BRPI0923608B1 - pré-forma tridimensional quase isotrópica e respectivos métodos de formação e compósito reforçado de fibra - Google Patents

Abstract

pré-forma tridimensional quase-isotrópica e respectivos métodos de formação e compósito reforçado de fibra são descritos uma pré-forma tridimensional quase- isotrópica e um método de fazer a mesma. a pré-forma inclui uma pluralidade de elementos tecidos que são entrançados uns nos outros. os elementos tecidos têm um ou mais endurecedores ou paredes integralmente tecidos numa direção perpendicular ao plano do elemento tecido. a pré-forma pode ser usada para formar um compósito reforçalo do de fibra.

Description

“Pré-forma Tridimensional Quase isotrópica e Respectivos Métodos de Formação e Compósito Reforçado de Fibra” Relatório Descritivo Antecedentes da Invenção Campo da invenção Esta invenção refere-se geralmente a pré-formas tecidas e particularmente refere-se a pré-formas entrançadas tendo tiras tecidas de material, usadas em materiais compósitos reforçados, que podem ser entrançadas planas e dobradas para seu formato final, o formato final tendo reforço em duas ou mais direções.

Incorporação por Referência Todas as patentes, pedidos de patente, documentos, referências, instruções do fabricante, descrições, especificações de produto e folhetos de produto para quaisquer produtos mencionados nos mesmos são incorporados aqui para referência e podem ser empregados na prática da invenção.

Descrição da Técnica Anterior O uso de materiais compósitos reforçados para produzir componentes estruturais é, agora, generalizado, particularmente em aplicações onde suas características desejáveis são procuradas por serem leves, forte, resistentes, termicamente resistentes e auto-sustentáveis e adaptáveis para serem formados e conformados. Esses componentes são usados, por exemplo, em aplicações aeronáuticas, aeroespaciais, de satélites, de recreação (como em barcos de corrida e autos) e outras aplicações.

Tipicamente, esses componentes consistem em materiais de reforço embutidos em materiais de matriz. O componente de reforço pode ser feito de materiais, tais como vidro, carbono, cerâmica, aramida, polietileno, e/ou outros materiais que exibem desejadas propriedades físicas, térmicas, químicas e/ou outras propriedades, a principal dentre as quais é a grande resistência contra falha por tensão. Através do uso de tais materiais de reforço, os quais ultimamente tornaram-se um elemento constituinte do componente completo, as características desejadas dos materiais de reforço, tais como resistência muito alta, são proporcionadas ao componente compósito completo. Os materiais constituintes de reforço, tipicamente, podem ser tecidos, emalhados ou de outra maneira orientados nas configurações e formatos desejados for pré-formas de reforço. Usualmente, atenção particular é dada para assegurar a utilização ótima das propriedades para as quais os materiais constituintes de reforço foram selecionados. Usualmente, tais pré-formas de reforço são combinadas com material de matriz para formar desejados componentes acabados ou para produzir estoque de trabalho para a produção final de componentes acabados.

Depois que a desejada pré-forma de reforço foi construída, material de matriz pode ser introduzido na pré-forma, de forma que tipicamente a pré-forma de reforço torna-se alojada no material de matriz e o material de matriz enche as áreas intersticiais entre os elementos constituintes da pré-forma de reforço. O material de matriz pode ser qualquer de uma extensa variedade de materiais, tais como epóxi, poliéster, vinil-éster, cerâmica, carbono e/ou outros materiais, que também exibem as desejadas propriedades físicas, térmicas, químicas, e/ou outras propriedades. Os materiais escolhidos para uso como a matriz podem ou podem não ser os mesmos que aqueles da pré-forma de reforço e podem ou podem não ter propriedades físicas, químicas, térmicas ou outras propriedades comparáveis. Tipicamente, todavia, elas não serão dos mesmos materiais ou terão propriedades físicas comparáveis, químicas, térmicas ou outras, uma vez que um objetivo usual procurado no uso de compósitos, em primeiro lugar, é o de obter uma combinação de características no produto acabado que não pode ser atingida através do uso de um material constituinte sozinho. Assim combinados, a pré-forma de reforço e o material de matriz podem, então, ser curados e estabilizados na mesma operação por termo-endurecimento ou outros métodos conhecidos, e, então, sujeitos a outras operações na direção da produção do componente desejado. É significante notar neste ponto que, depois de serem assim curadas, as massas, então, solidificadas do material de matriz normalmente são muito fortemente aderidas ao material de reforço (por exemplo, a pré-forma de reforço). Como um resultado, tensão no componente acabado, particularmente via seu material de matriz atuando como adesivo entre fibras, pode ser efetivamente transferida e suportada pelo material constituinte da pré-forma de reforço.

Freqüentemente, é desejado produzir componentes em configurações que são diferentes de tais formatos geométricos simples, como (per se) placas, folhas, sólidos retangulares ou quadrados, etc. Uma maneira de realizar isto é combinar tais formatos geométricos básicos nas formas mais complexas. Tal típica combinação é feita por união de pré-formas de reforço feitas como descrito acima em um ângulo (tipicamente um ângulo reto) com relação à outra. As finalidades usuais para tais arranjos angulares de arranjos de pré-formas de reforço unidas são para criar um desejado formato para formar uma pré-forma de reforço que inclui uma ou mais paredes de extremidade ou interseções em “T”, por exemplo, ou para resistir à combinação resultante de pré-formas de reforço e a estrutura compósita que ela produz contra deflexão ou falha quando está sendo exposta a forças externas, tais como pressão ou tensão. Em qualquer caso, uma consideração relacionada é fazer cada junção entre os componentes constituintes tão forte quanto possível. Dada a desejada resistência muito alta dos constituintes de pré-forma de reforço per se, a fragilidade da junção torna-se, efetivamente, um “elo fraco” em uma “corrente” estrutural.

Um exemplo de uma configuração de interseção é exposta na patente US N.° 6.103.337, cuja exposição é aqui incorporada para referência. Esta referência expõe um meio eficaz de unir conjuntamente duas placas de reforço em uma forma de T. Várias outras propostas foram feitas no passado para fazer tais junções. Foi proposto formar e curar um elemento de painel e um elemento de reforço angulado, separados um do outro, com o último tendo uma única superfície de contato de painel ou sendo bifurcado em uma extremidade para formar duas superfícies de contato de painel divergentes, coplanares. Os dois componentes são, então, unidos por colar adesivamente a(s) superfície(s) de contato de painel do elemento de reforço em uma superfície de contato do outro componente usando adesivo de termo-endurecimento ou outro material adesivo. Todavia, quando tensão é aplicada ao painel curado ou ao revestimento da estrutura compósita, cargas em valores inaceitavelmente baixos resultaram em forças de “descascamento” que separam o elemento de reforço a partir do painel em sua interface uma vez que a resistência efetiva da junta é aquela do material de matriz e não do adesivo. O uso de parafusos ou rebites de metal na interface de tais componentes é inaceitável porque tais adições pelo menos parcialmente destroem e enfraquecem a integridade de estruturas compósitas propriamente ditas, acrescentam peso, e introduzem diferenças no coeficiente de expansão térmica, como entre tais elementos e o material circundante.

Outras propostas para solucionar este problema foram baseadas no conceito de introduzir fibras de alta resistência através da área de junta através do uso de tais métodos, como costura de um dos componentes ao outro e confiando no fio de costura para introduzir tais fibras de reforço no, e através do local de junção. Tal proposta é mostrada na Patente US N.° 4.331.495 e sua contraparte de divisão, Patente US N.° 4.256.790. Essas patentes expõem junções tendo sido feitas entre um primeiro e segundo painéis compósitos feitos a partir de dobras de fibra adesivamente ligadas. O primeiro painel é bifurcado em uma extremidade para formar duas superfícies de contato de painel divergentes, coplana-res, na maneira da técnica anterior, que foram unidas ao segundo painel por pontos de fios compósitos flexíveis não curados através de ambos os painéis. Os painéis e fio foram “co-curados,” ou seja, curados simultaneamente. Outro método para melhorar a resistência na junção é exposto na Patente US N.° 5.429.853. Todavia, este método é similar aos métodos previamente descritos porque distintos elementos separadamente construídos são unidos conjuntamente pela costura de um terceiro fio ou fibra entre os dois. Independentemente de qual proposta é usada, a estrutura resultante terá juntas relativamente fracas nas interfaces entre as peças individuais, e substancial trabalho de toque será requerido para cortar e colar as dobras individuais.

Embora a anterior tenha procurado melhorar a integridade estrutural do compósito reforçado e tenha obtido sucesso, particularmente no caso da Patente US N.° 6.103.337, existe um desejo de melhorar a mesma ou abordar o problema através de uma proposta diferente do uso de adesivos ou acoplamento mecânico. A esse respeito, uma proposta podería ser pela criação de uma estrutura tecida tridimensional (“3D”) por máquinas especializadas. Todavia, o dispêndio envolvido é considerável e raramente é desejável se ter uma máquina de tear dirigida à criação de uma única estrutura. A despeito deste fato, pré-formas 3D que podem ser processadas em componentes compósitos reforçados com fibras são desejáveis porque eles provêem elevada resistência em relação aos compósitos laminados bidimensionais convencionais. Essas pré-formas são particularmente úteis em aplicações que requerem que o compósito suporte cargas fora do plano. Todavia, as pré-formas da técnica anterior, discutidas acima, foram limitadas em sua capacidade de resistir a altas cargas fora do plano, para serem tecidas em um processo de tear automático e para prover espessuras variadas das porções da pré-forma.

Outra proposta seria a de tecer uma estrutura bidimensional (“2D”) e dobrá-la em um formato de 3D de modo que o painel é integralmente reforçado, ou seja, fios são continuamente entrelaçados entre a base plana ou parte de painel e o enrijecedor. Um exemplo de uma estrutura tecida de 2D que é dobrada no formato de 3D é revelada na Patente US 6.874.543, cujo teor inteiro é aqui incorporado para referên-ciá. Pré-formas de fibra com formatos estruturais específicos, tais como, por exemplo, as seções transversais em Τ’, T, Ή’ o ‘Pi’, podem ser tecidas em um tear de lançadeira convencional, e várias patentes existentes descrevem o método de tecer tais estruturas (Patente US No. 6.446.675 e Patente US N.° 6.712.099, por exemplo). Outra proposta para construir painéis reforçados é exposta na Patente US N.° 6.019.138, cujo teor inteiro é aqui incorporado para referência, que revela um método para produzir painéis reforçados com enrijecedores de reforço em ambas as direções de urdidura e enchimento. Como revelado, este método obtém reforço em duas direções através de sobretecedura, ou simplesmente tecedura de altos pontos na parte de painel da pré-forma. Em toda a técnica anterior, todavia, as pré-formas foram construídas de forma que os enrijecedores têm orientação ou de 0 graus ou +/-90 graus.

Sumário da invenção Por conseguinte, uma necessidade existe para uma pré-forma integralmente tecida que provê reforço em duas ou mais direções, que pode ser tecida em um processo suando um tear convencional, sem quaisquer modificações especiais. Especificamente, uma necessidade existe para uma pré-forma integralmente tecida com enrijecedores fora de eixo onde os enrijecedores são orientados em uma direção ou ângulo diferente de 0 e 90 graus, ou os enrijecedores fora de eixo são formados em combinação com enrijecedores que são orientados na direção de 0 e 90 graus. A presente invenção elimina as juntas fracas, discutidas nas estruturas da técnica anterior, tecendo integralmente o revestimento e enrijecedores de forma que exista uma fibra contínua através de pelo menos algumas interfaces. A invenção, de acordo com uma modalidade de exemplo, é uma pré-forma tecida tridimensional quase isotrópica compreendendo uma pluralidade de elementos tecidos entrançados entre si. Os elementos tecidos compreendem um ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos em uma direção perpendicular ao plano do elemento tecido. Os enrijecedores integralmente tecidos nos elementos tecidos formam conjuntamente enrijecedores fora de eixo ou hexagonais quase isotrópi-cos na pré-forma tecida.

Outra modalidade de exemplo é um compósito reforçado com fibras compreendendo uma pré-forma tecida tridimensional quase isotrópica incluindo uma pluralidade de elementos tecidos entrançados entre si. Os elementos tecidos compreendem um ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos em uma direção perpendicular ao plano do elemento tecido. Os enrijecedores integralmente tecidos nos elementos tecidos formam conjuntamente enrijecedores fora de eixo ou hexagonais quase isotrópicos na pré-forma tecida. O compósito pode ser formado impregnando e curando a pré-forma tecida em um material de matriz.

Ainda, outra modalidade de exemplo é um método de formação de uma pré-forma tecida tridimensional quase isotrópica. O método compreende as etapas de entrançar uma pluralidade de elementos tecidos entre si. Os elementos tecidos compreendem um ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos em uma direção perpendicular ao plano do elemento tecido. Os enrijecedores integralmente tecidos nos elementos tecidos formam conjuntamente enrijecedores fora de eixo ou hexagonais quase isotrópicos na pré-forma tecida. Os enrijecedores integralmente tecidos podem ser formados dobrando uma parte do elemento tecido em uma forma de laço, e tecendo uma parte inferior do laço à base do elemento tecido. Os elementos tecidos podem ser panos tecidos multicamadas, e os enrijecedores integralmente tecidos podem ser formados cortando e dobrando uma parte de uma camada superior no pano tecido multicamada.

De acordo com ainda outra modalidade de exemplo, os elementos tecidos podem ser formados tecendo uma pluralidade de fios de urdidura com uma pluralidade de fios de trama até um primeiro comprimento predeterminado do elemento tecido, continuar a tecer uma camada superior do elemento tecido, e permitir que uma camada inferior flutue por um segundo comprimento predeterminado do elemento tecido, resumindo o mecanismo de captação de tear para a camada inferior depois de o segundo comprimento predeterminado ser tecido, formando assim um laço ou parede integral no elemento tecido, e continuar a tecer a camada superior e a camada inferior conjuntamente.

Ainda, outra modalidade de exemplo da invenção é um método de formação de um compósito reforçado com fibras, compreendendo as etapas de formar uma pré-forma tecida tridimensional quase isotrópi-ca. entrançando uma pluralidade de elementos tecidos entre si, em que um ou mais dos elementos tecidos compreende um ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos em uma direção perpendicular ao plano do elemento tecido, e impregnar a pré-forma tecida em um material de matriz. O presente método pode ser usado para tecer pré-formas com enrijecedores com espessura variável ou altura variável, que pode ser paralelos ou angulados entre si. A pré-forma pode ser tecida usando qualquer padrão conveniente para a fibra de urdidura, ou seja, dobra com dobra, através de intertrava de ângulo pela espessura, ortogonal, etc. Embora fibra de carbono seja preferida, a invenção é aplicável a praticamente qualquer outro tipo de fibra. Aplicações potenciais para a pré-forma tecida da invenção incluem qualquer aplicação estrutural que utiliza revestimentos reforçados, tais como painéis reforçados em asas de aeronave, fuselagem, ou estruturas de empenamento; e em aplicações onde uma célula hexagonal é desejável.

As várias características de novidade que caracterizam a invenção são destacadas em particularidade nas reivindicações anexas à, e formando uma parte desta, exposição. Para uma melhor compreensão da invenção, de suas vantagens de operação e objetivos específicos atingidos por seus usos, referência é feita à matéria descritiva anexa, na qual modalidades preferidas, mas não limitativas, da invenção, são ilustradas, e os desenhos acompanhantes nos quais os mesmos componentes são identificados pelos mesmos números de referência.

Termos “compreendendo” e “compreende” nesta exposição podem significar “incluindo” e “inclui” ou podem ter o significado comu-mente dado ao termo “compreendendo” ou “compreende” na Lei de Patentes dos EUA. Termos “consistindo essencialmente em” ou “consiste essencialmente em”, se usados nas reivindicações, têm o significado prescrito para eles na Lei de Patentes dos EUA. Outros aspectos da invenção são descritos na, ou são óbvios da (e estão dentro do âmbito da invenção), seguinte exposição.

Breve Descrição dos Desenhos Os desenhos anexos, que são incluídos para prover uma melhor compreensão da invenção, são incorporados na, e constituem uma parte deste, pedido. Os desenhos apresentados aqui ilustram diferentes modalidades da invenção e conjuntamente com a descrição servem para explicar os princípios da invenção. Nos desenhos: a Figura 1 é um elemento tecido com enrijecedores transversais integrais, de acordo com um aspecto da invenção; a Figura 2 é uma vista esquemática de uma unidade de repe- tição com enrijecedores fora de eixo, de acordo com um aspecto da invenção; a Figura 3 (a) mostra dimensões de exemplo de um elemento tecido antes de ser dobrado, de acordo com um aspecto da invenção; a Figura 3(b) é um esquema de um elemento tecido com laços costurados, de acordo com um aspecto da invenção; a Figura 4(a) é um esquema de elemento tecido de duas camadas, de acordo com um aspecto da invenção; a Figura 4(b) é um esquema de um elemento tecido com enrijecedores verticais, de acordo com um aspecto da invenção; e as Figuras 5(a)-(d) são etapas envolvidas em formação de um elemento tecido de uma pré-forma tecida, de acordo com um aspecto da invenção.

Descrição Detalhada das Modalidades Preferidas Voltando, agora, para as Figuras, a Figura 2 é um esquema de.uma pré-forma tecida tridimensional quase isotrópica 100 formada de acordo com os métodos da presente invenção. A pré-forma 100 inclui tiras tecidas ou elementos tecidos individuais 10, que são, então, entrançados conjuntamente para formar uma estrutura tecida tridimensional quase isotrópica com um arranjo de integralmente enrijecedores fora de eixo tecidos. Uma vista esquemática de elemento tecido 10 é mostrada na Figura 1. Como mostrado, o elemento tecido 10 pode ser uma tira de tecido que foi construída com enrijecedores transversais integrais 16 colocados periodicamente ao longo de seu comprimento. O elemento tecido 10 pode incluir três seções de revestimento e três enrijecedores transversais. O elemento tecido 10 mostrado na Figura 1 inclui uma seção adicional de revestimento meramente para demonstrar como a unidade básica pode ser repetida. Pode existir qualquer número de revestimento e seções enrijecedoras. Mais secções permitiríam a fabricação de maiores painéis (ou seja, mais células hexagonais).

Esses elementos tecidos podem ser entrançados em um padrão que orienta o eixo longitudinal dos elementos tecidos 10 nas direções de 0°, +60°, e -60°, como mostrado na Figura 2. Os enrijecedores transversais 16 são dobrados planos contra o revestimento, enquanto os elementos tecidos 10 estão sendo entrançados, e são, então, dobrados para a posição depois de o elemento tecido 10 ser entrançado no local. Deve ser notado que o que é mostrado na Figura 2 é apenas uma parte de repetição da estrutura final. Esta célula de repetição pode ser usada para construir uma estrutura arbitrariamente grande, sendo limitada somente pelos comprimentos das tiras usadas.

Como ilustrado na Figura 2, os enrijecedores transversais 16 nos elementos tecidos 10 formam uma série de células hexagonais. Como se pode notar, os enrijecedores transversais 16 são integrais ao revestimento, mas não são conectados entre si nos cantos. Os enrijecedores 16 conectados aos elementos tecidos 10 que não estão na superfície superior de uma célula se projetam através dos espaços deixados abertos pelos elementos tecidos 10 que estão acima dela. O revestimento dentro de cada célula pode ser um laminado que consiste em três ou mais camadas. Uma característica fundamental de um laminado com iguais quantidades de reforço nas direções de 0°, +60°, e -60° é que ele pode possuir propriedades de rigidez quase isotró-picas no plano do laminado, ou seja, a rigidez efetiva pode ser uniforme em todas as direções.

As dimensões dos elementos tecidos podem ser controladas por exemplo, a largura do elemento tecido (a) deve ser igual ao comprimento das partes planas sobre a célula hexagonal, e o espaçamento 25 entre enrijecedores deve ser igual a 2 a Cos(30°). Essas dimensões são mostradas na Figura 3(a), por exemplo. Os elementos tecidos 10 podem ser fabricados usando um de poucos métodos de exemplo expostos na presente invenção.

De acordo com uma modalidade de exemplo, os elementos tecidos 10 podem ser formados por periodicamente pespontar ‘laços’ 20 em um elemento tecido ou pano tendo a largura apropriada, conforme mostrado na Figura 3(b). Quaisquer dos métodos conhecidos de costura podem ser usados na introdução de pontos 30 para costurar uma parte inferior dos laços 20 à base do elemento tecido 10.

De acordo com uma modalidade de exemplo, elementos tecidos 10 podem ser fabricados costurando um pano de duas camadas, em que as camadas 12, 14 trocam de posições a intervalos uniformes ao longo do comprimento do pano. A camada superior 12 pode ser cortada em um local desejado 28 e dobrada em relação à camada inferior 14 para produzir os enrijecedores transversais. Este método é ilustrado nas figuras 4(a) e 4(b), por exemplo.

De acordo com uma modalidade de exemplo, elementos tecidos 10 podem ser fabricados usando um tear que tem batida programá-vel e mecanismo de captação, por exemplo, teares que têm bastidor servo controlado e mecanismos de captação. O método inclui quatro etapas, por exemplo, como mostrado nas figuras 5(a) a 5(d).

Na primeira etapa, duas camadas de pano são tecidas conjuntamente usando um uniforme incremento de batida, e realizando batidas até a mesma posição depois de cada fio de trama ser inserido. Esta posição de batida pode ser referida como a posição de referência. Nesta posição, a orla normal do pano tecido é mostrada na Figura 5(a). Como pode ser aparente para uma pessoa de conhecimento na arte, o pente normalmente move cada fibra de trama 22 para este local quando ele tece com fibras de urdidura 32, 34, 36, 38 e o pano é gradualmente avançado para adiante (para a esquerda na Figura 5a). Quatro fibras de urdidura são mostradas, puramente como um exemplo, como requerido para travar todas das fibras de trama 22 (fios de trama) no local, pois qualquer número de urdiduras pode ser usado para esta finalidade. As fibras de urdidura 32, 34 tecem em um dente enquanto as fibras de urdidura 36, 38 tecem no próximo dente. Este padrão pode ser repetido através da largura do tear.

Depois de um desejado comprimento de pano ser tecido, a camada superior incluindo as fibras de urdidura 32, 36 continua a ser tecida, mas a camada inferior incluindo as fibras de urdidura 34, 38 é permitida que flutue. Durante esta etapa, o mecanismo de captação é desligado e a batida é uniformemente diminuída depois de cada fio de trama 24. O comprimento de batida é diminuído da mesma quantidade que a captação foi sendo avançada na primeira etapa, de modo que o espaçamento de fio de trama 24 na camada superior permanece uniforme. O movimento do pente é programável, portanto, o curso pode ser incrementalmente reduzido quando os fios de trama 24 são inseridos e o pano não é avançado. As urdiduras 34, 38 não tecem durante esta parte do processo, mas as urdiduras 32, 36 ainda se travam em todos os fios de trama 24.

Na próxima etapa, o mecanismo de captação é ligado de volta, e ambas as camadas prosseguem a tecedura, o bastidor retorna para a posição de referência. Isto é, por assim dizer, o movimento normal do pente prossegue depois de o fio de trama 26 ser inserido. O fio de trama 26 nesta etapa força a camada superior tecida a formar um “laço” no pano, que se tornará o enrijecedor transversal integral ou a perna vertical do pano ou elemento tecido. Esses laços podem ser repetidos ao longo do comprimento inteiro do pano, quando desejado. Como pode ser visto na Figura 5(d), a camada tecida com fios de trama 24 forma o “laço” na superfície superior do pano. Tecedura normal é continuada depois de o laço ser formado, que trava o laço no local.

Uma vez que os elementos tecidos individuais 10 estejam formados, a pré-forma tecida 100 pode ser construída como discutido na primeira modalidade. O presente método pode ser usado para tecer pré-formas enrijecedores com espessura variável ou altura variável, os quais podem ser paralelos ou angulados entre si. A pré-forma pode ser tecida usando qualquer padrão conveniente para a fibra de urdidura, ou seja, dobra a dobra, através de intertrava de ângulo em espessura, ortogonal, etc. Embora fibra de carbono seja preferida, a invenção é aplicável a praticamente qualquer outro tipo de fibra, por exemplo, carbono, náilon, raiom, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster e fios ou fibras de metal.

De acordo com uma modalidade de exemplo da invenção, a pré-forma tecida 100 pode ser usada na formação de compósitos reforçados com fibras, em que a pré-forma tecida é impregnada e curada em um material de matriz, por exemplo, uma resina. A resina pode ser qualquer dentre epóxi, bismaleimida, poliéster, vinil-éster, cerâmica e carbono. O compósito pode ser formado por qualquer processo, tal como, por exemplo, moldagem por transferência de resina e filtração química de vapor.

As aplicações potenciais para a pré-forma tecida da invenção incluem qualquer aplicação estrutural que utiliza revestimentos reforçados, como painéis reforçados em asas de aeronave, fuselagem, e em ou estruturas de empenamento; e em aplicações onde uma célula hexagonal é desejável.

Embora tenham sido descritas em detalhe aqui modalidades preferidas da presente invenção e modificações das mesmas, deve ser entendido que esta invenção não é limitada a essas modalidades e modificações precisas e que outras modificações e variações podem ser efetuadas por uma pessoa especializada na técnica sem fugir do espírito e escopo da invenção como definido pelas Reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims (15)

1. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, caracterizada pelo fato de que compreende: pelo menos três elementos tecidos individuais entrançados uns nos outros para formar um revestimento de pré-forma, em que de cada um dos ditos elementos tecidos individuais é uma tira de pano formada por entretecer uma pluralidade de fios ou fibras de urdidura e trama, cada elemento tecido individual incluindo dois ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos numa direção perpendicular ao plano do revestimento de pré-forma em que os pelo menos três elementos tecidos individuais são trançados uns com os outros de modo que os dois enrijecedores integralmente tecidos formam uma célula hexagonal perpendicular no revestimento de pré-forma, e em que os dois ou mais enrijecedores integralmente tecidos são formados pelos elementos tecidos individuais.

2. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ditos dois ou mais enrijecedores integralmente tecidos nos ditos elementos tecidos individuais formam em conjunto enrijecedores quase-isotrópicos fora de eixo ou hexagonais em dita pré-forma.

3. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ditos dois ou mais enrijecedores integralmente tecidos nos ditos elementos tecidos individuais são formados dobrando uma parte dos ditos elementos tecidos em um laço.

4. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que uma parte inferior do dito laço é costurada na base dos ditos elementos tecidos individuais.

5. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dita pluralidade de elementos tecidos individuais é de panos tecidos de camadas múltiplas.

6. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que um ou mais enrijecedores integralmente tecidos em ditos pelo menos três elementos tecidos individuais são formados cortando e dobrando uma parte de uma camada superior em dito pano tecido de camadas múltiplas.

7. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um padrão de fibra de urdidura nos ditos elementos tecidos individuais é um padrão selecionado a partir do grupo que consiste em dobra com dobra, ortogonal e intertrava de ângulo.

8. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ditos fios ou fibras de urdidura e trama são selecionados a partir do grupo que consiste em carbono, náilon, raiom, fibra de vidro, algodão, cerâmica, aramida, poliéster e fios ou fibras de metal.

9. Pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que ditos enrijecedores hexagonais ou fora de eixo quase- isotrópicos em ditas pré-formas individuais tecidas são formados a 0 graus e +/- 60 graus de orientação.

10. Compósito reforçado de fibra, que compreende uma pré-forma tridimensional quase-isotrópica, caracterizado pelo fato de que compreende: pelo menos três elementos tecidos individuais entrançados uns nos outros para formar um revestimento de pré-forma, em que cada um dos ditos elementos tecidos individuais é uma tira de pano formada por entretecer uma pluralidade de fios ou fibras de urdidura e trama, cada elemento tecido individual incluindo dois ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos numa direção perpendicular ao plano do revestimento de pré-forma em que pelo menos três elementos tecidos individuais são trançados uns com os outros de modo que os dois enrijecedores integralmente tecidos de cada um dos três elementos tecidos individuais formam uma célula hexagonal perpendicular no revestimento de pré-forma, e em que dois ou mais enrijecedores integralmente tecidos são formados dos elementos tecidos individuais.

11. Compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um material de matriz.

12. Compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que dito material de matriz é uma resina e o dito composto é formado a partir de um processo selecionado a partir do grupo que consiste em moldagem por transferência de resina e filtração de vapor químico.

13. Compósito reforçado de fibra, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que dito material de matriz é selecionado a partir do grupo que consiste em epóxi, bismaleimida, poliéster, vinil-éster, cerâmica e carbono.

14. Método de formação de pré-forma tridimensional quase-isotrópica, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: entrançar pelo menos três elementos tecidos individuais uns com os outros para formar um revestimento de pré-forma, em que de cada um dos ditos elementos tecidos individuais é uma tira de pano formada por entretecer uma pluralidade de fios ou fibras de urdidura e trama, cada elemento tecido individual incluindo dois ou mais enrijecedores ou paredes integralmente tecidos em uma direção perpendicular ao plano do revestimento de pré-forma, entrançar os pelo menos três elementos tecidos individuais uns com os outros de modo que os dois enrijecedores integralmente tecidos de cada um dos três elementos tecidos individuais formam uma célula hexagonal perpendicular no revestimento de pré-forma, e formar os ditos dois ou mais enrijecedores integralmente tecidos dos elementos tecidos individuais.

15. Método de formação de pré-forma tridimensional quase-isotrópica, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os ditos pelo menos três elementos tecidos individuais são formados por: tecer uma pluralidade de fios de urdidura com uma pluralidade de fios de trama até um primeiro comprimento predeterminado dos ditos elementos tecidos individuais; continuar a tecer uma camada superior do dito elemento tecido individual e permitir que uma camada inferior flutue por um segundo comprimento predeterminado dos ditos elementos tecidos individuais; retomar o mecanismo de captação do tear para dita camada inferior, depois que o dito segundo comprimento predeterminado é tecido, formando, assim, um laço ou parede integral em ditos elementos tecidos individuais; e continuar a tecer ditas camadas superior e inferior em conjunto.