenileno (PPS), naftalato de polietileno (PEN) e naftalato de polibutileno (PBN), poli(1,4tereftalato de butileno) cíclico (CBT) e/ou combinações dos mesmos.
[0021] O material termoplástico polimerizável no local tem a vantagem que pode ser manuseado em seu estado de pré-polímero e pode ser manuseado tanto como um líquido, um pó, quanto pelotas. Por conseguinte, o material pode ser usado para pré-impregnar o material de fibra, ou seja, em um prepreg. Alternativamente, ele pode ser pulverizado em forma de pó sobre o material de fibra ou ser disposto nas partes de molde como camadas separadas.
[0022] Materiais termoplásticos polimerizáveis no
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 17/52
9/20 local, tais como CBT, tem a vantagem que eles obtêm uma viscosidade similar a água quando aquecidos para uma temperatura de aproximadamente 150 graus Celsius. Assim, é possível impregnar rapidamente o material de fibra de estruturas compósitas muito grandes a serem moldadas e subsequentemente curar a resina em tempos de ciclo muito pequenos.
[0023] CTB é disponível como sistemas de uma parte, onde um catalisador é pré-misturado na resina, e onde o catalisador é ativado, por exemplo, por aquecimento, e como sistemas de suas partes, onde o catalisador e resina são mantidos separadamente até imediatamente antes do uso.
[0024] Em algumas situações, pode ser vantajoso como explicado previamente - puxar para dentro material termoplástico polimerizável no local adicional a fim de impregnar o material de fibra inteiro. Em tal situação, vantajoso usar sistemas de uma parte para a resina préfornecida e sistemas de duas partes para a resina adicional.
[0025] O termo material termoplástico polimerizável significa que o material pode ser polimerizado uma vez quando está no local de fabricação.
[0026] De acordo com uma primeira modalidade vantajosa, o método compreende adicionalmente a etapa de prover uma segunda parte de molde e vedar a segunda parte de molde contra a primeira parte de molda fim de formar uma cavidade de molde. Assim, o material de fibra e resina é disposto ou provido na cavidade de molde. A primeira parte de molde pode, por exemplo, ser uma parte de molde rígida. A segunda parte de molde pode, por exemplo, ser uma bolsa de vácuo. Alternativamente, a segunda parte de molde pode ser uma parte de molde rígida que tem uma segunda superfície de moldagem com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da estrutura compósita, ou seja, a parte de invólucro de pá de turbina eólica ou a pá de turbina eólica [0027] De acordo com outra modalidade vantajosa, a
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 18/52
10/20 cavidade de molde é conectada a uma fonte de resina fluida não curada via pelo menos uma entrada de resina que se comunica com a cavidade de molde, e resina não curada a partir da fonte de resina não curada é fornecida à cavidade de molde através da pelo menos uma entrada de resina durante a etapa c) de forma a preencher a cavidade de molde com resina. Esta modalidade se refere a um método para fabricação por moldagem por transferência de resina, em que a resina é fornecida à cavidade de molde via uma diferença de pressão entre a fonte de resina não curada e a cavidade de molde.
[0028] De acordo com adicionalmente outra modalidade vantajosa, pelo menos uma saída de vácuo que se comunica com a cavidade de molde é conectada à cavidade de molde, e a cavidade de molde é evacuada antes da etapa c) via a pelo menos uma saída de vácuo. Assim, a diferença de pressão pode ser formada pela criação de um vácuo ou subpressão na cavidade de molda fim de puxar para dentro a resina líquida para a cavidade de molde. Assim, esta modalidade se refere à infusão a vácuo ou moldagem por transferência de resina assistida a vácuo (VARTM).
[0029] Em outra modalidade de acordo com a invenção, um número de elementos pré-impregnados compreendendo um material de fibra é inserido na primeira parte de molde ou na cavidade de molde durante a etapa b). O uso de assim chamados prepregs pode ser combinado tanto com os métodos de RTM quanto de VARTM. Tipicamente, os prepregs são aquecidos a fim de liquidificar a resina, permitindo que ela reflua e proveja uma impregnação uniforme de todo o material de fibra. O aquecimento eventualmente permite à resina se curar.
[0030] Em adicionalmente outra modalidade de acordo com a invenção, a estrutura compósita, ou seja, a parte de invólucro de pá de turbina eólica é feita em uma peça oca em um molde fechado, o molde fechado compreendendo: um núcleo de molde e partes de molde externas dispostas para se fecharem em torno do núcleo de molda fim de formar uma
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 19/52
11/20 cavidade de molde entre elas, as partes de molde externas compreendendo pelo menos: uma primeira parte de molde compreendendo uma primeira superfície de conformação com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da estrutura compósita, e uma segunda parte de molde compreendendo uma segunda superfície de conformação com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da estrutura compósita, e onde o material de fibra na etapa b) é disposto sobre uma parte de molde externa e/ou o núcleo de molde. A invenção é particularmente apropriada para este tipo de estrutura compósita, vez que tipicamente pelo menos uma parte da primeira superfície de conformação e/ou da segunda superfície de conformação durante o processo de fabricação está voltada para baixo, precisando, por conseguinte, de dispositivos de retenção a fim de prender o material de fibra contra as superfícies de conformação.
[0031] De acordo com uma modalidade vantajosa, o molde fechado é girado em torno de um eixo longitudinal antes do fornecimento de resina líquida à cavidade de molde na etapa c). Tipicamente, a primeira superfície de conformação e a segunda superfície de conformação correspondem ao lado de pressão e lado de sucção da pá de turbina eólica, respectivamente. Durante a etapa b), a primeira parte de molde é disposta de forma que a primeira superfície de conformação fica voltada para cima. Depois de todo o material ter sido disposto na cavidade de molde, o molde fechado pode ser girado por aproximadamente 90 graus em torno do eixo longitudinal a fim de fornecer líquido desde a entrada de resinas, que nesta posição de molde é disposta em um ponto baixo na seção transversal do molde fechado, por exemplo, em uma borda traseira ou borda dianteira da pá de turbina eólica. Ainda, a saída de vácuo pode ser disposta no ponto mais alto da seção transversal do molde fechado, opcionalmente com um recipiente de transbordamento para coletar resina, que foi inadvertidamente aspirada para dentro da saída de vácuo.
[0032] De acordo com adicionalmente outra
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 20/52
12/20 modalidade vantajosa, o material magnetizável é um metal, tal como aço. Isto é, o material de fibra compreende fibras de aço. Verificou-se que as fibras de aço têm propriedades favoráveis com relação tanto ao processo de impregnação quanto resistência na estrutura compósita acabada.
[0033] Em uma modalidade de acordo com a invenção, o material de fibra compreende um número de camadas de fibra. De acordo com uma primeira modalidade vantajosa, pelo menos uma camada de fibras externa compreende o material magnetizável. Uma camada de fibras externa significa uma camada, que é a mais afastada a partir da superfície de conformação da parte de molde. Assim, o dispositivo de ímã atrai a camada de fibra externa, retendo assim a camada de fibra externa e qualquer material entre a camada de fibra externa e a superfície de conformação contra a superfície de conformação.
[0034] De acordo com outra modalidade vantajosa, o material de fibra compreende esteiras híbridas compreendendo primeiras fibras de um primeiro material magnetizável, tal como aço, e segundas fibras de um segundo material, por exemplo, um material não magnetizável, tal como vidro ou carbono. As fibras de materiais diferentes podem, por exemplo, ser tecidas conjuntamente.
[0035] De acordo com uma modalidade alternativa, elementos de reforço pré-curados, tais como tiras de reforço pré-curadas, são dispostos na primeira parte de molde ou na cavidade de molde durante a etapa
b). Tais elementos podem ser manuseados facilmente e reduzem o tempo necessário para a injeção da resina, provendo assim o potencial de diminuição do tempo de fabricação total. As tiras pré-curadas podem naturalmente ser combinadas com o uso de materiais pré-impregnados ou materiais não impregnados, de modo que as tiras pré-curadas são moldadas na estrutura compósita.
[0036] A resina pode ser um plástico termo-estável ou termoplástico, e tipicamente uma resina à base de epóxi, poliéster ou
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 21/52
13/20 viniléster é usada.
[0037] De acordo com uma modalidade preferida, a estrutura compósita acabada é uma estrutura oblonga, tal como uma parte de invólucro de pá de turbina eólica, e tem uma direção longitudinal e uma direção transversal. Em uma modalidade vantajosa de acordo com a invenção, a estrutura oblonga compreende uma seção de reforço estendendo-se longitudinalmente compreendendo uma pluralidade de camadas de fibra. A seção de reforço é também chamada de um laminado principal.
[0038] De acordo com adicionalmente outra modalidade, a estrutura compósita acabada compreende adicionalmente um material de núcleo, tal como madeira balsa, polímero ou concreto espumado.
[0039] De acordo com um segundo aspecto, a invenção provê uma pá de turbina eólica ou parte de pá de turbina eólica que pode ser obtida de acordo com qualquer um dos métodos acima mencionados.
[0040] De acordo com um terceiro aspecto, a invenção provê uma parte de molde para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica compreendendo uma superfície de conformação que corresponda pelo menos uma superfície externa de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica a ser fabricada via dita parte de molde, em que a parte de molde compreende dispositivos de ímã dispostos de forma a serem capazes de reter um material de fibra compreendendo um material magnetizável contra a superfície de conformação. Por isto, uma parte de molde é provida, que torna possível reter de forma não intrusiva ou prender um material de fibra compreendendo um material magnetizável contra a superfície de conformação da parte de molde.
[0041] De acordo com um terceiro aspecto mais amplo, a invenção provê uma parte de molde para fabricar estrutura compósita, preferivelmente que tem um comprimento de pelo menos 20 metros, compreendendo uma superfície de conformação que corresponda pelo menos
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 22/52
14/20 uma superfície externa de uma estrutura compósita a ser fabricada via dita parte de molde, em que a parte de molde compreende dispositivos de ímã dispostos de forma a serem capazes de reter um material de fibra compreendendo um material magnetizável contra a superfície de conformação. Por isto, uma parte de molde é provida, que torna possível reter de forma não intrusiva ou prender um material de fibra compreendendo um material magnetizável contra a superfície de conformação da parte de molde.
[0042] De acordo com uma modalidade vantajosa, o dispositivo de ímã compreende um número de eletroímãs. Assim, uma modalidade particularmente simples é provida, em que uma forte força magnética pode ser gerada. Ainda, o eletroímã torna possível desligar a força de atração magnética, se o material de fibra precisar ser rearranjado. Alternativamente, os eletroímãs podem ser ligados e desligados sequencialmente durante a preparação do material de fibra na parte de molde, o que pode facilitar o processo de preparação das camadas de fibra na cavidade de molde.
Breve Descrição dos Desenhos [0043] A invenção será explicada em detalhe abaixo com referência ao(s) desenho(s), nos quais:
[0044] a figura 1 mostra uma seção transversal esquemática de uma primeira modalidade da parte de molde com material de fibra disposto na parte de molde, [0045] a figura 2 mostra uma seção transversal esquemática de uma segunda modalidade da parte de molde com material de fibra disposto na parte de molde, [0046] a figura 3 mostra uma seção transversal esquemática de uma terceira modalidade da parte de molde com material de fibra disposto na parte de molde, [0047] a figura 4 mostra uma seção transversal esquemática de uma quarta modalidade da parte de molde com material de
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 23/52
15/20 fibra disposto na parte de molde, e [0048] A figura 5 mostra uma seção transversal esquemática da quarta modalidade durante um processo de impregnação.
[0049] Descrição Detalhada da Invenção [0050] A figura 1 mostra uma vista de seção transversal através de uma primeira parte de molde 110 para uso em um processo de VARTM. A primeira parte de molde 110 tem uma superfície de conformação voltada para cima 112, e uma bolsa de vácuo 120 é vedada contra a primeira parte de molde 110, formando assim uma cavidade de molde entre a primeira parte de molde 110 e a bolsa de vácuo 120. Um número de camadas de fibra 152, 154, 156 é colocado na cavidade de molde, estas camadas de fibra sendo incluídas em uma parte de invólucro de pá de turbina eólica acabada compreendendo uma borda dianteira 162 e uma borda traseira 164. As camadas de fibra compreendem fibras de um material magnetizável, por exemplo, metal e preferivelmente fibras de aço. As camadas de fibra podem compreender fibras de aço somente. Alternativamente, esteiras híbridas de fibras compreendendo fibras de aço e, por exemplo, fibras de vidro ou fibras de carbono podem ser usadas. As camadas internas são opcionalmente revestidas com um revestimento de gel, que definem a superfície exterior da parte de invólucro.
[0051] O arranjo para o processo de VARTM compreende um número de saída de vácuo para inicialmente evacuar a cavidade de molde em um processo de evacuação e posteriormente puxar para dentro a resina líquida fornecida a partir de um número de canais de entrada de resina em um processo de impregnação. Na modalidade representada, uma entrada de resina 180 é provida em um primeiro aro da primeira parte de molde 110, a saber, a borda dianteira 162 da parte de invólucro de pá de turbina eólica acabada, e a saída de vácuo 182 é provida em um segundo aro da primeira parte de molde 110, a saber, a borda traseira 164 da parte de invólucro de pá de turbina eólica acabada. O arranjo particular da entrada de
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 24/52
16/20 resina 180 e da saída de vácuo é imaginada somente como um exemplo, e muitas variações são possíveis.
[0052] A primeira parte de molde 110 compreende dispositivos de ímã na forma de um número de eletroímãs 114, 116, 118. Os dispositivos de ímã podem ser formados como um único eletroímã ao longo da superfície de conformação 112 ou podem compreender uma pluralidade de eletroímãs 114, 116, 118, como mostrado na figura. Os eletroímãs podem ser usados para reter ou prender as camadas de fibra 152, 154, 156 contra a superfície de conformação 112 durante o processo de arranjar ou dispor as camadas de fibra 152, 154, 156 na cavidade de molde e/ou o processo de evacuação e/ou o subsequente processo de impregnação.
[0053] A figura 2 mostra uma vista de seção transversal através duma segunda modalidade de uma primeira parte de molde 210 para uso em um processo de VARTM. A parte de molde 210 compreende uma cavidade de molde formada entre a superfície de conformação 212 e uma bolsa de vácuo 220, e em que inúmeras camadas de fibra, partes de núcleo e seções de reforço são colocadas, estas partes sendo incluída em uma parte de invólucro de pá de turbina eólica acabada. A parte de invólucro de pá compreende uma ou mais camadas de fibra inferiores 252 impregnadas com resina e opcionalmente revestidas com um revestimento de gel, que definem a superfície exterior da parte de invólucro, e uma ou mais camadas de fibra superiores 254 impregnadas com resina, e que definem a superfície interior da parte de invólucro. A(s) camada(s) de fibra superior (es) 254 e camada(s) de fibra inferior (es) 252 são separadas por uma inserção de fibras ou laminado principal 270 compreendendo uma pluralidade de camadas de fibra impregnadas com resina, uma primeira parte de núcleo 266 e uma segunda parte de núcleo 268, bem como um primeiro reforço de fibras 274 em uma borda traseira 264 da parte de invólucro e um segundo reforço de fibras 272 na borda dianteira 262 da parte de invólucro.
[0054] O arranjo para o processo de VARTM
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 25/52
17/20 compreende um número de saída de vácuo e um número de canais de entrada de resina. Na modalidade representada, uma entrada de resina 280 é provida em um primeiro aro da primeira parte de molde 210, a saber, a borda dianteira 262 da parte de invólucro de pá de turbina eólica, e a saída de vácuo 282 é provido em um segundo aro da primeira parte de molde 210, a saber, a borda traseira 264 da parte de invólucro de pá de turbina eólica. A disposição particular da entrada de resina 280 e da saída de vácuo 282 é entendida somente como um exemplo, e muitas variações são possíveis.
[0055] Similarmente à primeira modalidade, a primeira parte de molde 210 compreende dispositivos de ímã na forma de um número de eletroímãs 214, 216, 218. Os dispositivos de ímã podem ser formados como um único eletroímã ao longo da superfície de conformação 212 ou pode compreender uma pluralidade de eletroímãs 214, 216, 218 as mostrado na figura. Os eletroímãs podem ser usados para reter ou prender as camadas de fibra 252, 254, 256 contra a superfície de conformação 212 durante o processo de rearranjo das camadas de fibra 252, 254, 256 na cavidade de molde e/ou o processo de evacuação e/ou o subsequente processo de impregnação.
[0056] A figura 3 mostra uma vista de seção transversal através de uma terceira modalidade de uma primeira parte de molde 310 para uso em um processo de VARTM, e em que os mesmos números se referem às partes similares mostradas na figura 1. Por conseguinte, somente a diferença entre as modalidades é descrita. Nesta modalidade, um número de prepregs 392 e/ou elementos pré-curados compreendendo material de fibra são dispostos entre um número de camadas de fibra externas 354 e um número de camadas de fibra internas 352, opcionalmente revestidas com um revestimento de gel, que definem uma parte da superfície exterior da parte de invólucro de pá. Os prepregs são préimpregnados com resina, e a cavidade de molde é aquecida para uma temperatura, em que a resina é permitida que reflua assim para encher a
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 26/52
18/20 cavidade de molde e o material de fibra disposto na mesma. O aquecimento eventualmente permite à resina se curar.
[0057] A figura 4 mostra uma vista de seção transversal através de uma quarta modalidade de um molde para uso em um processo de VARTM, e em que os mesmos números se referem às partes similares mostradas na figura 1. A figura mostra uma modalidade, na qual a pá de turbina eólica (aqui representada como uma seção transversal da seção de raiz circular) é fabricada como uma peça oca, ao invés de duas partes de invólucro separadas, que subsequentemente são coladas conjuntamente. A pá de turbina eólica é fabricada em um molde fechado, que compreende um núcleo de molde 430 e uma primeira parte de molde 410 e uma segunda parte de molde 420 dispostas para se fecharem em torno do núcleo de molde 430, formando assim uma cavidade de molde entre elas. A primeira parte de molde 410 compreende uma primeira superfície de conformação 412 com um primeiro contorno que define uma parte da superfície externa da pá de turbina eólica, e a segunda parte de molde 420 compreende uma segunda superfície de conformação 422 com um segundo contorno que define outra parte da superfície externa da pá de turbina eólica. O núcleo de molde 430 compreende uma parte de núcleo flexível externa 432, que define a superfície interna da pá de turbina eólica, e uma parte de núcleo interna, firme ou trabalhável, 434. Um número de camadas de fibra 452, 454, 456 é disposto na cavidade de molde entre as partes de molde externas 410, 420 e o núcleo de molde 430.
[0058] A primeira parte de molde 410 compreende um número de eletroímãs 414, 416, 418 para reter as camadas de fibra 452, 454, 456 contra a primeira superfície de conformação 412, e a segunda parte de molde 420 compreende um número de eletroímãs 444, 446, 448 para reter as camadas de fibra 452, 454, 456 contra a segunda superfície de conformação 422. Assim, as camadas de fibra podem ser presas contra as superfícies de conformação durante deposição das camadas de fibra e durante os subsequentes procedimentos de evacuação e impregnação.
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 27/52
19/20 [0059] Depois de todo o material ter sido disposto na cavidade de molde, o molde fechado pode, como mostrado na figura 5, ser girado aproximadamente por 90 graus em torno do eixo longitudinal a fim de fornecer líquido desde a entrada de resinas 480 conectadas a uma fonte de resina não curada e assumindo um baixo ponto na seção transversal do molde fechado. Ainda, a saída de vácuo 482 conectada a uma fonte de vácuo 496, tal como uma bomba de vácuo, pode ser disposta no ponto o mais alto da seção transversal do molde fechado, opcionalmente com um recipiente de transbordamento 498 para coletar resina, que foi aspirada para dentro da saída de vácuo 482. Regulando a quantidade de resina fornecida a partir das entradas de resina 480 é possível controlar frontes de fluxo de resina líquida 499 a fim de manter um equilíbrio entre a resina injetada e gravidade, evitando assim a formação de bolsas de ar dentro da pá de turbina eólica.
[0060] A invenção foi descrita com referência a modalidades vantajosas. Todavia, o escopo da invenção não é limitado à modalidade ilustrada, e alterações e modificações podem ser realizadas sem se desviar do escopo da invenção.
Lista de Números de Referência
110, 210, 310, 410
112, 212, 312, 412
114, 214, 314, 414
116, 216, 316, 416
118, 218, 318, 418
120, 220, 320, 420 primeira parte de molde superfície de conformação dispositivos de ímã/eletroímã dispositivos de ímã/eletroímã dispositivos de ímã/eletroímã segunda parte de molde/bolsa de vácuo
422
422 segunda superfície de conformação
430 núcleo de molde
432 parte de núcleo flexível externa
434 parte de núcleo interna, firme ou trabalhável
Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 28/52
20/20
444, 446, 448 dispositivos de ímã/eletroímãs
150, 250, 350, 450 estrutura compósita/parte de invólucro de pá de turbina eólica
152, 252, 352, 452
154, 254, 354, 454 camada de fibra camada de fibra
156, 456 camada de fibra
162, 262, 362, 462 borda dianteira
164, 264, 364, 464 borda traseira
266 primeira parte de núcleo
268 segunda parte de núcleo
270 seção de reforço/laminado principal/ inserção de fibra
272 primeiro reforço de fibras
274 segundo reforço de fibras
180, 280, 380, 480 entrada de resina
182, 282, 382, 482 saída de vácuo
392 prepregs
494 fonte de resina não curada
496 fonte de vácuo
498 recipiente de transbordamento
499 frontes de fluxo

Claims (11)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica, compreendendo material de polímero reforçado com fibras incluindo uma matriz de polímero e material de fibra embutido na matriz de polímero, caracterizado pelo fato de que o método compreende as seguintes etapas:
    a) prover uma primeira parte de molde (110, 210, 310, 410) que tem uma primeira superfície de conformação (112, 212, 312, 412) com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da parte de invólucro de pá de turbina ou da pá de turbina eólica,
    b) dispor material de fibra (152, 154, 156; 252, 254; 352, 354; 452, 454, 456) na primeira parte de molde (110, 210, 310, 410), o material de fibra (152, 154, 156; 252, 254; 352, 354; 452, 454, 456) compreendendo fibras de um material magnetizável,
    c) prover uma resina na primeira parte de molde (110, 210, 310, 410) subsequentemente à etapa b), e
    d) curar a resina a fim de formar a parte de invólucro de pá de turbina ou a pá de turbina eólica, em que o material de fibra é retido contra a primeira superfície de conformação (112, 212, 312, 412) por uso de dispositivos de ímã durante a etapa b) e/ou etapa c).
  2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a etapa
    Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 30/52
    2/4 de prover uma segunda parte de molde (120, 220, 320, 420) e vedar a segunda parte de molde (120, 220, 320, 420) contra a primeira parte de molde (110, 210, 310, 410)a fim de formar uma cavidade de molde.
  3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a cavidade de molde é conectada a uma fonte de resina fluida não curada via pelo menos uma entrada de resina (180, 280, 380, 480) que se comunica com a cavidade de molde, e resina não curada a partir da fonte de resina não curada é fornecida à cavidade de molde através da pelo menos uma entrada de resina (180, 280, 380, 480) durante a etapa c) de forma a preencher a cavidade de molde com resina.
  4. 4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma saída de vácuo (182, 282, 382, 482) que se comunica com a cavidade de molde é conectada à cavidade de molde, e a cavidade de molde é evacuada antes da etapa c) via a pelo menos uma saída de vácuo (182, 282, 382, 482).
  5. 5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que um número de elementos pré-impregnados (392) compreendendo um material de fibra é inserido na primeira parte de molde (110, 210, 310, 410) ou na cavidade de molde durante a etapa b).
  6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a parte
    Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 31/52
    3/4 de invólucro de pá de turbina eólica é feita em uma peça oca em um molde fechado, o molde fechado compreendendo:
    - um núcleo de molde e partes de molde externos (410, 420) dispostas para se fecharem em torno do núcleo de molda fim de formar uma cavidade de molde entre elas, as partes de molde externas compreendendo pelo menos:
    - uma primeira parte de molde (410) compreendendo uma primeira superfície de conformação (412) com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da parte de invólucro de pá de turbina eólica, e
    - uma segunda parte de molde (420) compreendendo uma segunda superfície de conformação (422) com um contorno que define pelo menos uma parte de uma superfície externa da parte de invólucro de pá de turbina eólica, e em que o material de fibra na etapa b) é disposto sobre uma parte de molde externa e/ou o núcleo de molde.
  7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material magnetizável é um metal, tal como aço.
  8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de fibra compreende um número de camadas de fibra.
  9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de fibras externa compreende o material
    Petição 870180169252, de 31/12/2018, pág. 32/52
    ΑΙΑ magnetizável.
  10. 10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o material de fibra compreende esteiras híbridas compreendendo primeiras fibras de um primeiro material magnetizável, tal como aço, e segundas fibras de um segundo material, por exemplo, um material não magnetizável, tal como vidro ou carbono.
  11. 11. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a parte de invólucro de pá de turbina eólica ou pá de turbina eólica compreende adicionalmente um material de núcleo (266, 268), tal como madeira balsa, polímero ou concreto espumado.
BRPI0917971-2A 2008-08-14 2009-08-14 Método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica BRPI0917971B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP08014513.9 2008-08-14
EP08014513A EP2159039A1 (en) 2008-08-14 2008-08-14 A method of manufacturing a composite structure comprising a magnetisable material
PCT/EP2009/060569 WO2010018229A1 (en) 2008-08-14 2009-08-14 A method of manufacturing a wind turbine blade shell part comprising a magnetisable material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0917971A2 BRPI0917971A2 (pt) 2015-11-17
BRPI0917971B1 true BRPI0917971B1 (pt) 2019-04-30

Family

ID=40262640

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0917971-2A BRPI0917971B1 (pt) 2008-08-14 2009-08-14 Método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8877116B2 (pt)
EP (2) EP2159039A1 (pt)
CN (1) CN102186657B (pt)
BR (1) BRPI0917971B1 (pt)
DK (1) DK2326488T3 (pt)
WO (1) WO2010018229A1 (pt)

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102325646B (zh) * 2009-01-21 2016-12-28 维斯塔斯风力系统集团公司 通过嵌入预固化纤维增强树脂层制造风轮机叶片的方法
DE102009029575B4 (de) * 2009-09-18 2011-06-22 Airbus Operations GmbH, 21129 Verfahren zur Versteifung eines Faserverbundbauteils und Anordnung zur Herstellung eines versteiften Faserverbundteils
DE102009058101A1 (de) * 2009-12-12 2011-06-16 Bayer Materialscience Ag Verwendung von Schichtaufbauten in Windkraftanlagen
DE102010015199B9 (de) * 2010-04-16 2013-08-01 Compositence Gmbh Faserführungsvorrichtung und Vorrichtung zum Aufbau eines dreidimensionalen Vorformlings
ES2431602T3 (es) * 2010-05-21 2013-11-27 Siemens Aktiengesellschaft Pala de una turbina eólica
GB2481969A (en) * 2010-07-05 2012-01-18 Vestas Wind Sys As Sealing elements for use in fabrication of composite structures
DE102010052597A1 (de) * 2010-11-25 2012-05-31 Daimler Ag Preform und Fertigungsvorrichtung für Faserverbundbauteile aus Preformen
US8250761B2 (en) * 2010-12-13 2012-08-28 General Electric Company Methods of manufacturing rotor blades for a wind turbine
DE102011114206A1 (de) * 2011-09-23 2013-03-28 Daimler Ag Handhabungssystem und Handhabungsverfahren für Faseranordnungen
WO2013049966A1 (en) * 2011-10-08 2013-04-11 Gurit (Uk) Ltd. Manufacturing moulded articles of fibre-reinforced resin composite material
CN104023955B (zh) * 2011-11-02 2016-09-07 维斯塔斯风力系统有限公司 用于制造风轮机叶片的方法及生产设备
EP2607075B1 (en) * 2011-12-22 2017-05-17 Siemens Aktiengesellschaft Sandwich Laminate and manufacturing method
EP2639050B1 (en) * 2012-03-14 2014-05-14 Siemens Aktiengesellschaft Method of manufacturing an article by molding
DE102012103668A1 (de) 2012-04-26 2013-10-31 Hedrich Gmbh Vorratsbehälter für Gießharz sowie Verfahren und Vorrichtung zum Vergießen von Gießharz
FR2993815B1 (fr) * 2012-07-30 2014-11-21 Snecma Procede de realisation d'une preforme fibreuse par enroulement
US9597821B2 (en) 2012-09-27 2017-03-21 General Electric Company Frame assembly, mold, and method for forming rotor blade
CN102896780A (zh) * 2012-10-19 2013-01-30 北京金风科创风电设备有限公司 风力发电机组风轮叶片制造方法
DE102012219226A1 (de) 2012-10-22 2014-04-24 Repower Systems Se Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Rotorblattgurts
CN203792726U (zh) 2013-11-22 2014-08-27 全耐塑料公司 预浸料制成的半成品及三维预成型体和包塑成型件
FR3014733B1 (fr) * 2013-12-13 2016-09-30 European Aeronautic Defence & Space Co Eads France Procede de fabrication d'une piece en materiau composite thermoplastique
EP3140107B1 (en) * 2014-05-05 2018-08-15 WoodWelding AG Completing a fiber composite part and a kit of parts for carrying out said method
EP2952315A1 (en) * 2014-06-02 2015-12-09 Siemens Aktiengesellschaft A method for manufacturing a single- or multi-cell composite material structure
WO2016111785A1 (en) * 2015-01-07 2016-07-14 Massachusetts Institute Of Technology Production of composite parts
FR3039089B1 (fr) * 2015-07-21 2017-11-24 Univ De Technologie De Belfort-Montbeliard Procede de fabrication d'une piece en materiau composite integrant des composants et des moyens de reperage
US10830206B2 (en) 2017-02-03 2020-11-10 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US11098691B2 (en) 2017-02-03 2021-08-24 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blades and components thereof
US11248582B2 (en) 2017-11-21 2022-02-15 General Electric Company Multiple material combinations for printed reinforcement structures of rotor blades
US11668275B2 (en) 2017-11-21 2023-06-06 General Electric Company Methods for manufacturing an outer skin of a rotor blade
US11040503B2 (en) 2017-11-21 2021-06-22 General Electric Company Apparatus for manufacturing composite airfoils
US10821652B2 (en) 2017-11-21 2020-11-03 General Electric Company Vacuum forming mold assembly and method for creating a vacuum forming mold assembly
US11390013B2 (en) 2017-11-21 2022-07-19 General Electric Company Vacuum forming mold assembly and associated methods
US10920745B2 (en) 2017-11-21 2021-02-16 General Electric Company Wind turbine rotor blade components and methods of manufacturing the same
US10773464B2 (en) 2017-11-21 2020-09-15 General Electric Company Method for manufacturing composite airfoils
US10913216B2 (en) 2017-11-21 2021-02-09 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blade panels having printed grid structures
US10865769B2 (en) 2017-11-21 2020-12-15 General Electric Company Methods for manufacturing wind turbine rotor blade panels having printed grid structures
CN112105813A (zh) * 2018-03-21 2020-12-18 泰普爱复合材料股份有限公司 磁性附接的凸缘
US11035339B2 (en) 2018-03-26 2021-06-15 General Electric Company Shear web assembly interconnected with additive manufactured components
US10821696B2 (en) 2018-03-26 2020-11-03 General Electric Company Methods for manufacturing flatback airfoils for wind turbine rotor blades
US10974472B2 (en) * 2018-10-18 2021-04-13 The Boeing Company Composite part manufacturing using magnetically-indexed tooling pins
CN113613871B (zh) * 2018-11-30 2023-10-24 泰普爱复合材料股份有限公司 利用带有流体通道的真空袋对风轮机模具b表面的加热及冷却
WO2020247795A1 (en) * 2019-06-07 2020-12-10 Tpi Composites, Inc. Mold precision pins for component location during fabrication of wind turbine blades
US11642819B2 (en) * 2020-01-27 2023-05-09 GM Global Technology Operations LLC Composite components and methods of manufacturing composite components using magnetic forces at fiber preform seams

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63290676A (ja) * 1987-05-22 1988-11-28 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd セラミック短繊維強化体の製造方法及びその製造装置
US5540970A (en) * 1991-05-03 1996-07-30 Velcro Industries B.V. Die cut mold-in
DE19642983C2 (de) * 1996-10-18 2003-06-12 Mtu Aero Engines Gmbh Schichtkörper und Verfahren zur Herstellung eines Schichtkörpers
DE19959598A1 (de) * 1999-12-10 2001-06-13 Rolls Royce Deutschland Verfahren zum Herstellen einer Schaufel einer Strömungsmaschine
ES2252082T3 (es) * 1999-12-15 2006-05-16 N.V. Bekaert S.A. Tela reforzada.
DK176335B1 (da) * 2001-11-13 2007-08-20 Siemens Wind Power As Fremgangsmåde til fremstilling af vindmöllevinger
DE10311654A1 (de) * 2003-03-14 2004-09-23 Peguform Gmbh & Co. Kg Mehrfarbiges Kunststoffformteil
US7208115B2 (en) * 2003-03-31 2007-04-24 Lockheed Martin Corporation Method of fabricating a polymer matrix composite electromagnetic shielding structure
DK176150B1 (da) * 2004-11-30 2006-10-16 Lm Glasfiber As Fremgangsmåde og apparat til fremstilling af fiberkompositemner ved vakuuminfusion
FR2881371B1 (fr) * 2005-01-31 2009-05-29 Faurecia Sieges Automobile Procede de fabrication d'une piece en matiere composite par moulage
CN100385114C (zh) * 2005-04-01 2008-04-30 同济大学 复合材料风力机叶片及其制备方法
US7351040B2 (en) * 2006-01-09 2008-04-01 General Electric Company Methods of making wind turbine rotor blades
US8337163B2 (en) * 2007-12-05 2012-12-25 General Electric Company Fiber composite half-product with integrated elements, manufacturing method therefor and use thereof

Also Published As

Publication number Publication date
US8877116B2 (en) 2014-11-04
CN102186657B (zh) 2016-01-20
US20110180209A1 (en) 2011-07-28
WO2010018229A1 (en) 2010-02-18
EP2326488B1 (en) 2012-07-25
EP2159039A1 (en) 2010-03-03
EP2326488A1 (en) 2011-06-01
CN102186657A (zh) 2011-09-14
BRPI0917971A2 (pt) 2015-11-17
DK2326488T3 (da) 2012-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0917971B1 (pt) Método para a fabricação de uma parte de invólucro de pá de turbina eólica ou uma pá de turbina eólica
DK2326475T3 (en) A method of producing a wind turbine blade comprising steel wire reinforced matrix material
US9133817B2 (en) Method of manufacturing a composite structure with prefabricated reinforcement element
DK2934864T3 (en) A method of manufacturing an aerodynamic shell body for a wind turbine blade
US10730251B2 (en) Mold for manufacturing a component for a wind turbine
ES2861585T3 (es) Pala de turbina eólica con transición de fibra mejorada
ES2683273T3 (es) Método y herramientas para fabricar una pala de aerogenerador
ES2853374T3 (es) Método para fabricar una pieza de pala de aerogenerador en dos pasos
CN109311252B (zh) 制造风力涡轮机叶片的方法
DK2666615T3 (en) Process for producing a rotor blade half shell for a wind power plant or for producing a rotor blade for a wind power plant, and production form for this purpose
BRPI0708513B1 (pt) Método e aparelho para provisão de polímero a serem usados em infusão a vácuo
BRPI1013244B1 (pt) método para fabricar pás de turbina eólica
BR112014032351B1 (pt) Método e sistema de moldagem para o fabrico de um objeto de polímero reforçado com fibra através de um sistema de feedback para controlar a taxa de fluxo de resina
WO2019010115A1 (en) IMPROVED RESIN INFUSION IN THE DIRECTION OF THICKNESS FOR COMPOSITE LAMINATE OF WIND TURBINES
US20240084779A1 (en) Fibre-reinforcement fabric for a wind turbine blade component

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06T Formal requirements before examination [chapter 6.20 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]

Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 14/08/2009, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. (CO) 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 14/08/2009, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS