ES2340739T3 - Tejido compuesto 3d. - Google Patents
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Abstract
Tejido de hilos o fibras tejidos comprendiendo fibras de trama y fibras de cadena dispuestas según una armadura teniendo un motivo de base que comprende: - al menos veintiocho fibras de trama (1 ... 28), dispuestas al tresbolillo y formando ocho columnas (C1 ... C8) paralelas de las cuales unas primera, tercera, quinta y séptima columnas comprenden cada una cuatro fibras de trama y, unas segunda, cuarta, sexta y octava columnas que comprenden cada una tres fibras de trama, estando las columnas separadas de un mismo espacio predeterminado (P) y extendiéndose las fibras de trama (1 ... 28) en siete niveles (N1 ... N7) que se extienden transversalmente a las columnas: - al menos doce fibras de cadena (A ... L) dispuestas en al menos cuatro planes paralelos extendiéndose transversalmente a las fibras de trama y desplazados unos con relación a otros, caracterizado porque cada uno de estos planes contiene al menos tres fibras de cadena paralelas dispuestas unas encima de otras de la manera siguiente: - en un primer plano, una primera fibra de cadena (A) pasa por encima de la primera fibra de trama (1) de la primera columna (C1), pasa debajo de la segunda fibra de trama (16) de la quinta columna (C5), luego pasa por encima de la primera fibra de trama (1) de la primera columna (C1) del motivo siguiente; unas segunda y tercera fibras de cadena (B,C) se extienden en dicho primer plano paralelamente a la primera fibra de cadena (A), estando desplazadas según una dirección paralela a las columnas de una fibra de trama cada vez. - en un segundo plano, una primera fibra de cadena (D) se extiende casi paralelamente a los niveles (N1 ... N7) y pasa por encima de la primera fibra de trama (5) de las columnas (C2, C4, C6, C8) comprendiendo tres fibras de trama, y debajo de la primera fibra de trama de las columnas (C1, C3, C5, C7) comprendiendo cuatro fibras de trama; unas segunda y tercera fibras de cadena (E, F) se extienden paralelamente a la primera fibra de cadena (D), estando desplazadas según una dirección paralela a las columnas de una fibra de trama cada vez; - en un tercer plano, las tres fibras de cadena (G, H, I) concernidas se extienden paralelamente a las fibras de cadena (A, B, C,) del primer plano, estando desplazadas lateralmente, según una dirección paralela a los niveles, de cuatro columnas; - finalmente, en un cuarto plano, las tres fibras de cadena (J, K, L) concernidas se extienden paralelamente a las fibras de cadena (D, E, F) del segundo plano, estando desplazadas, según una dirección paralela, a las columnas, de manera que pasan por debajo de las fibras de trama de las columnas (C2, C4, C6, C8) teniendo tres fibras de trama.
Description
Tejido compuesto 3D.
La invención se refiere a un tejido compuesto en
3D.
La presente invención se refiere a un tejido de
armadura optimizada, del tipo de multipliegues unidos, que puede
utilizarse para la producción de piezas de material compuesto que
están muy solicitadas en tensión, compresión o flexión, y/o
sometidas a impactos. Entre estas piezas, se puede por ejemplo citar
las riostras diagonales de trenes de aterrizaje.
Se conocen estructuras textiles, llamadas 1D o
2D según que sus fibras se extienden en una sola dirección o en dos
direcciones diferentes. Estas estructuras en general no permiten
responder eficazmente a las solicitaciones precitadas. Las
estructuras llamadas 3D, comprendiendo fibras que se extienden según
tres direcciones distintas en el espacio, tienen condiciones para
responder a dichas solicitaciones. Se sabe que existen estructuras
llamadas 4D, 5D, 9D, 11D... comprendiendo fibras que se extienden
según un número más importante de direcciones distintas. Pero estas
estructuras son muy complejas y su producción es difícilmente
automatizable.
La invención se refiere pues y muy especialmente
a las estructuras textiles 3D.
Entre éstas, se conocen unas estructuras 3D
comprendiendo una pluralidad de capas unidas por puntos de unión.
Estas estructuras están conocidas por presentar una buena linealidad
durante la flexión de las fibras de trama, y ofrecen la ventaja de
comprender reforzamientos. Sin embargo, este método de unión no
confiere a la pieza producida a partir de tal tejido una buena
resistencia a los impactos.
Se conocen igualmente unos tejidos multipliegues
unidos por tejedura, el tejido 3D de tipo ortogonal (en el cual las
fibras de unión de los pliegues se extienden casi ortogonalmente a
los pliegues) es el que presenta la mejor linealidad (es decir un
recorrido con unos ángulos de unión o inflexiones débiles) de las
fibras de trama y de las fibras de cadena, y que resiste bien a la
compresión. Sin embargo, a fin de que este tejido presente una
fracción volumínica de fibras interesante, debe ser comprimido de
manera que los hilos ortogonales a los pliegues sirviendo a unirles
entre ellos adquieran unas inflexiones fuertes dándoles un recorrido
muy ondulado por consiguiente poco lineal, lo que no permite
contribuir eficazmente a la transferencia de esfuerzos.
Aunque al respecto los tejidos 3D no ortogonales
son más interesantes, tienen sin embargo el inconveniente de
presentar unas fibras de unión teniendo ángulos de unión o
inflexiones demasiado importantes, esto que la armadura del tejido
sea sencilla, de tipo tafeta, satín o carga multipliegues, o también
que la armadura sea más elaborada como la armadura tipo 3X.
El tejido conocido bajo el nombre de
"2,5D", descrito en el documento FR 2.610.951, particularmente
optimizado, presenta una expansión baja y un porcentaje elevado de
superficie ocupada, pero a costa de una baja linealidad (es decir
que al menos ciertas de las fibras presentan inflexiones o ángulos
de unión importantes). La definición de este tejido le confiere
unas características angulares perjudiciales a la resistencia a los
impactos y limita las estructuras textiles reversibles (obtenidas
por rotación de la armadura a 90 grados) a estructuras de baja
densidad, a menos que un número elevado de pliegues suplementarios
estén añadidos, lo que hace difícil su fabricación automatizada.
En cuanto al tejido descrito en el documento
US5899241 EP856601A1), es particularmente optimizado para la
resistencia a los impactos. Sin embargo, el nivel elevado de
entrelazamiento entre los pliegues limita la resistencia a la
compresión de un elemento fabricado a partir de tal tejido.
La invención tiene por objeto un procedimiento
de tejeduría de un tejido 3D optimizado presentando una buena
resistencia especialmente a los impactos, siendo a la vez fácilmente
deformable.
La invención se describirá directamente haciendo
referencia a la única figura anexa representando un motivo de base
del tejido según un modo particular de realización de la invención,
en el cual las fibras de trama están representadas en extremidad y
las fibras de cadena se extienden según planos paralelos al plano de
la figura. El tejido comprende aquí un motivo de base
comprendiendo:
- al menos veintiocho fibras de trama (vistas en
extremidad), numeradas de 1 a 28 dispuestas al tresbolillo y
formando 8 columnas C1 ... C8 que se extienden perpendicularmente a
un espesor del tejido, y que comprenden alternativamente cuatro y
tres fibras de trama estando separadas por un mismo espacio
predeterminado P, extendiéndose las fibras de trama en siete
niveles N1 ... N7 que se extienden transversalmente a las columnas.
Así, las primera, tercera, quinta y séptima columnas C1, C3, C5, C7
comprenden cuatro fibras de trama, extendiéndose en los niveles N1,
N3, N5 y N7 respectivamente, mientras que las segunda, cuarta, sexta
y octava columnas C2, C4, C6, C8 comprenden tres fibras
extendiéndose en los niveles N2, N4, N6 respectivamente;
- al menos doce fibras de cadena A ... L
dispuestas en al menos cuatro planes paralelos extendiéndose
transversalmente a las fibras de trama, conteniendo cada uno de
estos planes al menos tres fibras de cadena paralelas dispuestas
unas encima de otras de la manera siguiente:
En un primer plano que coincide con el plano de
la figura, las fibras de cadena referidas A, B, C, están
representadas en líneas completas. La fibra de cadena A pasa por
encima de la primera fibra de trama 1 de la primera columna C1,
pasa debajo de la segunda fibra de trama 16 de la quinta columna C5,
pasa por encima de la primera fibra de trama 1 de la primera
columna C1 del motivo siguiente. En este mismo plano, la fibra de
cadena B y la fibra de cadena C son paralelas a la fibra de cadena
A, pero están desplazadas según el espesor del tejido de una fibra
de trama cada vez.
En un segundo plano que está aquí detrás del
primer plano, las fibras de cadena son sensiblemente paralelas a
los niveles N1 ... N7 y están representadas en trazos discontinuos.
La fibra de cadena D pasa por encima de la primera fibra de trama 5
de la segunda columna C2, debajo de la primera fibra de trama 8 de
la tercera columna C3, por encima de la primera fibra de trama 12
de la cuarta columna C4, y así sucesivamente. Las fibras de cadena
E y F siguen un camino paralelo, estando desplazadas según una
dirección paralela a las columnas de una fibra de trama cada
vez;
- en un tercer plano que está aquí detrás del
segundo plano, las fibras de cadena G, H, I están representadas en
trazos discontinuos de puntos y rayas. Siguen un camino paralelo al
de las fibras de cadena A, B, C del primer plano, pero están
desplazadas lateralmente, según una dirección paralela a los
niveles, de cuatro columnas;
- finalmente, en un cuarto plano que está aquí
detrás del tercer plano, las fibras de cadena J, K, L están
representadas en líneas de puntos. Son paralelas a las fibras de
cadena D, E, F, pero están desplazadas según el espesor del tejido
de manera que la fibra de cadena J pasa debajo la primera fibra de
trama 5 de la segunda columna, la fibra de cadena K pasa debajo de
la fibra de trama 6 de esta misma columna, y la fibra de cadena L
pasa debajo la fibra de trama 7 de esta misma columna.
Esta disposición ofrece varias ventajas:
- permite obtener una estructura multipliegues
teniendo un grado de unión adaptado a proporcionar una buena
resistencia a la delaminación, y, en consecuencia, una mejor
resistencia a los impactos y a la compresión, preservando a la vez
una buena deformabilidad;
- este tejido puede fabricarse a partir de
fibras de carbono, pero igualmente de fibras de vidrio, de fibras
de aramida, o también de fibras silíceas o cerámicas. Constituye
ventajosamente una preforma que puede impregnarse de resina por
ejemplo por el procedimiento RTM(Resin transfer moulding)
después de la puesta en forma de la preforma en un molde o cualquier
otro procedimiento;
- este tejido permite la tejeduría automatizada
de fibras que tienen resultados mecánicos importantes (por ejemplo
fibras de carbono de alto modulo de elasticidad), pero que son
frágiles a la tejeduría. Incluso es posible utilizar fibras de
carbono teniendo una densidad lineal importante, tal como fibras de
48 o 96 filamentos, incluso más;
- el tejido así obtenido presenta una fracción
volumínica de fibras importante, al menos igual a 57%;
- la disposición de las fibras de cadena en
varios planes desplazados induce unos ángulos de enlace \theta
bastante reducidos, en la práctica inferiores o igual a 15º, lo que
confiere a las fibras de trama y a las fibras de cadena una muy
buena linealidad que permite hacer trabajar más eficazmente las
fibras en compresión;
- esta disposición permite desequilibrar la
proporción de fibras de cadena con relación a la proporción de
fibras de trama para compensar la no-linealidad de
estas últimas (por ejemplo 70% de fibras de trama para 30% de fibras
de cadena);
- finalmente esta disposición puede invertirse
(girando la armadura de 90º) para mejorar la linealidad.
La invención no está limitada a lo que se acaba
de describir, al contrario abarca cualquier variante entrando en el
marco definido por las reivindicaciones.
En particular, el motivo de base de la armadura
del tejido descrito aquí puede extenderse fácilmente, a la vez en la
dirección del espesor del tejido (por consiguiente en la dirección
de las columnas), y, en la dirección lateral (por consiguiente en la
dirección de los niveles).
Claims (4)
1. Tejido de hilos o fibras tejidos
comprendiendo fibras de trama y fibras de cadena dispuestas según
una armadura teniendo un motivo de base que comprende:
- al menos veintiocho fibras de trama (1 ...
28), dispuestas al tresbolillo y formando ocho columnas (C1 ... C8)
paralelas de las cuales unas primera, tercera, quinta y séptima
columnas comprenden cada una cuatro fibras de trama y, unas segunda,
cuarta, sexta y octava columnas que comprenden cada una tres fibras
de trama, estando las columnas separadas de un mismo espacio
predeterminado (P) y extendiéndose las fibras de trama (1 ... 28) en
siete niveles
(N1 ... N7) que se extienden transversalmente a las columnas:
(N1 ... N7) que se extienden transversalmente a las columnas:
- al menos doce fibras de cadena (A ... L)
dispuestas en al menos cuatro planes paralelos extendiéndose
transversalmente a las fibras de trama y desplazados unos con
relación a otros, caracterizado porque cada uno de estos
planes contiene al menos tres fibras de cadena paralelas dispuestas
unas encima de otras de la manera siguiente:
- en un primer plano, una primera fibra de
cadena (A) pasa por encima de la primera fibra de trama (1) de la
primera columna (C1), pasa debajo de la segunda fibra de trama (16)
de la quinta columna (C5), luego pasa por encima de la primera fibra
de trama (1) de la primera columna (C1) del motivo siguiente; unas
segunda y tercera fibras de cadena (B,C) se extienden en dicho
primer plano paralelamente a la primera fibra de cadena (A), estando
desplazadas según una dirección paralela a las columnas de una fibra
de trama cada vez.
- en un segundo plano, una primera fibra de
cadena (D) se extiende casi paralelamente a los niveles (N1 ... N7)
y pasa por encima de la primera fibra de trama (5) de las columnas
(C2, C4, C6, C8) comprendiendo tres fibras de trama, y debajo de la
primera fibra de trama de las columnas (C1, C3, C5, C7)
comprendiendo cuatro fibras de trama; unas segunda y tercera fibras
de cadena (E, F) se extienden paralelamente a la primera fibra de
cadena (D), estando desplazadas según una dirección paralela a las
columnas de una fibra de trama cada vez;
- en un tercer plano, las tres fibras de cadena
(G, H, I) concernidas se extienden paralelamente a las fibras de
cadena (A, B, C,) del primer plano, estando desplazadas
lateralmente, según una dirección paralela a los niveles, de cuatro
columnas;
- finalmente, en un cuarto plano, las tres
fibras de cadena (J, K, L) concernidas se extienden paralelamente a
las fibras de cadena (D, E, F) del segundo plano, estando
desplazadas, según una dirección paralela, a las columnas, de manera
que pasan por debajo de las fibras de trama de las columnas (C2, C4,
C6, C8) teniendo tres fibras de trama.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Tejido según la reivindicación 1, teniendo
una fracción volumínica de fibras al menos igual a 57%.
3. Tejido según la reivindicación 1, en la cual
las fibras tienen unos ángulos de unión (\theta) inferiores o
iguales a 15º.
4. Pieza obtenida a partir del tejido de la
reivindicación 1.
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