ES2358580A1 - Instalación automatizada para construir grandes piezas estructurales de material composite y procedimiento de construcción de piezas con dicha instalación. - Google Patents
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Abstract
Instalación automatizada para construir grandes piezas estructurales de material composite y procedimiento de construcción de· piezas con dicha instalación, comprendiendo una máquina (1), en la que entre sendos soportes a modo de punto y contrapunto se dispone un molde (4) que es susceptible de ser girado para situar sucesivamente las caras laterales del mismo hacia arriba, aplicándose longitudinalmente sobre la cara situada en la parte superior, mediante respectivos carros de aplicación (5 y 6), hilos de fibra o mantas de fibra, con los cuales se forma sobre el mencionado molde (4) la pieza a obtener.
Description
Instalación automatizada para construir grandes
piezas estructurales de material composite y procedimiento de
construcción de piezas con dicha instalación.
La presente invención está relacionada con la
construcción de grandes piezas estructurales para construcción,
obras civiles u obras públicas, proponiendo una instalación y un
procedimiento que permiten la construcción de dichas piezas
estructurales en material de fibra conocido como composite, salvando
los inconvenientes por los que hasta ahora no se realizaban tales
piezas en este tipo de material.
En la construcción de puentes, acueductos,
autopistas, etc., se utilizan grandes piezas estructurales
prefabricadas, que alcanzan los 32 metros de longitud, las cuales se
construyen convencionalmente de hormigón armado y pretensado,
resultando dichas piezas, con tal construcción, de un peso que hace
complicado el transporte y la manipulación de las mismas.
Los procesos de producción de dichas piezas
estructurales, desarrollados hasta ahora, son además manuales y por
tanto poco repetitivos, no garantizando sus resultados las
características de diseño de las piezas estructurales que se
fabrican.
De acuerdo con la invención se propone una
instalación que permite llevar a cabo la construcción de grandes
piezas estructurales en material de composite, salvando los
inconvenientes que existían hasta ahora para esa función,
aplicándose la construcción de las piezas en dicha instalación según
un procedimiento que permite obtener la formación de las piezas con
unas características de efectividad constructiva y gran resistencia
estructural.
La instalación preconizada consta de una máquina
de formación de las piezas estructurales, que comprende dos soportes
enfrentados, a modo de punto y contrapunto, entre los que se dispone
un molde base para la formación de las piezas mediante extensión de
hilos y mantas de fibras sobre él, disponiendo para ello la máquina
de un carro aplicador de hilos de fibra y de un carro aplicador de
mantas de fibra, con alimentación de los hilos de fibra desde un
desbobinador y paso por un impregnador con resina viscosa, para
establecer la alimentación hasta el carro aplicador a través de un
almacén dinámico, mientras que las mantas de fibra se suministran
desde una bobina incorporada en el propio carro aplicador, con
medios de corte y de impregnación que también van incorporados en el
mismo carro, complementándose la instalación con un horno
telescópico capaz de extenderse en cubrimiento de toda la zona del
moldeo, para el fraguado del material constructivo de las piezas
estructurales.
Los carros de aplicación de los hilos y mantas
de fibra, van incorporados en montaje de desplazamiento sobre unas
guías longitudinales de la máquina de formación de las piezas
estructurales, disponiendo el carro de aplicación de los hilos de
fibra de un cabezal que es susceptible de movimiento a su vez en
dirección transversal y en dirección vertical, para la extensión de
los hilos de fibra longitudinalmente en cubrimiento de una de las
caras del molde mediante una distribución de recorridos de ida y
vuelta pasando por unos peines extremos; mientras que el carro
aplicador de las mantas de fibra dispone de un cabezal que combina
un movimiento de desplazamiento longitudinal con un movimiento de
desplazamiento vertical, para la extensión de las mantas de fibra
sobre las otras caras del contorno de las piezas estructurales.
El molde base que se utiliza para la formación
de las piezas estructurales consta de un núcleo central resistente
que se extiende axialmente en toda la longitud, alrededor del cual
se disponen una placas que forman las caras laterales del molde,
estableciéndose dichas placas distanciadas del núcleo central
mediante cilindros hidráulicos y unidas en las aristas
longitudinales del contorno del molde mediante unos cantos
angulares, con envoltura de todo el conjunto mediante un plástico
antiadherente.
De esta forma, mediante la regulación de los
cilindros hidráulicos del montaje se puede determinar con precisión
el contorno exterior del molde, mientras que mediante el repliegue
de dichos cilindros hidráulicos se puede reducir la dimensión
perimétrica del contorno del molde, para efectuar el desmoldeo de
las piezas estructurales que se conforman sobre el mismo.
El desbobinador de los hilos de fibra dispone de
una pluralidad de portabobinas, para el suministro de respectivos
hilos de fibra, los cuales salen a través de unos correspondientes
recorridos que incluyen una polea móvil asociada a un freno que
actúa sobre el giro de la bobina para asegurar la tensión de salida
del hilo, y otra polea móvil asociada a un cilindro gobernado por un
control automático, para mantener igual la tensión de todos los
hilos de fibra que se suministran desde las diferentes bobinas.
El impregnador de los hilos de fibra con resina
consta de un rodillo motorizado, sobre el cual se apoyan los hilos
de fibra en su recorrido hacia la máquina de formación de las piezas
estructurales, yendo dicho rodillo parcialmente sumergido en un
depósito de resina viscosa, de modo que con la resina que recoge en
su periferia el rodillo, impregna a los hilos de fibra. Con un
sistema "Doctor-blade" se regula la cantidad de
resina depositada en el rodillo, de manera que mediante la selección
de velocidad de giro del rodillo, aumenta o disminuye la cantidad de
resina que recogen los hilos de fibra, ya que la velocidad de los
mismos es constante.
El almacén dinámico consta de dos filas de
poleas de paso de un cordón que se forma a la salida del impregnador
con el conjunto de los hilos de fibra suministrados, yendo las
poleas de las dos filas de este almacén dinámico en una disposición
relativa al trasbolillo, y al menos una de las filas en montaje de
desplazamiento transversal respecto de la otra fila, permitiendo así
el enhebrado del cordón de hilos de fibra mediante paso directo por
entre las dos filas de poleas, de forma que mediante el
desplazamiento transversal de la fila móvil se obtiene un recorrido
sinusoidal del cordón, que permite mantener constante la tensión de
dicho cordón en su aplicación de construcción de las piezas
estructurales sobre el molde de formación.
El carro de aplicación de las mantas de fibra
consta por su parte de un portabobinas motorizado, desde el cual se
suministra la manta a aplicar pasando por rodillos conductores y de
presión, que controlan la tensión en distintos puntos del recorrido,
yendo al final un rodillo que presiona a la manta de material de
fibra contra la superficie de aplicación.
El procedimiento de formación de las piezas
estructurales según la invención, se desarrolla formando la cara
superior del contorno, mediante aplicación de un hilo o cordón de
hilos de fibra en extensión longitudinal sobre el molde de
formación, y formando las otras caras del contorno mediante
aplicación de mantas de fibra, las cuales están formadas por fibras
oblicuas a la dirección de la manta, con lo cual se obtiene una
estructura tubular en la que la cara formada con hilos de fibra
confiere a las piezas estructurales la resistencia necesaria contra
la flexión o pandeo, mientras que la formación de las otras caras
confiere la resistencia adecuada a los esfuerzos longitudinales y
transversales.
La aplicación del material de fibra de formación
de las piezas estructurales se realiza por capas sucesivas en las
distintas caras, disponiéndose la cara de aplicación en cada caso
hacia arriba, mediante giro del molde, y tras la aplicación de cada
capa en cada una de las caras, antes de girar el molde se efectúa un
atado envolvente sobre todo el contorno, mediante una luneta
provista con carretes suministradores de hilos o cintas que se
enrollan helicoidalmente sobre la pieza estructural en
formación.
Una vez terminada la aplicación de las capas
necesarias del material de formación, en las distintas caras de la
pieza estructural, el conjunto se somete a una presión externa,
mediante lunetas provistas de empujadores radiales hacia el
interior, estando prevista la disposición de unas conchas de cara
frontal plana y parte exterior abombada, que se colocan sobre las
caras de la pieza estructural, con un encintado envolvente de
plástico termoretráctil sobre las mismas, para hacer efectiva una
presión de compactación uniforme sobre toda la superficie exterior
de la pieza estructural, y en esa disposición la pieza estructural
se somete a una temperatura que en combinación con la presión
aplicada determina el curado del material de formación.
Después del curado del material de formación de
la pieza estructural, se procede al desmoldeado de la pieza formada,
para lo cual se retraen las placas del contorno del molde hacia el
interior, con lo que el conjunto del molde puede ser extraído
axialmente de la pieza estructural sin dificultad.
Con este procedimiento y la instalación
preconizada, se puede realizar por lo tanto, de manera práctica, la
formación de piezas estructurales moldeadas de composite,
permitiendo aprovechar las características de ligereza y resistencia
de dicho material en piezas estructurales de grandes dimensiones, y
por consiguiente las ventajas que en cuanto a transporte y
manipulación ofrecen las piezas estructurales así formadas.
La figura 1 muestra en perspectiva una
representación general de la instalación para construir piezas
estructurales de composite según la invención.
La figura 2 es una perspectiva de la máquina de
formación de las piezas estructurales en la instalación
preconizada.
La figura 3 es un detalle en perspectiva del
soporte fijo de sujeción del molde en la máquina de formación de las
piezas estructurales.
La figura 4 es un detalle en perspectiva, por la
parte inferior, del soporte móvil de sujeción del molde en la
máquina de formación de las piezas estructurales.
La figura 5 es una perspectiva en despiece
explosionado del conjunto componente del molde de
formación de las piezas estructurales según la invención.
formación de las piezas estructurales según la invención.
La figura 6 es una perspectiva del cabezal de
aplicación longitudinal de hilos de fibra para la formación de las
piezas estructurales según la invención.
La figura 7 es un esquema del conjunto funcional
del cabezal de aplicación de mantas de fibra para la formación de
las piezas estructurales según la invención.
La figura 8 es un esquema del mecanismo de corte
de dicho cabezal de aplicación de las mantas de fibra.
La figura 9 es un esquema del mecanismo de
impregnación del las mantas de fibra en dicho cabezal de
aplicación.
La figura 10 es una perspectiva del desbobinador
de hilos de fibra.
La figura 11 es un detalle en perspectiva, por
la parte frontal, de un grupo de desbobinado del desbobinador
anterior.
La figura 12 es un detalle en perspectiva, por
la parte posterior, del grupo de desbobinado anterior.
La figura 13 es un detalle en perspectiva del
paso de los hilos de fibra desde el desbobinador al impregnador.
La figura 14 es una perspectiva del impregnador
de los hilos de fibra con resina viscosa.
La figura 15 es una vista lateral de dicho
impregnador de los hilos de fibra.
La figura 16 es una perspectiva del almacén
dinámico del paso de alimentación del cordón de hilos de fibra a la
máquina de formación de las piezas estructurales.
La figura 17 es una perspectiva de la luneta de
atado envolvente de la pieza estructural en formación para sujetar
el material aplicado.
La figura 18 es una vista frontal de la luneta
de atado anterior en la función de trabajo.
La figura 19 es un detalle en perspectiva de la
disposición del frenado de un carrete de la luneta de atado.
La figura 20 es una vista frontal de la
actuación de presión externa sobre el material aplicado de una pieza
estructural formada según la invención.
El objeto de la invención se refiere a una
instalación y un procedimiento para la construcción de grandes
piezas estructurales de composite, mediante una realización que
permite la formación de dichas piezas estructurales en forma tubular
sobre un molde base interior sin problemas de desmoldeo.
La instalación consta de una máquina (1) que
dispone dos soportes enfrentados (2 y 3), a modo de punto y
contrapunto, entre los cuales se sujeta el molde (4) de formación de
las piezas estructurales a construir, yendo en dicha máquina (1)
además dos carros (5 y 6), mediante los cuales es susceptible la
aplicación de hilos de fibra y de mantas de fibra, respectivamente,
sobre el molde (4) de formación de las piezas estructurales.
En la parte inferior de la máquina (1) se
extienden unas guías longitudinales (7), sobre las que se incorpora
en montaje móvil uno (2) de los soporte de sujeción del molde (4) de
formación de las piezas estructurales, permitiendo así ajustar la
distancia entre los dos soportes (2 y 3) para la incorporación del
molde (4) que se utilice en cada caso.
En esa disposición, el montaje del soporte móvil
(2) sobre las guías (7) incluye un freno de bloqueo, formado por una
teja dentada (8) que es susceptible de encajar en engrane sobre una
cremallera (9), como se observa en la figura 4.
En la sujeción entre los soportes (2 y 3), el
molde (4) es susceptible de rotación, mediante una motorización de
accionamiento que actúa, preferentemente, en el soporte fijo (3),
permitiendo así situar cualquiera de las caras del contorno del
molde (4) hacia arriba, para la aplicación del material de formación
de las piezas estructurales.
En la parte superior de la máquina (1) se
extienden a su vez unas guías longitudinales (10), sobre las cuales
se incorporan en montaje de desplazamiento los carros (5 y 6), para
la aplicación del material de formación de las piezas estructurales
en toda la longitud del molde (4).
El carro (5) aplicador de hilos de fibra consta
de unas ruedas (11) de apoyo y desplazamiento sobre las guías (10),
incorporando un cabezal (12) que es susceptible de desplazamiento
sobre dicho carro (5) en el sentido transversal de la máquina (1),
mediante un motor-reductor (13) de accionamiento, y
que también es susceptible de desplazamiento vertical, por medio de
un juego de husillo-tuerca (14), mediante otro
motor-reductor (15).
Dicho cabezal (12) del carro (5), comporta un
ganchillo (no representado), por medio del cual se realiza la
extensión de un hilo o un cordón de hilos de fibra, suministrado
desde el exterior, en aplicación longitudinal sobre el molde (4),
mediante recorridos de ida y vuelta pasando por unos peines
extremos, combinando para ello el desplazamiento longitudinal del
carro (5) sobre las guías (10) y el desplazamiento transversal del
cabezal (12) sobre el propio carro (5), para cubrir toda la
superficie sobre una cara de la pieza estructural en formación,
mientras que el desplazamiento vertical del cabezal (12) permite
realizar la aplicación en sucesivas capas superpuestas.
Por delante de la máquina (1) se dispone un
conjunto suministrador de los hilos o cordón de hilos de fibra a
aplicar mediante el carro (5), comprendiendo dicho conjunto
suministrador inicialmente un desbobinador (16) formado por una
pluralidad de conjuntos desbobinadores de hilos de fibra (17), como
se observa en la figura 10.
Cada uno de los mencionados conjuntos
desbobinadores (figuras 11 y 12) comprende un portabobinas (18), en
el que se incorpora una bobina (19) suministradora de un hilo (17)
de fibra seca, el cual sale pasando por un rodillo estabilizador
(20) que facilita la salida, discurriendo luego por un recorrido de
vaivén que comprende una polea móvil (21) asociada a un mecanismo de
freno de cuerda (22), el cual actúa sobre el giro de la bobina (19)
para mantener la tensión de salida del hilo (17) constante, mientras
que otra polea móvil (23) de dicho recorrido de vaivén, va asociada
a un cilindro (24) gobernado por un control automático, mediante el
cual se establece una regulación para que la tensión de suministro
del hilo (17) sea igual a la de todos los hilos (17) que se
suministran desde los distintos grupos desbobinadores.
Como alternativa, el giro de la bobina (19)
puede ser controlado por un motor acoplado al eje de la misma, con
un regulador de control del giro de dicho motor, lo cual resulta una
solución efectiva de buen resultado para regular, mediante el
control del giro de la bobina (19), la tensión de salida del hilo
(17) desde la misma, pero esta solución tiene el inconveniente de
que su coste económico es elevado.
A continuación del desbobinador (16) va un
impregnador (25), formado por un rodillo (26) de gran diámetro,
sobre el cual apoyan separadamente en su recorrido de paso los hilos
de fibra (17) que se suministran desde el desbobinador (16), según
se observa en las figuras 13 a 15.
Dicho rodillo (26) va dotado de una motorización
propia de accionamiento giratorio, estando parcialmente sumergido en
un depósito (27) de resina viscosa, en el que va dispuesto un
control automático de nivel, de forma que al girar el rodillo (26)
arrastra una cantidad de resina adherida a su periferia, con la cual
impregna a los hilos de fibra (17).
Por delante del rodillo (26) va un rodillo
dosificador (28), el cual en función de su posición de aproximación
respecto del rodillo (26) determina la cantidad de resina que queda
adherida a éste, y para que la capa de resina resulte exacta según
se determine, la superficie del rodillo (26) se determina con un
acabado pulido a espejo, mientras que en relación con dicho rodillo
(26) se dispone en la parte posterior una rasqueta de limpieza, para
eliminar la resina sobrante que queda sobre él después de la
impregnación de los hilos de fibra (17).
Mediante la regulación de la velocidad giratoria
del mencionado rodillo (26), con su motorización, se determina
además la cantidad de impregnación de resina que se aplica a los
hilos de fibra (17), ya que éstos tienen una velocidad constante de
circulación, y por lo tanto, según que el rodillo (26) gire a mayor
o menor velocidad, la cantidad de resina que se aporta a los hilos
de fibra (17), será correspondientemente mayor o menor.
El rodillo (26) es hueco y su interior se halla
lleno de aceite, con medios calefactores que calientan dicho aceite,
el cual determina en la periferia del mencionado rodillo (26) una
temperatura que permite mantener constante la viscosidad de la
resina que es arrastrada por dicha periferia, facilitando así la
impregnación de los hilos de fibra (17).
En la salida del impregnador (25), los hilos de
fibra (17) impregnados con resina se juntan formando un cordón, que
es el que se suministra, como un solo hilo, hacia la máquina (1),
para la aplicación en la formación de las piezas estructurales a
construir.
El cordón formado por los hilos de fibra (17)
pasa, antes de llegar a la máquina (1) de formación de las piezas
estructurales, por un almacén dinámico (29), el cual, según se
observa en la figura 16, está formado por dos filas de poleas (30)
dispuestas al tresbolillo, de las cuales al menos una es susceptible
de desplazamiento transversal respecto de la otra.
De este modo, las dos filas de poleas (30) se
pueden situar de forma que el cordón de hilos de fibra (17) pueda
pasarse directamente por entre ellas a lo largo de todo el conjunto,
para luego, mediante el desplazamiento de la fila móvil, determinar
un recorrido sinusoidal del cordón de hilos de fibra (17), por entre
todas las poleas (3), de modo que mediante la aproximación y
separación de ambas filas de poleas, por medio de un control
automático, se puede establecer una regulación del suministro del
cordón, para que la tensión del mismo se mantenga constante.
El carro (6) aplicador de mantas de fibra, es
susceptible de desplazamientos a su vez, en dirección longitudinal
para la aplicación de mantas de fibra mediante el desplazamiento
longitudinal de dicho carro (6) sobre las guías (10) de la máquina
(1), mientras que mediante el desplazamiento vertical del cabezal de
dicho carro (6), se puede realizar dicha aplicación de las mantas de
fibra en capas superpuestas.
Para ello, el mencionado cabezal del carro (6)
comprende (figura 7) un portabobinas (31), que dispone de un
motor-reductor (32) de accionamiento giratorio, de
manera que en dicho portabobinas (31) se incorpora una bobina (33)
suministradora de una manta de fibra (34), la cual sale pasando por
unos rodillos conductores (35), de los que al menos uno va provisto
con células de carga que comandan el accionamiento giratorio del
motor-reductor (32), para mantener constante la
tensión de la manta de fibra (34) que se suministra. Este sistema
puede ser sustituido por un sistema de medición del diámetro de la
bobina (33) suministradora de la manta de fibra y un control del par
motor de desbobinado, para controlar la tensión de la manta.
En la zona de aplicación de la manta de fibra
(34), dicho cabezal del carro (6) comprende un rodillo (36),
mediante el cual se ejerce una presión de la manta de fibra (34)
sobre la superficie de aplicación, disponiendo para ello este
rodillo (36) de unos cilindros de empuje que actúan sobre los
extremos del mismo. También se pueden utilizar dos rodillos de
presión, montados sobre un balancín con control externo, de modo que
solo uno de los rodillos apoye sobre la superficie de aplicación,
pudiendo así depositarse la manta de fibra en las dos direcciones
(ida y vuelta) de desplazamiento del carro (6).
En el recorrido hacia la zona de aplicación la
manta de fibra (34) pasa por un mecanismo de corte (37), que permite
cortar la manta (34) en los extremos de las extensiones de
aplicación, y por unas unidades impregnadoras (38), mediante las que
se impregna la manta (34) con la resina necesaria para su
aplicación.
Por delante y por detrás de la zona en la que se
encuentran el mecanismo de corte (37) y las unidades impregnadoras
(38), van además unos juegos de rodillos enfrentados
(39-40), en los que un rodillo (39) va acoplado a un
cilindro (41) de empuje, mientras que el otro rodillo (40) dispone
de un motor (42) con control de velocidad, de manera que dichos
juegos de rodillos (39-40) permiten regular la
velocidad de la manta de fibra (34) en su circulación hacia la zona
de aplicación, estando previsto que el juego de rodillos
(39-40) situado en la posición más avanzada,
proporcione una velocidad ligeramente mayor que el juego de rodillos
(39-40) situado antes, con lo que se asegura la
tensión de la manta de fibra (34) en su recorrido de paso por la
zona del mecanismo de corte (37) y de las unidades impregnadoras
(38).
El mecanismo de corte (37) consta (figura 8) de
una cuchilla (43), que puede ser rotatoria o de movimiento
longitudinal, con la cual se puede interferir en el plano por el que
pasa la manta de fibra (34), para el corte de ésta, yendo por
delante y por detrás de la zona de corte unos elementos de bloqueo
de la manta (34), formados por unos tacos (44) acoplados a
correspondientes cilindros de empuje (45), para presionar a la manta
(34) contra unas correspondientes sufrideras (46). La cuchilla (43)
puede estar dotada de movimiento ultrasónico, para facilitar la
acción del corte.
Las unidades impregnadoras (38) constan por su
parte (figura 9) de unas cámaras provistas con boquillas (47)
orientadas hacia la zona por la que pasa la manta de fibra (34),
yendo dichas boquillas (47) conectadas a unos grupos de bombas (48 y
49), que suministran resina viscosa y catalizador, respectivamente,
para impregnar la manta de fibra (34) mediante proyección sobre ella
a través de las boquillas (47).
El molde (4) que se utiliza para la conformación
de las piezas estructurales, consta (figura 5) de un núcleo
resistente axial (50), alrededor del cual se disponen unas placas
(51) que forman las caras efectivas del molde (4), disponiéndose
dichas placas (51) distanciadas del núcleo (50) mediante cilindros
hidráulicos (52), mientras que en las aristas longitudinales de la
conformación del molde (4) las mencionadas placas (51) se unen
mediante unos cantos angulares (53), los cuales se fijan en el
montaje, respecto de las placas (51), mediante cinta adhesiva de
doble cara, estableciéndose luego el mantenimiento del conjunto
mediante una envoltura de plástico antiadherente.
Con ello se obtiene un molde resistente frente a
los esfuerzos radiales del exterior, sobre el cual puede realizarse
la conformación de las piezas estructurales a construir, mediante la
aplicación de material de composite, en forma de hilos (17) o de
mantas (34), sobre las caras externas del contorno, de forma que,
después de aplicado y curado dicho material de formación de la pieza
estructural, mediante el recogimiento de los cilindros (52) se
retraen las placas (51) hacia el interior, con lo que el molde (4)
se puede extraer axialmente de la pieza estructural formada.
La instalación se complementa con un horno
telescópico (54), el cual es susceptible de extenderse para cubrir
el molde (4) con el material de formación de las piezas
estructurales aplicado sobre él, con el fin de aplicar la
temperatura necesaria para el curado de dicho material de formación
de las piezas estructurales.
La formación de las piezas estructurales,
mediante el material de composite, sobre el molde (4) en la máquina
(1), se realiza de la manera siguiente:
La cara inferior de la pieza estructural se
forma mediante extensión longitudinal del cordón de hilos de fibra
(17) procedentes del desbobinador (16), extendiendo dicho cordón,
mediante el carro (5), en recorridos longitudinales de ida y vuelta,
pasando por sendos peines extremos de la máquina (1), y mediante la
formación así de sucesivas capas superpuestas de dicha aplicación;
mientras que las otras caras de la pieza estructural en formación se
realizan mediante extensiones longitudinales de mantas de fibra
(34), mediante el carro (6), formando igualmente sucesivas capas
superpuestas de dicha aplicación.
La formación de la pieza estructural de esa
manera, se efectúa aplicando el material de formación
correspondiente sobre cada una de las caras del contorno,
sucesivamente, con la cara de aplicación dispuesta en cada caso
hacia arriba, pasando de la posición de aplicación sobre cada cara,
a la posición de aplicación sobre la cara siguiente, mediante giro
del molde (4).
La aplicación del material se hace por sucesión
de las capas correspondientes sobre las distintas caras, de forma
que tras la aplicación de una capa en una cara, se aplica una
respectiva capa en la cara siguiente, previo giro del conjunto a la
posición necesaria, efectuándose un atado envolvente sobre el
conjunto de la pieza estructural en formación para sujetar el
material aplicado, antes de realizarse el giro del cambio de
posición.
Dicho atado envolvente de sujeción del material
de formación de la pieza estructural se realiza mediante una o más
lunetas (55), como la representada en la figura 17, que se disponen
en montaje de desplazamiento sobre las guías longitudinales (10) de
la máquina (1), comprendiendo cada una de estas lunetas (55) un
anillo giratorio (56) en el cual van incorporados unos carretes (57)
suministradores de hilo o cinta (58), de forma que al desplazarse la
luneta (55) a lo largo de las guías (10) de la máquina (1), al mismo
tiempo que gira el anillo (56), mediante los hilos o cintas (58) de
los carretes (57) se rodea a la pieza estructural en formación con
un atado que sujeta al material aplicado, permitiendo el giro de
cambio de posición sin que el material se caiga.
Los carretes (57) suministradores de los hilos o
cintas (58) de atado, disponen de un freno (59), cuya acción permite
mantener una tensión del hilo o cinta (58) correspondiente, para que
la presión del atado sea la adecuada.
Una vez completada la aplicación de capas del
material sobre las distintas caras de la pieza estructural en
formación, el conjunto se envuelve con un plástico termoretráctil, y
se somete a una presión exterior, mediante lunetas (60), como la
representada en la figura 20, que comprende un anillo giratorio
(61), en el que van dispuestos cilindros (62) de empuje radial hacia
el interior.
Con el fin de conseguir una presión uniforme en
toda la superficie de las caras de la pieza estructural formada,
para el curado del material en combinación de dicha presión con el
calentamiento mediante el horno (54), se prevé la disposición de
unas conchas (no representadas) de frente plano y cara exterior
abombada, sobre las caras de la pieza estructural formada,
recogiendo dichas conchas con una envoltura, a su vez, con plástico
retráctil, sobre el conjunto de la pieza estructural.
Claims (10)
1. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, particularmente
para la construcción de piezas estructurales de grandes dimensiones,
caracterizada porque comprende una máquina (1) en la que
entre sendos soportes (2 y 3), a modo de punto y contrapunto, se
dispone un molde (4) susceptible de ser girado para colocar
cualquiera de sus caras del contorno hacia arriba, sobre el cual es
susceptible la aplicación de hilos de fibra (17) y mantas de fibra
(34), mediante respectivos carros de aplicación (5 y 6) que van
incorporados en montaje de desplazamiento sobre guías longitudinales
(10) que se extienden a lo largo de la máquina (1); yendo por
delante de dicha máquina (1) un conjunto de alimentación de los
hilos de fibra (17) destinados para la aplicación en la formación de
las piezas estructurales, comprendiendo un desbobinador (16) de
suministro de hilos de fibra (17) secos, un impregnador (25) para
impregnar los hilos secos (17) con resina viscosa y un almacén
dinámico para mantener constante la tensión del suministro a la
aplicación; mientras que en la parte posterior la máquina (1) se
complementa con un horno telescópico (54), para aplicar la
temperatura de curado del material de formación de las piezas
estructurales.
2. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el molde (4)
destinado para la formación de las piezas estructurales sobre él,
consta de un núcleo resistente axial (50), alrededor del cual se
disponen placas (51) que determinan las caras laterales para la
aplicación del material de formación de las piezas estructurales,
estableciéndose dichas placas (51) distanciadas del núcleo (50)
mediante cilindros hidráulicos (52) susceptibles de retraimiento, y
unidas en las aristas longitudinales de la forma exterior del molde
mediante cantos angulares (53).
3. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el carro (5)
de aplicación de hilos de fibra (17), consta de un cabezal (12)
susceptible de desplazamiento transversal y vertical sobre el propio
carro (5), para la extensión de los hilos de fibra (17) o un cordón
formado con los mismos, en sentido longitudinal del molde (4),
incorporando dicho cabezal (12) un ganchillo para llevar al hilo o
cordón de hilos (17) en la extensión según recorridos de ida y
vuelta entre unos peines extremos de la máquina (1).
4. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el carro (6)
de aplicación de mantas de fibra (34), es desplazable
longitudinalmente y posee un cabezal que es susceptible de
desplazamiento vertical sobre él, comprendiendo dicho cabezal un
portabobinas (31) motorizado, desde el cual se suministra, a partir
de una bobina (33) una manta de fibra (34) que pasa por rodillos
conductores (35) y conjuntos de presión (39-40), que
controlan la tensión en distintos puntos del recorrido hacia un
rodillo de aplicación (16), yendo incluidos en el transcurso del
recorrido un mecanismo de corte de la manta de fibra (34) y unas
unidades (38) de impregnación con resina.
5. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el
desbobinador (16) de los hilos de fibra (17) consta de grupos de
desbobinado formados por un portabobinas (18), desde el que, a
partir de una respectiva bobina (19), el hilo de fibra (17)
correspondiente sale por un recorrido de idas y vueltas que incluye
una polea móvil (21) asociada a un freno de cuerda (22) que controla
el giro de la bobina (19), y otra polea móvil (23) asociada a un
cilindro de desplazamiento (24), que controla la tensión del hilo de
fibra (17) saliente.
6. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el
impregnador (25) de los hilos de fibra (17) consta de un rodillo
(26) que se halla parcialmente sumergido en un depósito (27) de
resina viscosa, estando dicho rodillo (26) dotado de una
motorización de giro propia que es susceptible de regulación en
velocidad, mientras que interiormente es hueco y se halla lleno de
aceite calefactado que permite mantener constante la viscosidad de
la resina que es arrastra por la superficie periférica en el giro,
la cual se aplica a los hilos de fibra (17) que pasan apoyando sobre
dicho rodillo (26) en su recorrido de circulación.
7. Instalación automatizada para construir
grandes piezas estructurales de material composite, de acuerdo con
la primera reivindicación, caracterizada porque el almacén
dinámico (29) consta de de dos filas de poleas (39) dispuestas al
tresbolillo, yendo al menos una de las filas en montaje de
desplazamiento transversal respecto de la otra fila, para el
enhebrado directo del hilo o cordón de hilos de fibra (17), en el
paso hacia la máquina (1), por entre ambas filas de poleas (39), y
la determinación posterior de un recorrido sinusoidal variable, para
regular la tensión del hilo o cordón de hilos de fibra (17),
mediante el desplazamiento trasversal de la fila móvil.
8. Procedimiento de fabricación de piezas
estructurales de composite con la instalación de la primera
reivindicación, caracterizado porque una de las caras del
contorno de la pieza estructural a formar se realiza mediante
aplicación de un hilo o cordón de hilos de fibra (17), mientras que
las otras caras del contorno de la pieza estructural se realizan
mediante aplicación de mantas de fibra (34), realizándose la
aplicación del material en sucesivas capas superpuestas, con
disposición en cada caso de la cara de aplicación hacia la parte
superior, girando la pieza estructural en formación para pasar de la
posición de aplicación sobre cada cara a la posición de aplicación
sobre la cara siguiente.
9. Procedimiento de fabricación de piezas
estructurales de composite, de acuerdo con la octava reivindicación,
caracterizado porque después de la aplicación de cada capa de
material sobre cada una de las caras de la pieza estructural en
formación, y antes de pasar a la posición de aplicación sobre la
cara siguiente, el conjunto de la pieza estructural se envuelve con
un atado de sujeción del material aplicado, realizándose el atado
mediante una o más lunetas (55) que son desplazables a lo largo de
la disposición de la pieza estructural en formación y que poseen un
anillo giratorio (56) provisto con carretes (57) suministradores de
hilos o cintas de atado.
10. Procedimiento de fabricación de piezas
estructurales de composite, de acuerdo con la octava reivindicación,
caracterizado porque, una vez terminada la aplicación del
material de formación, el conjunto de la pieza estructural formada
se somete a un presión externa, para el curado del material de
formación en combinación con la aplicación de calor, realizándose la
aplicación de la presión externa mediante lunetas (60) provistas con
cilindros (62) de empuje radial hacia el interior, estando prevista
la disposición de unas conchas exteriormente abombadas, para
determinar una presión uniforme sobre toda la superficie de las
caras de la pieza estructural.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200901262A ES2358580B2 (es) | 2009-05-21 | 2009-05-21 | Instalación automatizada para construir grandes piezas estructurales de material composite y procedimiento de construcción de piezas con dicha instalación. |
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| ES200901262A ES2358580B2 (es) | 2009-05-21 | 2009-05-21 | Instalación automatizada para construir grandes piezas estructurales de material composite y procedimiento de construcción de piezas con dicha instalación. |
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| Publication Number | Publication Date |
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| ES2358580A1 true ES2358580A1 (es) | 2011-05-11 |
| ES2358580B2 ES2358580B2 (es) | 2011-10-14 |
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| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2358580B2 (es) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2152780A1 (es) * | 1997-07-22 | 2001-02-01 | Tilobi S L | Procedimiento para la obtencion de perfiles de composite armados. |
| WO2002006037A1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-01-24 | Universidade Do Minho | Pultrusion head to produce long fibre reinforced thermoplastic matrix profiles |
| RU2210501C1 (ru) * | 2002-04-22 | 2003-08-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ГАЛЕН" | Способ изготовления длинномерных профильных изделий из композиционных материалов и устройство для его осуществления |
| CN201231568Y (zh) * | 2008-05-23 | 2009-05-06 | 深圳市海川实业股份有限公司 | 一种复合型材移动模具内热固化成型系统 |
-
2009
- 2009-05-21 ES ES200901262A patent/ES2358580B2/es not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| ES2358580B2 (es) | 2011-10-14 |
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