ES2335351T3 - Utilizacion de una herramienta helicoidal y procedimiento de fabricacion de un miembro de superficie que comprende al menos un miembro de refuerzo. - Google Patents
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Abstract
Un procedimiento para la fabricación de un miembro de superficie (3) que presenta al menos un miembro de refuerzo alargado hueco (10) solidario con aquél, caracterizado por las siguientes etapas: a) una herramienta helicoidal (1, 1'', 1'''') que presenta una superficie de soporte helicoidal rígida es aplicada sobre un miembro de superficie (3) al tiempo que se le hace extender sobre él de acuerdo con una forma deseada, la herramienta es lo suficientemente rígida para mantener la forma y soportar un material no rígido durante el proceso de fabricación, y suficientemente flexible para soportar los cambios de la forma de la curvatura para ser reutilizada varias veces, b) unas tapas blandas (5) de un material compuesto fibroso son depositadas en superposición mutua sobre dicha superficie de soporte de dicha herramienta, c) el material (5) aplicado sobre dicha superficie de soporte es sometido a endurecimiento, y d) la herramienta es retirada del miembro de refuerzo alargado hueco (10) conformado en el exterior de éste por una extremidad de este miembro alargado, mediante la aplicación de una tracción en un extremo de la herramienta, prolongando la herramienta helicoidal reduciendo al tiempo su sección transversal.
Description
Utilización de una herramienta heliocoidal y
procedimiento de fabricación de un miembro de superficie que
comprende al menos un miembro de refuerzo.
La presente invención se refiere a la
fabricación de miembros de superficie que presentan al menos un
miembro de refuerzo alargado hueco solidario con aquellos, de
acuerdo con la reivindicación 1.
Un medio de un miembro de superficie, en este
contexto, es un miembro que presenta dos lados grandes opuestos a
una determinada distancia más pequeña con respecto a las dimensiones
de las superficies de estos lados. Así, el miembro de superficie
puede ser una placa, pero que no tiene que ser plana, sino que
puede, por ejemplo, ser curvada. Así mismo, no es necesario que
estos dos lados grandes se extiendan en paralelo entre sí, esto es,
el grosor del miembro de superficie puede variar.
Para ilustrar la presente invención, pero sin
que ello restrinja de cualquier forma su alcance, puede mencionarse
la fabricación de unos miembros de superficie del tipo indicado
destinados a componentes estructurales de una aeronave. Dichos
componentes, por ejemplo partes de un ala o del fuselaje de una
aeronave tienen que tener una gran resistencia mecánica que se
combine con un peso bajo. Esto se consigue mediante la fabricación
de dicho miembro de superficie mediante la utilización de un
material compuesto fibroso muy ligero con respecto a su resistencia
mecánica combinada con la incorporación en el miembro de superficie
de uno o más miembros de refuerzo alargados huecos, básicamente en
forma de brazos. Al fabricar estos miembros alargados huecos como
parte integrante de dicho miembro de superficie, tiene que
utilizarse una herramienta que soporte el material utilizado para
este miembro hueco cuando este material endurecido tiene que ser
utilizado para obtener la forma deseada para dicho miembro
alargado. Esta llamada herramienta de conformación tiene que ser
retirada del miembro alargado una vez endurecido y/o solidificado.
Los procedimientos conocidos para la fabricación de estos tipos de
miembros de superficie que presentan dichos miembros de refuerzo
solidarios con aquellos requiere una herramienta separada para cada
forma deseada de dicho miembro alargado. Estas herramientas son
miembros rígidos que tienen que tener una forma específica, esto es
una curvatura y una sección transversal, para que sea posible
retirarlas del miembro alargado hueco una vez que su material ha
sido endurecido. En consecuencia, cada una de dichas herramientas
solo puede ser utilizada para fabricar un miembro alargado con una
forma predeterminada.
También es conocido el sistema de emplear un
material de conformación fabricado en una llamada herramienta
maestra para la obtención de una forma deseada y la cual, después
del endurecimiento del material que constituye el miembro alargado
hueco, es retirada de éste mediante cualquier tipo de líquido. Sin
embargo, al utilizar dicho material de conformación este tiene que
ser conformado de nuevo cada vez que tiene que fabricarse un dicho
miembro de superficie.
Por consiguiente, es deseable mejorar la
fabricación de los miembros de superficie de este llamado tipo
"articulo forzado de manera integral" mediante la utilización
de una herramienta que sea capaz de soportar de manera fiable la
configuración de dicho miembro alargado hueco cuando es endurecido,
pero que sea fácil de eliminar después de dicho endurecimiento y
que pueda ser utilizado para formas diferentes de dicho miembro
alargado hueco y que sea capaz de resistir los cambios de forma
requeridos para ello de manera que pueda ser utilizado de forma
reiterada.
El objetivo de la presente invención es
encontrar una forma de mejorar los procedimientos conocidos hasta
ahora para fabricar un miembro de superficie con al menos un miembro
de refuerzo alargado hueco integral con aquél con la finalidad de
satisfacer la necesidad referida.
Ello se resuelve mediante el procedimiento de
acuerdo con la reivindicación 1.
Este objetivo se consigue, de acuerdo con la
invención, mediante la propuesta del empleo de una herramienta
helicoidal que presenta una superficie de soporte helicoidal
exterior rígida como soporte para un material rígido para fabricar
un miembro alargado hueco encima y como parte integrante con un
miembro de superficie en la fabricación de un miembro de superficie
que tenga al menos un miembro de refuerzo alargado hueco.
Mediante la utilización de dicha herramienta
helicoidal para el soporte de dicho material no rígido al fabricar
un miembro de refuerzo alargado sobre la parte superior y solidario
con dicho miembro de superficie, puede obtenerse una pluralidad de
ventajas. Gracias a la estructura helicoidal la herramienta puede
ser conformada para que sea recta o curvada de acuerdo con las
exigencias del artículo fabricado en cada caso particular y, una
vez que esta herramienta ha sido aplicada sobre dicho miembro de
superficie con la forma de curvatura deseada, puede sin problemas
disponerse para mantener esta forma durante el endurecimiento del
material utilizado para producir el miembro alargado hueco. Una vez
que este miembro alargado hueco ha sido fabricado es fácil retirar
la herramienta de este miembro, dado que su sección transversal
estará ligeramente reducida cuando se agarre un extremo de dicha
herramienta helicoidal y se intente extraerla del miembro alargado.
La herramienta puede entonces ser utilizada repetidas veces aunque
resulte modificada para adoptar otras formas de curvatura en caso
necesario.
El uso de la herramienta helicoidal al moldear
artículos alargados huecos rectos para poder retirar la herramienta
después de que el artículo moldeado se ha endurecido, es conocido
mediante el documento JP 08-207 134. Sin embargo,
este documento divulga solo el moldeo de artículos alargados huecos
rectos al utilizar la forma helicoidal para facilitar la retirada
de la herramienta y no la fabricación de los miembros de superficie
con miembros alargados huecos solidarios con ellos asociada con
problemas completamente diferentes y en el cual el uso de dicha
herramienta presenta otras ventajas distintas.
Otros ejemplos de "herramientas" con la
posibilidad de ser retiradas de un miembro alargado hueco cuando
este se endurece mediante la obtención de una reducción de la
sección transversal de estas herramientas se divulgan en las
Patentes estadounidenses Nos. 4,675,061 y 4,624,874.
El documento
US-A-4 675 061 divulga un
procedimiento de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación
1.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención la herramienta se utiliza para la fabricación de un panel
reforzado, y de acuerdo con otra forma de realización este panel
reforzado puede ser adaptado para formar parte de una aeronave,
como por ejemplo una parte de un ala o del fuselaje de una aeronave.
Este empleo de la herramienta puede facilitar de modo considerable
la fabricación de dicho panel reforzado en la industria aeronáutica
sin necesidad alguna
de un gran número de dichas herramientas en la fabricación de una diversidad de paneles reforzados del tipo indicado.
de un gran número de dichas herramientas en la fabricación de una diversidad de paneles reforzados del tipo indicado.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, la herramienta es utilizada para situar una pluralidad
de capas de compuesto fibroso dentro de un laminado sobre la
herramienta para su posterior endurecimiento con la herramienta
sobre un miembro de superficie bajo la forma de una carcasa o placa
de la capa compuesta fibrosa.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención el compuesto fibroso comprende epoxi con fibra de
carbono, y una alternativa es que el compuesto fibroso comprenda
poliéster con fibra de vidrio.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, la herramienta se utiliza para producir un miembro de
superficie que presenta al menos un miembro de refuerzo curvado
conformado por dicha herramienta. Gracias al carácter helicoidal de
la herramienta puede obtenerse dicha forma curvada y la herramienta
puede todavía fácilmente retirarse y volver a utilizarse después de
adoptar otra forma curvada cuando se desee.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, la herramienta es una herramienta helicoidal hecha de un
tejido de fibra de vidrio incrustado dentro de una matriz de
plástico endurecido hasta adoptar una forma helicoidal. Este es un
ejemplo de materiales mediante los cuales dicha herramienta puede
conseguirse que sea lo suficientemente rígida para mantener la
forma y soportar dicho material no rígido que constituye el miembro
alargado hueco mientras sigue siendo lo suficientemente flexible
para ser retirada de dicho miembro con una forma curvada arbitraria
y soportar los cambios de forma curvada para ser repetidamente
reutilizada.
La invención se refiere a un procedimiento para
la fabricación de un miembro de superficie que presenta al menos un
miembro de refuerzo hueco solidario con aquél de acuerdo con la
reivindicación 1.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención el orden de las etapas a) y b) está cambiado.
Unos miembros de superficie que presentan al
menos un miembro de refuerzo hueco solidario con aquellos con una
alta calidad y con estructuras variables pueden ser fabricados
mediante el presente procedimiento con un coste atractivo.
De acuerdo con una forma de realización de la
invención la herramienta es, en la etapa a) depositada sobre un
miembro de superficie de un laminado compuesto fibroso no endurecido
y en la etapa c) el entero artículo que comprende el miembro de
superficie y sus miembro o miembros alargados es sometido a
endurecimiento. Esto significa que la herramienta puede ser doblada
adoptando una forma curvada y mantener esta forma una vez situada
sobre el miembro de superficie sin que se necesite ningún medio
adicional a tal efecto.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, se aplica calor al miembro de superficie sobre el cual
se encuentra el miembro alargado en la etapa c) para dicho
endurecimiento, por ejemplo mediante la disposición de estos
miembros dentro de un horno.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención, se lleva a cabo una sobrepresión de gas en la etapa c) a
través de una o más bolsas que forman conjuntamente un volumen
cerrado aplicado sobre el miembro de superficie y las capas
aplicadas sobre dicha superficie de soporte de la herramienta así
como sobre las superficies interiores de la herramienta durante
dicho endurecimiento. Esto significa que dicho miembro de refuerzo
alargado hueco puede adoptar una forma perfecta una vez
endurecido.
De acuerdo con otra forma de realización de la
invención una hoja llamada antiadhesiva de un material no adherente
a dicho material dispuesto sobre dicha herramienta es aplicada sobre
dicha herramienta antes de la aplicación de dichas capas de dicho
material de la herramienta para facilitar dicha retirada de la
herramienta en la etapa d). El empleo de dicha llamada hoja
antiadhesiva evitando que la herramienta se pegue a dicho material
endurecido hace incluso más fácil la retirada de la herramienta del
miembro alargado hueco reforzado.
Otras ventajas adicionales, así como otras
características distintivas ventajosas de la invención se pondrán
de manifiesto a partir de la descripción subsecuente.
Con referencia a los dibujos adjuntos, a
continuación se ofrece una descripción especifica de formas de
realización de la invención referidas como ejemplos.
En los dibujos,
La Fig. 1 es una vista en perspectiva de una
herramienta utilizada de acuerdo con la presente invención,
la Fig. 2 es una vista en perspectiva que
ilustra el uso de dos herramientas de acuerdo con la fig. 1 para la
fabricación de un panel reforzado,
la Fig. 3 es una vista en sección transversal de
una herramienta de acuerdo con la fig. 1 en una etapa durante dicha
fabricación,
la Fig. 4 es una vista que ilustra una etapa
adicional en la fabricación de un miembro de superficie que presenta
un miembro de refuerzo alargado hueco solidario con aquél,
la Fig. 5 ilustra de forma esquemática una etapa
final de dicha fabricación, y
la Fig. 6 es una vista en perspectiva de una
parte de una herramienta adaptada para ser utilizada de acuerdo con
la invención y que presenta otra sección transversal que la de la
herramienta mostrada en la fig. 1.
La Fig. 1 muestra una herramienta helicoidal 1
que presenta una superficie 2 de soporte helicoidal exterior
rígida, adaptada para actuar como soporte de un material no rígido
para la fabricación sobre él de un miembro alargado hueco y como
parte integrante con un miembro de superficie en la fabricación de
un miembro de superficie que presenta al menos un miembro de
refuerzo alargado solidario con aquél. La herramienta 1 puede estar
hecha con cualquier material que satisfaga las exigencias de
mantenimiento de la forma durante dicha fabricación, pueda ser
capaz de prolongarse al menos ligeramente al aplicar una fuerza de
tracción en su dirección longitudinal para al menos reducir
ligeramente la sección transversal y haciendo posible doblarlo, como
se muestra en la Fig. 2, sin destruirlo, sino haciendo posible su
reutilización adoptando al tiempo otra forma cuando se desee. Para
satisfacer estas exigencias la herramienta helicoidal puede estar
hecha de un tejido de fibra de vidrio incrustado dentro de una
matriz de plástico endurecido para adoptar esta forma. Así mismo el
material de la herramienta puede estar dispuesto en rollos y
cortado en las longitudes apropiadas para el uso al efecto
indicado.
La Fig. 2 ilustra de forma esquemática una etapa
de la fabricación de un miembro de superficie que presenta dos
miembros de refuerzo alargados huecos solidarios con aquél. El
miembro de superficie 3 está aquí constituido mediante la
superposición de una pluralidad de capas compuestas fibrosas, por
ejemplo de epoxi con fibra de carbono o poliéster con fibra de
vidrio. Cada una de dichas capas puede, por ejemplo, tener un grosor
de 0,1 a 0,3 mm y el número de dichas capas que constituyen el
miembro de superficie puede ser de 4 a 100 pero también son
posibles otras cifras diferentes a éstas. Las herramientas 1', 1''
han sido cubiertas mediante una hoja antiadhesiva 4 para facilitar
la posterior retirada de las herramientas una vez que el material
aplicado sobre ellas se ha endurecido.
Se muestra cómo las herramientas 1', 1'' han
sido curvadas adoptando la forma deseada y han sido situadas sobre
el miembro de superficie 3. Una proyección de unos enganches
laséricos pueden ser utilizados para aplicar las herramientas en
una posición predeterminada. Después de que esto se ha llevado a
cabo unas finas capas del material compuesto fibroso, como por
ejemplo epoxi con fibra de carbono o poliéster con fibra de vidrio
son depositadas en superposición mutua sobre la superficie de
soporte 2 de la respectiva herramienta. Es así mismo posible llevar
a cabo esto antes de colocar las herramientas sobre el miembro de
superficie, lo cual se indica en la Fig. 3, y en ese caso las tapas
5 pueden estar completamente envueltas alrededor de la herramienta,
lo que no se da el caso en el que las tapas se aplican sobre la
herramienta ya situada sobre el miembro de superficie.
La Fig. 4 ilustra de forma esquemática la etapa
del procedimiento de fabricación de dicho panel reforzado después
de las etapas de la aplicación de la herramienta o herramientas
sobre el miembro de superficie y de la aplicación de las capas de
material compuesto fibroso sobre las herramientas. Se muestra cómo
el entero artículo compuesto por el miembro de superficie con una
herramienta y las placas aplicadas sobre aquél es sometido a una
sobrepresión de gas mediante la aplicación de una primera bolsa 6
alrededor del entero artículo y de una segunda bolsa 7 dentro de la
herramienta. Se ilustra de forma esquemática cómo estas bolsas están
conectadas al mismo medio 8, como por ejemplo una bomba, para
producir dicha sobrepresión. Las dos bolsas 6, 7 están
interconectadas para constituir conjuntamente un volumen cerrado, el
cual, sin embargo, está ventilado para obtener la presión deseada
sobre la herramienta y las capas aplicadas sobre ella tal y como se
indica a través de un tubo 12. El resultado de ello es que una
sobrepresión es aplicada sobre la herramienta y las capas aplicadas
sobre ella desde el interior y el exterior, tal y como se ilustra
mediante las flechas 9. El artículo es, de modo preferente, también
sometido a calor para el endurecimiento de las capas depositadas
sobre la herramienta y posiblemente también el miembro de superficie
3. El artículo puede con dicha finalidad ser situado en una prensa
de autoclave, en la cual también el miembro de superficie puede ser
conformado mediante el llamado embolsamiento. Sin embargo, es
posible utilizar un material para dichas capas que no requiera de
calor alguno para el endurecimiento.
Una vez que el endurecimiento o el embolsamiento
se ha ya completado, la herramienta es retirada del miembro
alargado 10 conformado de esta manera y que típicamente presenta un
grosor de pared de 0,5 a 2 mm (aunque también son posibles cifras
distintas a las referidas) mediante la aplicación de una forma de
tracción en un extremo 11 de la herramienta que prolonga la
herramienta helicoidal reduciendo al tiempo su sección transversal,
como se muestra en la Fig. 5. Esta retirada será facilitada por la
disposición de dicha hoja antiadhesiva de un material no adherente
al material compuesto fibroso sobre la herramienta. La herramienta
puede de esta forma ser muy fácil y rápidamente retirada del
artículo así conformado para ser utilizada en la fabricación del
nuevo artículo.
La Fig. 6 ilustra de forma esquemática una
herramienta del tipo mostrado en la Fig. 1 pero que presenta una
forma en sección transversal rectangular en lugar de una cuadrada.
Sin embargo, la invención no queda restringida a ninguna forma en
sección transversal determinada de la herramienta, sino que esta
puede consistir en cualquier tipo de polígono e incluso ser
circular.
Por supuesto, la invención no queda de modo
alguno restringida a las formas de realización descritas con
anterioridad, sino que la persona experta en la materia advertirá
muchas posibles modificaciones en aquellas sin apartarse de la idea
básica de la invención de acuerdo con lo definido en las
reivindicaciones adjuntas.
Se destaca que son posibles otros miembros de
superficie que presenten al menos un miembro de refuerzo alargado
hueco solidario con aquellos distintos a los utilizados en
aeronaves, aunque la invención es totalmente aplicable a la
fabricación de componentes de vehículos, donde es particularmente
interesante la finalidad de obtener un reforzamiento de esta forma
mediante componentes de peso ligero. Dicho miembro de superficie
puede estar provisto de unos miembros de refuerzo alargados huecos
sobre ambas superficies grandes de aquél, y en este caso estos
miembros pueden ser fabricados en diferentes etapas o mediante la
adopción de las medidas apropiadas al mismo tiempo.
Cuando se presentan miembros reforzados
alargados huecos dispuestos sobre uno solo de los lados grandes del
miembro de superficie, el lado grande que no presenta aplicado sobre
él un miembro de refuerzo, puede tener una estructura irregular
incluso con bordes independientes. Este puede ser también el caso
sobre el lado grande del miembro de superficie sobre el cual la
herramienta es situada en tanto en cuanto esta pueda ser
convenientemente soportada por el miembro de superficie a lo largo
de la extensión de la herramienta.
El procedimiento de acuerdo con la invención
puede incluir más etapas de las mencionadas con anterioridad.
Claims (6)
1. Un procedimiento para la fabricación de un
miembro de superficie (3) que presenta al menos un miembro de
refuerzo alargado hueco (10) solidario con aquél,
caracterizado por las siguientes etapas:
- a)
- una herramienta helicoidal (1, 1', 1'') que presenta una superficie de soporte helicoidal rígida es aplicada sobre un miembro de superficie (3) al tiempo que se le hace extender sobre él de acuerdo con una forma deseada, la herramienta es lo suficientemente rígida para mantener la forma y soportar un material no rígido durante el proceso de fabricación, y suficientemente flexible para soportar los cambios de la forma de la curvatura para ser reutilizada varias veces,
- b)
- unas tapas blandas (5) de un material compuesto fibroso son depositadas en superposición mutua sobre dicha superficie de soporte de dicha herramienta,
- c)
- el material (5) aplicado sobre dicha superficie de soporte es sometido a endurecimiento, y
- d)
- la herramienta es retirada del miembro de refuerzo alargado hueco (10) conformado en el exterior de éste por una extremidad de este miembro alargado, mediante la aplicación de una tracción en un extremo de la herramienta, prolongando la herramienta helicoidal reduciendo al tiempo su sección transversal.
2. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 1, caracterizado porque la herramienta (1, 1',
1'') es en la etapa a) depositada sobre un miembro de superficie
(3) de un laminado compuesto fibroso no endurecido, y porque en la
etapa c) el entero articulo que comprende el miembro de superficie y
su o sus miembro o miembros alargados es sometido a
endurecimiento.
3. Un procedimiento de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque se aplica calor
al miembro de superficie (3) sobre el cual se encuentra el miembro
alargado en la etapa c) para dicho endurecimiento, por ejemplo,
mediante la disposición de dichos miembros en un horno.
4. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque en la etapa
c) una sobrepresión de gas se dispone a través de una o más bolsas
(6, 7) formando conjuntamente un volumen cerrado aplicado sobre el
miembro de superficie (3) y las capas (5) aplicadas sobre dichas
superficies de soporte (2) de la herramienta así como sobre las
superficies interiores de la herramienta durante dicho
endurecimiento.
5. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque una llamada
hoja antiadhesiva (4) de un material no adherente sobre dicha
herramienta es aplicada sobre dicha herramienta antes de la
aplicación de dichas capas (5) sobre dicho material sobre la
herramienta para facilitar dicha retirada de la herramienta en la
etapa d).
6. Un procedimiento de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el orden de
las etapas a) y b) está modificado.
Applications Claiming Priority (1)
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