ES2341114T3 - Procedimiento de fabricacion de un elemento estructural alargado con figurado para la rigidizacion de una estructura de panel y un procedimiento de fabricacion de una estructura de panel rigida integrada con al menos un elemento de rigidizacion alargado de rigidizacion alargado. - Google Patents
Procedimiento de fabricacion de un elemento estructural alargado con figurado para la rigidizacion de una estructura de panel y un procedimiento de fabricacion de una estructura de panel rigida integrada con al menos un elemento de rigidizacion alargado de rigidizacion alargado. Download PDFInfo
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Abstract
Un procedimiento para la fabricación de un elemento estructural (12) configurado para rigidizar una estructura de panel (10), comprendiendo dicho procedimiento las etapas de: - la colocación de un cuerpo (14) de constitución de una base que presenta una superficie correspondiente a una superficie de la estructura de panel (10), a la cual el elemento estructural (12) debe ser fijado, una plantilla preformada alargada (16), de forma estable, de soporte de cargas, teniendo dicha plantilla una porción de alma (18) con una configuración en cuanto a su superficie correspondiente a una superficie interior de una porción de alma del elemento estructural (12) que debe ser fabricado, y dos porciones de faldilla (20) dirigidas hacia dentro para que se sitúen opuestas entre sí mientras encajan con una superficie opuesta del cuerpo (14) de constitución de la base, - la aplicación de un perfil de sombrero alargado de material compuesto no curado (24) por encima de la plantilla preformada (16), de manera que una porción de alma del perfil de sombrero cubra la porción de alma (18) de la plantilla (16), y dos porciones de faldilla dirigidas hacia fuera (26) del perfil de sombrero encajen con la superficie opuesta del cuerpo (14) de constitución de la base, y - el curado del perfil de sombrero alargado (24, 26) junto con la plantilla preformada (16) para constituir un elemento estructural integrado, curado, preformado (12) para su fijación a una superficie predeterminada de una estructura de panel (10).
Description
Procedimiento de fabricación de un elemento
estructural alargado configurado para la rigidización de una
estructura de panel y un procedimiento de fabricación de una
estructura de panel rígida integrada con al menos un elemento de
rigidización alargado de rigidización alargado.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la fabricación de un elemento estructural
alargado configurado para rigidizar una estructura de panel.
De modo preferente, dicho procedimiento se
relaciona con el uso de materiales compuestos curables, como por
ejemplo materiales compuestos reforzados con fibra, epoxis con fibra
de carbono, etc.
La fabricación de elementos estructurales
utilizados para la construcción de vehículos, barcos y aviones a
menudo requiere la aplicación de materiales compuestos de gran
resistencia, ligeros de peso que contengan una pluralidad de capas
de fibras y de metal curables unidas mediante adhesivo
termoendurecible y materiales termoplásticos. Convencionalmente,
los elementos estructurales de materiales compuestos son fabricados
mediante la disposición de una plantilla hecha de metal situada
sobre una placa de base y depositando capas de laminado de una
llamada "prepeg" sobre la plantilla. A continuación la placa de
base, la plantilla y el material laminado son encapsulados dentro
de una o más bolsas de vacío antes de la inserción del montaje
dentro de un tanque a presión con el fin de incrementar la presión
que actúa sobre el material compuesto dentro del tanque para curar
el elemento estructural. El curado del elemento estructural puede
así mismo llevarse a cabo en un llamado autoclave o posiblemente en
un
horno.
horno.
Procedimientos anteriormente conocidos de
fabricación de elementos estructurales de formas más complejas, por
ejemplo perfiles de sombrero alargados, en curva, configurados para
rigidizar una estructura de panel, a menudo requieren unas
plantillas destructibles (por ejemplo las llamadas "Stabilam")
con el fin de poder retirar de ellas el elemento terminado.
El documento US 6458309B1 divulga un
procedimiento para la fabricación de un artículo compuesto que
incorpora un mandril hueco que es cocurado con una capa de prepeg
inferior que constituye una parte de panel del artículo y formando
una capa de prepeg superior un perfil de sombrero del artículo
integrado final.
Por ejemplo, la solicitud EP No. 05002075.9, no
publicada antes de la presente solicitud, describe el uso de una
plantilla soluble en agua aplicada en la fabricación de unos
elementos estructurales de sombrero alargado o de perfil en omega,
como por ejemplo rigidizadores, largueros, empalmes o elementos
similares. Ello implica la fabricación de etapas de fabricación
adicionales. Así mismo, en dichos perfiles en forma de sombrero o
de omega alargados a menudo se ejercen unos esfuerzos de cizalla y
fraccionamiento sobre las bridas dirigidas hacia fuera del elemento
estructural terminado lo cual exige una estructura más rígida.
Constituye un objetivo de la presente invención
ofrecer un procedimiento que haga posible fabricar elementos
estructurales alargados de configuraciones complejas configuradas
para rigidizar una estructura de panel, ofreciendo dichos elementos
una resistencia mejorada para soportar los grandes esfuerzos y
cargas que actúan sobre las juntas de las bridas entre los perfiles
y la estructura de panel.
Otro objetivo de la invención es proponer un
procedimiento que haga posible la fabricación de dichos elementos
estructurales alargados de configuraciones complejas sin utilizar
una plantilla destructible.
Con este fin, de acuerdo con un aspecto de la
invención (reivindicación 1), el procedimiento comprende las etapas
de:
- -
- la colocación, sobre un cuerpo de constitución de la base correspondiente a una superficie de la estructura de panel, a la cual debe ser fijado el elemento estructural, una plantilla alargada, preformada de manera estable, teniendo dicha plantilla una porción de alma con una configuración de superficie correspondiente a una superficie interior de una porción de alma del elemento estructural que debe ser fabricado, y dos porciones de faldilla dirigidas hacia dentro para situarse opuestas entre sí mientras encajan con una superficie opuesta del cuerpo de constitución de base,
- -
- la aplicación de un perfil de sombrero alargado de material compuesto no curado por encima de la plantilla preformada, de manera que una porción de alma del perfil de sombrero cubra la porción de alma de la plantilla, y dos porciones de faldilla dirigidas hacia fuera del perfil del sombrero encajan con la superficie opuesta del cuerpo de constitución de la base, y
- -
- el curado del perfil de sombrero alargado junto con la plantilla preformada para constituir un elemento estructural integrado preformado, curado, para su fijación a una superficie predeterminada de una estructura de panel.
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Mediante la utilización de una plantilla
alargada de forma estable preformada con dos porciones de faldilla
dirigidas hacia dentro para situarse opuestas entre sí mientras
encajan con una superficie opuesta del cuerpo de constitución de la
base, y la aplicación de un perfil de sombrero alargado de un
material compuesto no curado por encima de la plantilla preformada,
de manera que una porción de banda del perfil de sombrero cubra la
porción de alma de la plantilla, y dos porciones de faldilla
dirigidas hacia fuera del perfil de sombrero encajen con la
superficie opuesta del cuerpo de constitución de la base, es posible
dejar la plantilla de forma estable, como una "herramienta
multiusos" de soporte de cargas, dentro de la estructura montada
y para obtener, después del curado del entero montaje de la
estructura, un elemento estructural que ofrezca unas aletas
dirigidas tanto hacia fuera como hacia dentro ofreciendo de esta
forma una capacidad reforzada de retener los esfuerzos que tienden
a separar o romper el elemento estructural respecto de una
estructura de panel a la cual está adaptado para ser fijado. De
modo preferente, la plantilla de forma estable está preformada con
un material de chapa compuesta multicapa y a continuación
precurada.
Otras características de la invención se
describirán con mayor detalle a continuación y se definen en las
reivindicaciones adjuntas con referencia a los dibujos que se
acompañan.
La Fig. 1 es una vista en perspectiva
esquemática de una sección de una estructura de panel curvada
integrada con un elemento de perfil estructural en curva
alargado;
la Fig. 2 es una sección transversal esquemática
del montaje de la Fig. 1 colocado sobre un cuerpo de formación de
la base;
la Fig. 3 es una sección transversal esquemática
de una plantilla de forma estable utilizada en la fabricación del
montaje de la Fig. 1; y
la Fig. 4 es una sección transversal esquemática
de una estructura de panel integrada con dos elementos de perfil
estructural alargado con una capa de revestimiento intermedia.
En la Fig. 1, la referencia numeral 10 indica,
en términos generales, una sección de una estructura de panel de
simple curvatura integrada con un elemento de perfil estructural
correspondiente alargado 12 de simple curvatura correspondiente.
Por ejemplo, la estructura de panel 10 reforzada con al menos un
elemento de perfil estructural 12 puede constituir un artículo
estructural de un vehículo o de un avión, como por ejemplo una
puerta o una escotilla. La invención puede ser aplicada así mismo a
estructuras de panel de curvatura doble.
La estructura de panel 10 está compuesta, de
modo preferente, por una pluralidad de capas de material compuesto
reforzado con fibras, por ejemplo "prepeg", epoxis con fibras
de carbono, o por cualquier otro material plástico termoendurecible
apropiado, el cual, en estado no curado, se deposite sobre una placa
de constitución de una base rígida 14, constituyendo las fibras o
el material compuesto reforzado por fibras la estructura de panel
10 después de ser curada. La plantilla 16 puede ser preformada
mediante la aplicación de una pluralidad de capas de material
compuesto reforzado con fibras no curado ("prepeg") por encima
de una barra de herramienta rígida (no mostrada) que presenta una
configuración de superficie correspondiente a la superficie del
perfil interior de la plantilla 16. Un espacio libre 22 situado
entre las faldillas 20 de la plantilla 16 posibilitarán una fácil
flexión o separación de la plantilla 16 respecto de la barra de
herramientas después de que sea curada de la forma apropiada sobre
la barra de la herramienta. Esto se produce también cuando la barra
de la herramienta está curvada en la dirección longitudinal.
Diversas capas del material curado 24 por
ejemplo "prepeg", son a continuación depositadas sobre la
plantilla con forma de sombrero alargado 16 para constituir un
perfil de sombrero externo que incorpora dos faldillas dirigidas
hacia fuera 16. Así mismo, cuando debe aplicarse más de un elemento
de perfil estructural 12 a la estructura de panel 10, como se
muestra por ejemplo en la Fig. 4, una pluralidad de chapas de
revestimiento 28 de material compuesto no curado son depositadas
por encima y entre los elementos de perfil de sombrero adyacentes
12 para constituir una capa adicional que reduzca las tensiones que
actúan para separar los elementos de perfil 12 respecto de la
estructura de panel 10. A continuación, el montaje global es curado
de una forma conocida en sí misma, incluyendo, por ejemplo, la
llamada técnica de ensacado.
De esta forma, de acuerdo con el procedimiento
de la presente invención, podría ser utilizada una plantilla de
forma estable preformada 16 para constituir la herramienta (una
llamada "herramienta separable") la cual puede permanecer
dentro del producto acabado como componente de sustentación de
cargas de aquella. Esto se traducirá en un elemento estructural
alargado que presente unas faldillas dirigidas hacia fuera y hacia
dentro 26 y 20, respectivamente, las cuales, en comparación con un
perfil de sombrero carente de faldillas dirigidas hacia dentro,
ofrecerá una capacidad doble para absorber las tensiones que tienden
a separar o romper el elemento estructural respecto de una
estructura de panel sobre la cual está adaptado para que quede
fijado. Los elementos de perfil de sombrero alargado que deben ser
integrados con una estructura de panel y que presentan unas formas
curvadas u otras de tipo complejo pueden en el presente documento
ser fabricados en la fabricación de plantillas destructibles, como
por ejemplo "Stabilam" o "Flexact".
De acuerdo con la presente invención es posible
preformar en primer término los pertinentes elementos de perfil de
sombrero alargado 12 sobre una placa 14 de constitución de la base
y, a continuación, fijarlos a una estructura de panel terminada 10
de cualquier material apropiado de forma estable. Ello puede incluir
la aplicación de un adhesivo sobre una u otra de las superficies de
contacto mutuas del elemento de perfil rigidizante y de la
estructura de panel preformada, o un proceso de soldura térmica.
Aunque en la Fig. 1 la estructura de panel 10 se
muestra como un objeto de simple curvatura, por supuesto es
igualmente posible constituir una estructura de panel plana 10 y un
elemento de rigidización plano 12 sobre un cuerpo 14
correspondiente plano de constitución de la base.
Claims (5)
1. Un procedimiento para la fabricación de un
elemento estructural (12) configurado para rigidizar una estructura
de panel (10), comprendiendo dicho procedimiento las etapas de:
- -
- la colocación de un cuerpo (14) de constitución de una base que presenta una superficie correspondiente a una superficie de la estructura de panel (10), a la cual el elemento estructural (12) debe ser fijado, una plantilla preformada alargada (16), de forma estable, de soporte de cargas, teniendo dicha plantilla una porción de alma (18) con una configuración en cuanto a su superficie correspondiente a una superficie interior de una porción de alma del elemento estructural (12) que debe ser fabricado, y dos porciones de faldilla (20) dirigidas hacia dentro para que se sitúen opuestas entre sí mientras encajan con una superficie opuesta del cuerpo (14) de constitución de la base,
- -
- la aplicación de un perfil de sombrero alargado de material compuesto no curado (24) por encima de la plantilla preformada (16), de manera que una porción de alma del perfil de sombrero cubra la porción de alma (18) de la plantilla (16), y dos porciones de faldilla dirigidas hacia fuera (26) del perfil de sombrero encajen con la superficie opuesta del cuerpo (14) de constitución de la base, y
- -
- el curado del perfil de sombrero alargado (24, 26) junto con la plantilla preformada (16) para constituir un elemento estructural integrado, curado, preformado (12) para su fijación a una superficie predeterminada de una estructura de panel (10).
\vskip1.000000\baselineskip
2. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende la etapa de:
- -
- la preformación separada de la plantilla alargada de forma estable (16) con un material de chapa compuesto multicapa sobre una herramienta de forma rígida alargada,
- -
- el curado de la plantilla (16), y
- -
- la retirada de la plantilla curada (16) del instrumento de conformación.
\vskip1.000000\baselineskip
3. El procedimiento de la reivindicación 1, que
comprende la etapa de la preformación separada de dicho perfil de
sombrero alargado (24, 26) antes de la aplicación del mismo sobre la
plantilla preformada (16).
4. El procedimiento de una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que el cuerpo (14) de constitución de
la base, sobre el cual el elemento estructural (12) debe ser montado
y constituido, es de simple curvatura en su dirección
longitudinal.
5. El procedimiento de la reivindicación 4, en
el que, la plantilla preformada (16) está provista de un espacio
libre (22) situado entre sus faldillas opuestas dirigidas hacia
dentro (20).
Applications Claiming Priority (1)
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