ES2235558B1

ES2235558B1 - Procedimiento de fabricacion de una estructura de compuesto.

Info

Publication number: ES2235558B1
Application number: ES200200440A
Authority: ES
Inventors: Xabier Valor Rafael; Rafael Siso Nadal; Jose Antonio Ferreras Ruiz
Original assignee: Gamesa Desarrollos Aeronauticos SA
Current assignee: Aernnova Engineering Solutions SA
Priority date: 2002-02-22
Filing date: 2002-02-22
Publication date: 2006-08-01
Anticipated expiration: 2022-02-22
Also published as: ES2235558A1; DE60312577D1; EP1338396B1; DE60312577T2; EP1338396A3; EP1338396A2

Abstract

Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto caracterizado por reducir la complejidad, coste y proceso de las piezas de moldeo, utilizando un único molde y realizando un curado sin necesidad de practicar el vacío en el interior del molde durante el curado de la pieza y sin necesidad de utilización de autoclave para suministrar presión al proceso de curado. El procedimiento comprende las siguiente etapas, primeramente las telas de preimpregnado se distribuyen en el interior del molde extendiendo los extremos sobrantes hacia el exterior del mismo. Durante la segunda etapa se añade el adhesivo expansible, se sitúa el núcleo de espuma rígida y se procede al compactado de telas y núcleo. En la tercera etapa los extremos de las telas que se dejaron abiertos se colocan por encima del núcleo cerrando las telas entre sí antes de cerrar con el contra- molde. Por último, una vez completado el proceso se procede al curado mediante uso de estufa.

Description

Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere, como su propio título indica, a un procedimiento de fabricación de una estructura realizada en material compuesto cuyo interior está formado por un núcleo de espuma. Para conseguir esta nueva estructura se inserta una fina película de adhesivo espumoso entre el núcleo de espuma rígida y las telas de compuesto, con posterioridad se introduce todo el conjunto así conformado en el interior del molde y se cura mediante estufa. Es precisamente en el proceso de curado donde se obtiene la primera ventaja al no necesitarse, durante el presente procedimiento, realizar el vacío en torno a la pieza a curar, ni utilizar el autoclave para su curación. El curado se realiza en un único molde por la acción del calor, con el adhesivo se mejora la compactación de las telas contra el núcleo y contra las paredes del molde por su expansión.

Este tipo de estructuras resultan de gran utilidad para conformar interiores de aeronaves, como es el caso de las cuadernas o elementos similares, consiguiéndose una estructura con todas sus caras útiles correctamente conformadas.

Antecedentes de la invención

El uso de materiales como titanio o metales similares para miembros estructurales lleva asociado los inconvenientes de la carestía y del peso, así que en contraposición se utilizan materiales de compuesto. En cuanto a la constitución de elementos de compuesto que incluyan en su interior núcleos de materiales espumosos, son innumerables las referencias existentes, por ello se realiza un análisis más detallado en referencia a los procedimientos de fabricación de las citadas estructuras.

Por ejemplo en la patente US 4.695.501 "Artículo laminar compuesto termoconformable" se reivindica principalmente un núcleo de espuma termoconformable con capas adhesivas que la unen a unas telas superpuestas, siendo al menos una de las capas un no-tejido impregnado con resina. Lo principal de esta patente es la constitución general junto con la posibilidad de que su núcleo esté dividido en dos partes, no afecta a su conformado ni al procedimiento utilizado en el objeto de la presente invención y no utiliza un adhesivo expandible. La patente EP 730.951 "Lámina de composite" presenta una lámina formada por una capa de compuesto reforzada con fibra, una capa de adhesivo espumoso y una capa normalmente metálica. Ahora bien, se trata de una lámina con una cara útil frente a una cuaderna con cuatro caras útiles, y por otra parte, el adhesivo espumoso utilizado no tiene las propiedades expandibles presentadas en la presente invención. La patente WO 96/07534 "Método de co-curado en dos fases para la fabricación de un artículo de material compuesto" las diferencias son importantes, el curado se realiza en dos fases contrariamente al curado realizado para la estructura que nos ocupa que se hace disponiendo todos los elementos conjuntamente en un único molde, la carcasa exterior es revestida con una película adhesiva pero dicho adhesivo no tiene propiedades expansivas que ayuden a la formación del compuesto. La patente EP 854.028 "Procedimiento para fabricar un cuerpo hueco de un material de fibra impregnado de resina" en este caso se requiere de un único molde donde se introduce tanto la espuma como el material de fibra y se aplica calor. Las diferencias provienen del adhesivo, en este caso no se utiliza ninguno, y en que a causa del calor el núcleo se descompone conformando un cuerpo hueco.

Con el objeto de subsanar eficazmente las carencias que presentan las diferentes patentes de procedimiento, se ha desarrollado el presente procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto.

Descripción de la invención

Es un objeto de la invención utilizar un material compuesto de mínimo peso en combinación con la máxima resistencia y rigidez. Dicho material compuesto está formado por una serie de telas de tejido o cinta preimpregnadas en una resina termocurable solapadas entre sí, formando un marco perimetral de constitución predominantemente rectangular y cubriendo un núcleo de espuma rígida constitutivo del núcleo. Dichas telas de tejido o cinta preimpregnada en una resina termocurable también son conocidas como pre-preg.

Es un objeto de la invención el reducir la complejidad de los conjuntos de moldeo, utilizándose un único molde de carbono y realizándose un curado sin necesidad de practicar el vacío en el interior del molde y sin necesidad del uso de autoclave. Las telas de tejido o cinta preimpregnada en una resina termocurable se distribuyen en el interior del molde extendiendo los extremos sobrantes por la parte exterior del mismo, se añade el adhesivo expansible y se sitúa el núcleo de espuma rígida. Los extremos de las telas que sobresalen se colocan por encima del núcleo bordeándolo antes de cerrar el molde. Una vez completado el proceso se procede al curado mediante estufa. El compuesto se constituye mediante el uso de presión interna en vez del uso de presión externa como en el autoclave.

Es un objeto el reducir el tiempo total del ciclo de fabricación y es también otro objeto el reducir la mano de obra requerida en el ciclo de fabricación, para ello se ha utilizando un adhesivo expansivo que favorece la formación y constitución de la estructura, y se han evitado los costosos y complicados procedimientos que requerían despresurizar el interior del molde. La acción del adhesivo expansivo es quien compacta las telas al oprimirlas contra el núcleo de espuma y contra el molde.

Con el fin de facilitar la explicación se acompaña una hoja de dibujos en la que se ha representado un caso práctico de realización del alcance de la presente invención.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en perspectiva de la estructura realizada en compuesto, mediante el procedimiento aquí descrito.

La figura 2 es una vista que muestra el molde inferior con la disposición inicial de las capas y de los elementos que componen la estructura.

La figura 3 representa una vista que muestra el interior del molde completo, una vez que ya se ha cerrado y se ha iniciado el proceso de curación.

Descripción de una realización preferencial

Tal y como se representa en la figura 1, la cuaderna obtenida mediante el presente procedimiento tiene forma general de "U" invertida, con mayoría de tramos rectos (1) y algunos de ellas curvos (2). Dicha cuaderna forma parte de las estructuras utilizadas en el interior de las aeronaves y más concretamente en el interior del helicóptero S-92 de Sikorsky. El marco perimetral constitutivo de la citada cuaderna presenta todas sus caras correctamente conformadas y lisas (3).

De forma más detallada, tal y como se muestra en la figura 2, el interior de la estructura está formado por varias capas de pre-preg, disponiéndose las capas externas (4) a modo de envoltura sobre una serie de capas intermedias (5) de menor tamaño que las capas externas (4). Las últimas capas o capas interiores (6) son también de mayor tamaño que las capas intermedias (5) y se extienden envolviendo el núcleo espumoso (7) y la capa de adhesivo (8) dispuesta sobre las paredes del citado núcleo (7). Dotar al material compuesto de máxima resistencia y rigidez es un objeto de la invención logrado con una apropiada orientación de las capas constitutivas de la estructura. De esta forma, las capas externas (4) e interiores (6) están formadas por capas de tejido que proporcionan al material unas buenas propiedades en sentido longitudinal y transversal. Las capas intermedias (5), de menor tamaño que las anteriores, se forman con capas de cinta que disponen sus filamentos orientables de forma que soporten correctamente los esfuerzos requeridos.

El método seguido durante el presente procedimiento comprende los siguientes pasos: Primeramente se prepara la parte inferior del molde (9) y se posicionan sobre su superficie las capas externas (4) dejándolas extendidas por los extremos. A continuación se disponen las capas intermedias (5) constituidas con fibras orientables que favorecen los esfuerzos a los que se somete la estructura. El tercer paso es la colocación de las capas interiores (6) que de igual forma que las capas externas (4) se dejan extendidas por los extremos. Por último se disponen las capas de adhesivo (8) entre el núcleo (7) y las capas interiores (6) y se envuelve todo ello con los extremos extendidos de las capas interior (6) y externa (4) dispuestas anteriormente. Como operación auxiliar antes de cerrar el molde (9) y proceder al curado por medio de calor, se extrae todo el aire y se compactan las capas durante un breve periodo de tiempo.

En la figura 3, se muestra el molde (9) ya cerrado, al que se le aplica una fuente de calor externa. En su interior el adhesivo (8) se expande ejerciendo presión sobre las capas inmediatamente contiguas y sobre las capas dispuestas al lado contrario del núcleo de espuma (7). El adhesivo (8) preferente usado en la presente invención es el Core Splice MA562SFR (marca registrada de SIA SOVEREING SPECIALTY CHEMICALS INC) y el núcleo de espuma (7) preferentemente utilizado en esta invención es el Rohacell (marca registrada de RÖHM). La compactación de la estructura se logra con la combinación de la presión externa ejercida por el molde (9) y por la presión interna establecida por el adhesivo (8).

En una segunda realización práctica de la invención se adjuntan en el núcleo interior (7) y en la parte correspondiente a la cara opuesta al adhesivo (8) unos trozos de material rigidizador para proporcionar partes con relativa dureza, que posteriormente estén sometidas a requerimientos específicos.

Claims

1. Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto, formada por varias capas de telas de tejido o cinta preimpregnada en una resina termocurable solapadas entre sí, que incorporan en su interior un núcleo de material espumoso rígido en cuyo intermedio se adjunta un adhesivo espumoso, caracterizado porque el curado del material se realiza en el interior de un útil cerrado (9) al que se le aplica una fuente de calor externa y en el que la compactación se produce por la acción del adhesivo espumoso (8) que incorpora propiedades expansivas y ejerce una presión bien sobre las capas de material compuesto (4), (5) y (6), bien sobre el material que hace las veces de núcleo (7).

2. Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto, según reivindicación 1ª, caracterizado porque el diseño de las capas de compuesto combina las capas de tejido con las capas de cinta, de modo que las primeras envuelven internamente el núcleo (7) de material espumoso y el adhesivo (8) por una parte y envuelven externamente la estructura de perfil preferentemente rectangular por la otra parte, quedando las capas de cinta internamente distribuidas según las paredes de mayor longitud de la estructura y procediendo a su compactación según unas operaciones auxiliares realizadas antes del cierre del molde (9).

3. Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque primeramente se prepara la parte inferior del molde (9) y se posicionan sobre su superficie las capas externas (4) dejándolas extendidas por los extremos, a continuación se disponen las capas intermedias (5) constituidas con fibras orientables que favorecen los esfuerzos a los que se somete la estructura, el tercer paso es la colocación de las capas interiores (6) que de igual forma que las capas externas (4) se dejan extendidas por los extremos, y por último se disponen las capas de adhesivo (8) entre el núcleo (7) y las capas interiores (6) y se envuelve todo ello con los extremos extendidos de las capas interior (6) y externa (4) dispuestas anteriormente.

4. Procedimiento de fabricación de una estructura de compuesto, según reivindicación 1ª, caracterizado porque en el núcleo interior (7) y en la parte correspondiente a la cara opuesta al adhesivo (8) pueden incorporarse trozos de material rigidizador para proporcionar partes con relativa dureza.