ES2246675B1 - Metodo y aparato para la formacion de una bolsa de vacio en la fabricacion de estructuras de material compuesto de gran superficie. - Google Patents
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Abstract
Método y aparato para la formación de una bolsa de vacío para envolver una estructura (2, 3) de material compuesto para ser tratada en un autoclave. La formación de dicha bolsa de vacío se realiza aplicando el material laminar (9) que constituye dicha bolsa en estrecho contacto con unos de los componentes (3) de dicha estructura de forma que no queden entre dicho material laminar y dichos componentes (3) huecos ni cavidades. Esta aplicación en estrecho contacto se realiza mediante elementos (6) de posicionamiento y retención destinados a recibir en una primera posición, en primer lugar, a dicho material laminar (9) y, en segundo lugar, a dichos componentes (3) estructurales y a retenerlos en estrecha aplicación para posicionarlos después en relación de contacto con otro componente (2) de dicha estructura de forma que dicho material laminar se aplique por todo su contorno en relación de obturación con medios de soporte (1) de dicho otro componente (2) para formar, así, dicha bolsa de vacío.
Description
Método y aparato para la formación de una bolsa
de vacío en la fabricación de estructuras de material compuesto de
gran superficie.
El presente invento se refiere, en general, a la
utilización de las denominadas bolsas de vacío para el tratamiento
en autoclave de estructuras de material compuesto y, más
particularmente, a un método y un aparato para la formación de
bolsas de vacío para confinar estructuras de material compuesto de
gran superficie.
En un esquema típico de una bolsa de vacío,
además de la película de plástico estanca se utilizan otros
materiales auxiliares que cumplen diversas funciones. Ejemplos de
materiales auxiliares típicos son la película separadora, es decir,
la película antiadherente que se coloca en contacto con la resina
para evitar al adherencia de otros materiales auxiliares el tejido
aireador, que comprende una capa de material poroso que facilita la
extracción del aire de la bolsa, y la masilla de vacío, adherente,
cuya misión es unir la bolsa en relación de obturación con el
útil.
Al conjunto formado por los dos primeros
elementos citados, es decir, la película de plástico estanca y la
película separadora o antiadherente, se hará referencia en lo que
sigue, en toda esta memoria, como "material laminar flexible" o
"material laminar de la bolsa".
En los procesos conocidos actualmente, la
operación de preparación de la bolsa de vacío se realiza una vez que
se ha depositado sobre el útil de base el conjunto de piezas a
integrar. Primero se aplican los materiales auxiliares, luego, se
extiende la película que constituye la bolsa de vacío y, finalmente,
se extrae el aire de la bolsa.
Cuando la geometría de las piezas que
constituyen la estructura que se va a someter a tratamiento en
autoclave en el interior de la bolsa presenta rincones o ángulos
cerrados, es necesario adaptar los materiales auxiliares y el
material plástico de la bolsa a dicha geometría con el fin de
conseguir un contacto lo más estrecho y continuo posible con la
superficie de las mencionadas piezas pues, de lo contrario, al
realizar el vacío, el conjunto de materiales que constituyen la
bolsa se tensaría sin llegar a entrar en contacto, por ejemplo, con
el fondo de los rincones (formando lo que se denominan
"puentes").
Estos puentes son zonas conflictivas durante el
tratamiento en el autoclave pues, por ejemplo si se está
consolidando un estratificado de material compuesto, la falta de la
presión local ejercida por la bolsa origina defectos de compactación
y, en general, puede provocar la rotura de la película estanca de la
bolsa y echar a perder el proceso de integración de la
estructura.
En la actualidad, la adaptación del material
laminar flexible que constituye la bolsa de vacío al fondo de las
cavidades o rincones de una estructura se realiza manualmente,
aplicando en general un ligero grado de vacío a la bolsa.
Ahora bien, en el caso de estructuras de gran
superficie por ejemplo con dimensiones del orden de los 2 m o
superiores, la adaptación manual de la bolsa en las cavidades de las
piezas resulta, al menos, difícil al no poderse acceder con
facilidad a toda la superficie de la estructura.
Por tanto, un objeto del presente invento es un
procedimiento para conseguir la formación de una bolsa de vacío en
torno a una estructura a tratar en autoclave de manera que, al
realizarse el vacío en dicha bolsa, ésta se encuentre estrechamente
adaptada a los componentes de dicha estructura, por lo que éstos no
sufren deformaciones ni se daña la bolsa de vacío, eliminándose o
reduciéndose al mínimo, también, la creación de zonas de puente en
las que el material laminar flexible de la bolsa no se encuentre en
aplicación con los componentes de dicha estructura.
En un primer aspecto, el método de acuerdo con
el invento incluye las particularidades recogidas en la parte
caracterizante de la reivindicación 1.
En un segundo aspecto, el invento se refiere a
un aparato para llevar a la práctica el método de formación de una
bolsa de vacío a una estructura de acuerdo con la parte
caracterizante de la reivindicación 3.
Otras características del invento se recogen en
las reivindicaciones subordinadas.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
estructura de material compuesto que muestra los componentes de
dicha estructura situados sobre un útil de base, preparados para su
confinamiento en una bolsa de vacío;
la Fig. 2 es una vista en perspectiva de un
aparato para la puesta en práctica del invento, preparado para
recibir los componentes destinados a integrar la estructura de
material compuesto de la Fig. 1;
la Fig. 3 es una vista, similar a la de la Fig.
2, que muestra el aparato de acuerdo con el invento en la posición
de aplicación de los componentes sobre el útil de base;
la Fig. 4 es una representación esquemática del
detalle de las pinzas de sujeción del aparato de la Fig. 2; y
la Fig. 5 ilustra, en vista en perspectiva y a
escala agrandada, una instalación de acuerdo con el invento, en la
fase de aplicación mutua de los componentes de dicha estructura con
el material de la bolsa de vacío sobre ellos.
En todas las figuras, piezas similares se han
designado con los mismos números de referencia.
Refiriéndonos ahora a los dibujos y en
particular a la Fig. 1 de los mismos, en ella se representa con 1 el
útil de base sobre el que descansa un primer componente estructural
constituido en este caso por un revestimiento 2 que, junto con los
segundos componentes estructurales, en este caso larguerillos (3) de
sección en T invertida, están destinados a constituir una estructura
de material compuesto destinada a utilizarse, por ejemplo, en la
fabricación de aeronaves.
En lo que sigue, y haciendo referencia a las
Figs. 2 - 5, se describirá ahora el aparato de acuerdo con el
presente invento al tiempo que se expone el método de formación de
la bolsa de vacío sobre la estructura de material compuesto 2, 3.
Para ello, se describirá a modo de ejemplo el proceso seguido hasta
conseguir colocar una pluralidad de larguerillos 3 sobre un útil de
base 1, previamente cargado con una sección de revestimiento 2 con
el material laminar flexible de la bolsa de vacío estrechamente
adaptado ya a dichos larguerillos 3 y listo para adherirse en
relación de obturación al mencionado útil 1.
En la Fig. 2 se representa el aparato de acuerdo
con el invento, constituido por un armazón erecto 4 de
posicionamiento y retención, soportado en patas 5, 5' y articulado
en cada una de ellas en 5a, 5a' de forma que pueda bascular hacia
abajo, en la dirección de la flecha F1, desde una posición superior
en la que permite la carga, en medios 6 de retención, de los
materiales en lámina flexibles (no mostrados) que constituyen la
bolsa de vacío y de dichos larguerillos 3, hasta una posición
inferior girada en sustancialmente 90° (véase la Fig. 3), en la que
coopera con unos medios de soporte sobre los que esta previsto dicho
útil de base 1 con el revestimiento 2.
Dichos medios de retención 6 (véanse las Figs. 4
y 5) están constituidos por miembros de pinza 6a, cuyo número
depende de la longitud de los larguerillos 3 a manipular, de las que
son solidarios unos perfiles 6b con interposición entre ellos de
suplementos 6c constituidos por pequeños flejes destinados a regular
la separación entre dichos perfiles 6b para adaptarla al grosor de
larguerillos 3 de distintas dimensiones. Dichos suplementos 6c
tienen también como misión transmitir y distribuir la presión
ejercida por las pinzas 6a sobre los perfiles 6b y, por tanto, sobre
el material laminar flexible 9 de la bolsa y los larguerillos 3,
absorbiendo, también pequeñas variaciones de grosor que pudieran
presentar éstos.
Asimismo, dichas pinzas 6a poseen medios de tope
6f que hacen posible determinar y controlar una holgura mínima entre
cada pinza 6a, en su condición cerrada, y guías de posicionamiento
6g cuya misión es mantener con precisión cada pinza 6a en posición
y, al tiempo, permitir un cierto deslizamiento destinado a facilitar
el ajuste del componente 3 a integrar con el revestimiento 2.
Dichas pinzas 6a están cargadas elásticamente a
su condición cerrada mediante muelles 6d y son abiertas
automáticamente mediante abridores 6e.
La carga de los distintos materiales en lámina
que constituyen dicho material laminar flexible 9 de la bolsa de
vacío se realiza mediante una bandeja (no mostrada) dotada de un
sistema de elevación que permite situarla por pasos a la altura de
cada fila de medios de retención 6. Cuando dicha bandeja se
encuentra en su posición más elevada, se despliega uno de los bordes
longitudinales de dichos materiales en lámina flexibles, sujetándolo
en soportes (no mostrados) situados en la parte superior del armazón
4 de posicionamiento y retención, cuando éste se encuentra en su
posición erecta representada en la Fig. 2.
Con dicha bandeja situada en la citada posición
superior, se abren las pinzas 6a que controlan los medios de
retención 6 de la primera fila o fila superior del aparato mediante
actuadores automáticos 6e previstos en el armazón basculante 4,
posicionándose entonces dicha bandeja, con los materiales destinados
a constituir la bolsa 9 de vacío a la altura de dicha fila de pinzas
6a abiertas, procediéndose a la introducción, entre los perfiles 6b,
de los materiales que constituyen el material laminar flexible 9 de
la bolsa y, a continuación, del correspondiente larguerillo 3 (véase
la parte inferior de la Fig. 4). Finalmente, se cierra la fila de
pinzas 6a que accionan dichos medios de retención 6 de dicha primera
fila superior de forma que el material laminar flexible 9 de la
bolsa de vacío y el larguerillo 3 correspondiente queden presionados
en ellos (véase la parte superior de la Fig. 4).
Estas operaciones de apertura de las pinzas 6a,
introducción del material laminar flexible 9 de la bolsa y de un
larguerillo 3 entre los perfiles 6b y, finalmente, de cierre de las
pinzas 6a, se repiten en las sucesivas filas de medios de retención
6, en sentido descendente en el armazón 4, hasta completarse la
carga. Como se ha dicho, en la Fig. 4 se representan, en la parte
superior, unos medios de retención 6 en condición ya cerrada, con el
material laminar flexible 9 de la bolsa y el correspondiente
larguerillo 3 en estrecha aplicación mutua y en condición prensada
entre los perfiles 6b, mientras que los medios de retención 6 de la
fila inferior se representan en condición abierta, con el material
laminar flexible 9 de la bolsa introducido entre los
correspondientes perfiles 6b y un larguerillo 3 en posición de
espera, listo para introducirse en la dirección F2, también, entre
dichos perfiles
6b.
6b.
Una vez terminada la carga de todos los medios
de retención 6 de un armazón 4 de posicionamiento y retención, se
abate éste sobre el útil 1 (véase la Fig. 3) hasta que el conjunto
de armazón basculante 4 y medios de retención 6 con el material
laminar flexible 9 de la bolsa y los larguerillos 3 llega a
descansar sobre el revestimiento plano 2 situado en el útil de base
1. A continuación, se une el material laminar flexible 9 en todo su
contorno, en relación de obturación, con el útil de base 1 mediante
aplicación de un agente de obturación, en el presente ejemplo una
masilla del tipo empleado usualmente en este tipo de operaciones,
con lo que el material en lámina flexible 9 y el útil 1 unidos en
relación estanca definen la bolsa de vacío que, con la estructura
constituida por el revestimiento 2 y los larguerillos 3 se
introducirá ulteriormente en el autoclave.
Por supuesto, el procedimiento y el aparato de
acuerdo con el invento encuentran aplicación siempre que hayan de
integrarse una pluralidad de componentes alargados sobre un
revestimiento plano mediante el uso de una bolsa de vacío, con
independencia de si los componentes de material compuesto se
encuentran curados o sin curar. Es decir, el procedimiento es
aplicable en caso de integrarse piezas mediante
co-curado (los componentes a integrar se encuentra
en estado no curado y se unen con o sin adhesivo), mediante
co-pegado (cuando alguno de los componentes ya ha
sido curado y otros están sin curar, realizándose la unión con o sin
adhesivo), o mediante encolado (cuando todos los componentes curados
se unen mediante un adhesivo).
Claims (6)
1. Un método para la formación de una bolsa de
vacío de material laminar flexible (9) en la fabricación de una
estructura (2, 3) de material compuesto de gran superficie del tipo
que comprende un primer componente estructural consistente en
particular en un revestimiento plano (2) y al menos un segundo
componente estructural alargado (3) aplicado sobre el mismo, cuyo
método comprende las operaciones de:
situar de manera precisa en posición dicho al
menos un segundo componente estructural alargado (3) sobre dicho
revestimiento plano (2) depositado a su vez sobre un útil de base
(1) para formar, así, dicha estructura (2, 3) de material
compuesto;
aplicar un material laminar flexible (9),
estanco, sobre dichos componentes (2, 3) así montados;
unir en relación de obturación dicho material
laminar (9) por toda su periferia, mediante un agente de unión, con
la superficie de dicho útil de base (1), por todo alrededor de dicho
revestimiento plano (2), para definir así una bolsa de vacío que
contiene a dicha estructura; y
realizar el vacío en el interior de la bolsa así
definida, para tratamiento ulterior de la estructura en un
autoclave,
caracterizado porque:
la operación de aplicación de dicho material
laminar (9) se realiza sobre dicho al menos un segundo componente
estructural alargado (3) con anterioridad a la colocación de éste
sobre dicho revestimiento plano (2), de forma que el citado material
laminar se encuentre en estrecho contacto con todas las superficies
de dicho al menos un componente estructural alargado (3) excepto en
aquélla destinada a entrar en contacto y unirse con la superficie de
dicho revestimiento plano (2), y
porque la aplicación de dicho al menos un
componente estructural alargado (3) sobre dicho revestimiento plano
(2) y la de dicho material laminar (9) en relación de obturación
sobre dicho útil de base (1), con interposición de un agente de
unión, se realizan simultáneamente.
2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1,
caracterizado porque dicho material laminar estanco (9) es un
material laminar estratificado.
3. Un aparato para la formación de una bolsa de
vacío de material laminar (9) en la fabricación de una estructura
(2, 3) de material compuesto de gran superficie del tipo que
comprende un primer componente estructural constituido, en
particular, por un revestimiento plano (2) y al menos un segundo
componente estructural alargado (3) aplicado sobre el mismo, cuyo
aparato se caracteriza porque comprende:
un armazón (4) de posicionamiento y retención,
en general erecto, soportado sobre el suelo de forma que pueda ser
hecho bascular (5a, 5a') entre una primera posición superior,
sustancialmente vertical, y una segunda posición inferior,
sustancialmente horizontal, incluyendo dicho armazón (4) medios de
retención (6) para recibir, en dicha primera posición de dicho
armazón, y retener por presión en forma liberable a dicho al menos
un componente estructural alargado (3), con interposición entre
ellos de dicho material laminar estanco (9) en estrecha aplicación,
a su vez, con dicho componente estructural alargado, en una posición
predeterminada dependiente de su posición final en aplicación con
dicho revestimiento plano (2);
medios de soporte (1) destinados a sostener
sobre ellos dicho revestimiento plano (2) y asociados con dicho
armazón (4) de posicionamiento y retención de manera que, al ser
hecho bascular éste hacia su segunda posición sustancialmente
horizontal, dichos medios (6) de posicionamiento y retención en él
montados lleguen a descansar contra la cara superior de dicho
revestimiento plano (2), por lo que dicho al menos un componente
estructural alargado (3) se aplica directamente y en la posición
exacta contra dicha superficie superior de dicho revestimiento plano
(2), y dicho material laminar (9) se aplica en relación de
obturación con la superficie de dichos medios de soporte (1) por
alrededor de todo el contorno la estructura (2, 3) de material
compuesto así formada.
4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación
3, caracterizado porque cada uno de dichos medios de
retención (6) están constituidos por un par de perfiles alargados
(6b) montados en dicho armazón (4) de posicionamiento y retención
mediante una pluralidad de miembros de pinza (6a) de forma que
dichos medios de retención (6) puedan ser accionados desde una
posición cerrada de las pinzas (6a), en la que se define entre
dichos perfiles (6b) una cavidad cuya configuración corresponde
estrechamente a la configuración exterior de dichos componentes
estructurales alargados (3), y una posición abierta en la que pueden
introducirse, entre dichos perfiles (6b), un material laminar
estanco (9) y un componente estructural alargado (3), estando
destinado este último a ser rete nido en posición por dichos
perfiles, en la posición cerrada de dichas pinzas, con interposición
entre ellos de dicho material laminar estanco (9), de manera que
éste se encuentre en estrecho contacto con sustancialmente todas las
superficies de dicho componente estructural alargado (3) excepto en
la zona destinada a aplicarse con dicho revestimiento plano (2) en
la posición inferior basculada de dicho armazón (4) de
posicionamiento y retención.
5. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4,
caracterizado porque cada uno de dichos miembros de pinza
(6a) está, normalmente, cargado elásticamente a su posición cerrada,
y está provisto en sus partes de punta de suplementos (6c)
destinados a regular la separación mutua de dichos perfiles (6b)
enfrentados.
6. Aparato de acuerdo con la reivindicación 4 o
la reivindicación 5, caracterizado porque cada uno de dichos
miembros de pinza (6a) están provistos de guías de posicionamiento
(6g) y de medios de tope (6f), destinados a cooperar para permitir
el posicionamiento preciso de dichos. medios de retención (6) con
relación a dicho revestimiento plano (2).
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Legal Events
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| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20060216 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2246675B1 Country of ref document: ES |
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| PC2A | Transfer of patent |
Owner name: AIRBUS OPERATIONS, S.L. Effective date: 20110804 |
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| FD2A | Announcement of lapse in spain |
Effective date: 20240108 |