ES2551180A1

ES2551180A1 - Sistema, procedimiento de infusión de resina por vacío y pieza obtenida

Info

Publication number: ES2551180A1
Application number: ES201430695A
Authority: ES
Inventors: Jaime Juan Muñoz; José Antonio TORNERO GARCÍA; Nuria SALÁN BALLESTEROS
Original assignee: Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Current assignee: Universitat Politecnica de Catalunya UPC
Priority date: 2014-05-13
Filing date: 2014-05-13
Publication date: 2015-11-16
Anticipated expiration: 2034-05-13
Also published as: ES2551180B2

Abstract

Sistema y procedimiento de infusión de resina por vacío para la obtención de piezas elaboradas a partir de materiales compuestos, así como la pieza obtenida mediante dicho procedimiento, comprendiendo el sistema un par de diafragmas flexibles y vinculables entre sí tal que se define un espacio entre ambos diafragmas flexibles para la disposición de una preforma; comprendiendo adicionalmente unos medios de encapsulamiento dispuestos entre los diafragmas flexibles, en el que los medios de encapsulamiento comprenden una bolsa de vacío configurada para albergar una preforma, y unos medios de moldeo posicionados por debajo del diafragma flexible inferior o por encima del diafragma flexible superior y que comprenden un cuerpo de molde sobre una superficie de vacío, estando adaptada dicha superficie de vacío tal que se genera una cavidad sellada cuando se vincula a alguno de los diafragmas flexibles.

Description

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De forma ventajosa puede estar dispuesto por lo menos un marco intermedio entre los marcos extremos de los diafragmas flexibles superior e inferior, habiéndose provisto unos elementos de apriete entre el marco intermedio y los marcos extremos. Así se consigue una configuración del sistema más firme.

Los medios de encapsulamiento comprenden además un medio de distribución de la resina en el interior de la bolsa de vacío, estando el medio de distribución en conexión fluida con una preforma; preferentemente el medio de distribución presenta una lámina porosa. Los medios de encapsulamiento comprenden adicionalmente por lo menos una película de desmoldeo aplicable al contorno exterior de una preforma, entendiendo por contorno exterior las caras exteriores de la preforma. Gracias a estas características se consigue un sistema aplicable para la fabricación de piezas de dimensiones relativamente grandes, debido a que se consigue una infusión óptima de todas las fibras de la preforma con la resina proporcionada en los medios de encapsulamiento, sin la necesidad de utilizar piezas adicionales para generar cavidades interiores en el encapsulado. La infusión es óptima incluso para una preforma con una densidad de fibras elevada (contenido en fibra superior al 60% en volumen). Otra ventaja de utilizar medio de distribución es que permite emplear resinas “dopadas” con nano-partículas. Este tipo de resinas “dopadas” incrementan notablemente las propiedades mecánicas de las piezas finales y las conductividades eléctrica y térmica. La aplicación de este tipo de resinas en procesos de LCM sin la utilización de medio de distribución se ve limitada por la filtración de las nanopartículas durante la impregnación. La variación en el modo de impregnación generada por la presencia del medios de distribución evita que las nano-partículas se filtren en la preforma al no tener que recorrer grandes distancias a través de ella.

Además gracias a las películas de desmoldeo, se puede conseguir un desmoldeo más fácil de la pieza una vez conformada y un acabado superficial de baja rugosidad, parecido a acabados superficiales obtenidos tipo molde, o texturizado, facilitando uniones secundarias mediante adhesivos o la aplicación de una capa de pintura, según interese.

El sistema de infusión de resina por vacío puede comprender adicionalmente unas conducciones conectables a los puertos de entrada y de salida, atravesando dichas conducciones el marco intermedio.

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Ventajosamente, la superficie de vacío comprende una parrilla o similar y una plancha perforada entre dicha parrilla y el cuerpo de moldeo. Asi se consigue que los diafragmas elásticos, la preforma y los medios de encapsulado se adapten totalmente a la configuración externa del cuerpo de moldeo.

También es objeto de la presente solicitud un procedimiento de infusión de resina por vacío realizado con el sistema de infusión de resina descrito anteriormente, y aplicable sobre por lo menos una preforma, que comprende las etapas de:

a) posicionamiento de los medios de encapsulamiento entre los diafragmas flexibles; b) generación de vacío entre los diafragmas flexibles; c) evacuación de fluido gaseoso de los medios de encapsulamiento; d) introducción de resina en la bolsa de vacío a través del puerto de entrada e infusión de la preforma con la resina; e) posicionamiento de los medios de moldeo sobre cualquiera de los diafragmas flexibles; f) generación de vacío entre los diafragmas flexibles y los medios de moldeo.

Gracias a estas características se obtiene un procedimiento en el que piezas de doble curvatura se pueden fabricar partiendo de preforma montadas en plano y en el que no se requiere el drapeado manual de los tejidos utilizados en la preforma. La preforma se deposita en los medios de encapsulamiento y el conjunto se introduce entre los dos diafragmas elásticos, que mediante la generación de vacío permiten su conformado sobre la geometría deseada. Esta estrategia de fabricación reduce el tiempo de preparación necesario y mejora la repetitividad, con la consiguiente reducción en el coste de fabricación. El ensamblaje de la preforma en plano elimina el complejo trabajo de los operarios asociado típicamente con la fabricación de preformas tridimensionales, y reduce el tiempo de ciclo y dependencia de la calidad final de la pieza de la habilidad del operario. La automatización de la fabricación de apilados de tejidos de fibra seca en plano es notablemente más sencilla, que una posible automatización de la fabricación de preformas tridimensionales compuestas por un apilado de tejidos de fibra seca. Además el apilado de tejidos en evita el riesgo de un deslizamiento relativo entre las distintas capas de la preforma.

Otra ventaja del presente procedimiento reside en el hecho de que al reducir las distorsiones en los tejidos y la configuración plana de la preforma se favorece la

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invención, se puede prever un marco intermedio 3 solidario con alguno de los marcos extremos 21, 41.

Por comodidad en el montaje y la configuración de todo el conjunto es preferible que las ranuras 22, 42 se coloquen en el lateral más externo de los marcos extremos 21, 41 como se aprecia en las figuras adjuntas, aunque en principio la sujeción de los diafragmas flexibles superior 2 e inferior 4 se podría hacer con las ranuras 22, 42 en cualquier otro lateral del marco extremo 21, 41.

La presión de los tubos 23, 43 inflables debe ser la suficiente para garantizar el pinzado/sujeción. Presiones relativamente muy elevadas no son necesarias (por ejemplo 1-2atm).

El marco intermedio 3 puede estar formado por un contorno 33 cerrado interior a base de pletinas soldadas, reforzadas exteriormente con un perfil de refuerzo 34 para aumentar la resistencia a flexión del marco intermedio 3. Un perfil de refuerzo 34 en forma de ‘U’ además facilita el paso a través del marco intermedio de todo el conjunto de conexiones que puedan ser necesarias (por ejemplo tubos flexibles, tomas de vacío y sensores de temperatura).

En este nuevo sistema, el espacio que se genera entre diafragmas flexibles 2, 4, se crea gracias a la deformación de los diafragmas flexibles 2, 4 sobre los cantos del contorno 33 cerrado (figura 2), consiguiéndose un sellado perimetral sobre el propio canto del contorno 33. La altura de este espacio es como mínimo la altura del perfil de refuerzo 34 en ‘U’ para permitir el paso de las posibles conexiones, más las distancias de deformación necesarias en los marcos extremos 21, 41 para garantizar el sellado inicial.

El sistema de infusión 1 además permite el tensado de los diafragmas flexibles 2, 4 cuando se ensamblan los marcos extremos 21, 41 con el marco intermedio 3. Esta circunstancia junto con el fácil montaje/desmontaje de los diafragmas flexibles 2, 4 permite compensar el efecto Mullins, que sufren materiales como la silicona bajo sucesivos ciclos de deformación.

Al extraer el aire en el espacio entre los diafragmas flexibles 2, 4, la propia deformación de los diafragmas flexibles 2, 4 favorece el sellado perimetral sobre los marcos extremos 21, 41, aumentando la fiabilidad de la estanqueidad.

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Como se aprecia en la figura 11, los medios de encapsulamiento 6 comprenden además un medio de distribución 65 de la resina en el interior de la bolsa de vacío 61, estando el medio de distribución 65 en conexión fluida con la preforma 5; un ejemplo preferido de medio de distribución 65 puede ser una lámina porosa que permita la distribución óptima de la resina por toda la preforma 5. Adicionalmente el medio de distribución 65 podría incluir canales de distribución, como tuberías en espiral (polietileno o nylon), canales en omega (vinilo o silicona) o cintas tejidas especiales de poliéster (no representados); permitiendo diferentes configuraciones en la distribución de resina como lineal, radial o circunferencial. Si es necesario, mallas tejidas de punto de alta drapeabilidad ser pueden usar como medio de distribución 65 en vez de las mallas extruidas.

Esta bolsa de vacío 61 puede cerrarse de forma estanca una vez se ha introducido la correspondiente preforma 5, por ejemplo mediante la aplicación de masilla 66 aunque será obvio utilizar cualquier otro medio que permita un cierre estanco como por ejemplo mediante termo-sellado, dependiendo del material de la bolsa de vacío 61. Los medios de encapsulamiento 6 están completamente sellados, accesible solo a través de los puertos de entrada 62 y de salida 63.

Para facilitar la operación de desmoldeo e incluso para dotar a la pieza final obtenida (no representada) por el procedimiento, de un acabado superficial predeterminado, los medios de encapsulamiento 6 pueden comprender además una película de desmoldeo 64 aplicable al contorno exterior de la preforma 5, entendiendo por contorno exterior las caras exteriores de la preforma. La película de desmoldeo 64 que esté en contacto con el medio de distribución 65 deberá ser porosa o estar perforada para permitir el paso de resina del medio de distribución 65 a la preforma 5.

El presente sistema de infusión 1 comprende adicionalmente unas conducciones 81, 82 conectables a los puertos de entrada 62 y de salida 63, atravesando dichas conducciones 81, 82 el marco intermedio 3 a través de sendas aberturas 32. Será obvio para el experto que se podrán disponer de tantas conducciones 81, 82 y aberturas 32 como sean necesarias dependiendo de las necesidades particulares de cada caso, ya que se estudiará el emplazamiento y la cantidad de conducciones 81, 82 para el paso de fluidos.

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Claims

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e) posicionamiento de los medios de moldeo (7) sobre cualquiera de los diafragmas flexibles superior e inferior (2, 4); f) generación de vacío entre los diafragmas flexibles superior e inferior (2, 4) y los medios de moldeo (7).

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13. Procedimiento de infusión de resina por vacío según la reivindicación 12, realizado con el sistema de infusión (1) de resina según cualquiera de las reivindicaciones 4-11 caracterizado por el hecho de que entre las etapas a) y b) se infla el tubo (23, 43).

10 14. Procedimiento de infusión de resina por vacío según cualquiera de las reivindicaciones 12-13, realizado con el sistema de infusión (1) de resina según cualquiera de las reivindicaciones 1-11 caracterizado por el hecho de que entre las etapas d) y e) se realiza un sangrado de la resina contenida en los medios de encapsulamiento (6).

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15. Pieza obtenida a partir del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 11-14.