ES2556504T3 - Procedimiento para la producción de una preforma para materiales combinados de fibras - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la producción de una preforma plana tridimensional para un elemento constructivo a partir de un material compuesto de fibras, con las siguientes etapas: configuración de una preforma mediante el tendido (S3) de un haz (30) de fibras a base de fibras secas sobre un soporte (40) tridimensional de la pieza a trabajar para la configuración de capas de fibras (33) para la preforma tridimensional y empaquetamiento estanco al aire de la preforma entre una primera capa (70, 71) en un lado de una preforma plana y una segunda capa (70, 71) de un segundo lado, opuesto al primer lado, de la preforma plana y hacer el vacío del espacio intermedio entre las capas, en el que las capas de fibras son fijadas en forma mediante el empaquetamiento, en el que durante la configuración de la preforma se tiende/tienden una o varias terceras capas (70, 71) entre una o varias de las capas de fibras (30, 33), y en el que la primera capa (70, 71) y la segunda capa (70, 71) y la o las terceras capas son películas de resina termoplásticas y/o durómeras o láminas termoplásticas y/o durómeras.

Description

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DESCRIPCION

Procedimiento para la produccion de una preforma para materiales combinados de fibras

La presente invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de preformas de elementos constructivos a partir de fibras.

Materiales combinados de fibras se emplean frecuentemente en construcciones ligeras debido a sus propiedades materiales. Para la elaboracion de elementos constructivos de materiales combinados de fibras existe una multiplicidad de diferentes procedimientos de elaboracion, que se diferencian, sobre todo, en los productos semiacabados manufacturados (modelos de materias primas prefabricados). En el campo de los materiales combinados de fibras se diferencia, en general, entre productos semiacabados previamente impregnados de resina, tambien llamados “prepreg”, derivado de “preimpregnado”, y productos semiacabados secos. El material de partida para ambos tipos de productos semiacabados para materiales combinados de fibras se llama tambien “rovings”. Un “roving” es un hilo, que se compone de una multiplicidad de filamentos del material de la fibra, que se podna denominar como las propias fibras. Para materiales combinados de fibras, se utilizan preferiblemente fibras de carbono, tambien llamadas fibras de carbon, fibras de vidrio, fibras de aramida, etc. Dicho “roving” puede estar compuesto de algunos filamentos, por ejemplo, de 8 o 10 filamentos, hasta de, por ejemplo, 50.000 filamentos o mas. En esta solicitud, el concepto de fibra designa un “roving”, excepto cuando se hace expresamente referencia a filamentos individuales.

Los llamados “prepregs” pueden elaborarse de diferentes tipos y maneras. Por ejemplo, pueden impregnarse productos semiacabados de fibras secos con una resina duromera, que a temperatura ambiente presentan una consistencia pegajosa, muy viscosa. Tambien existen productos semiacabados de fibras que estan impregnados de una matriz de resina de un plastico termoplastico. Ambas formas se designan en el marco de esta solicitud como “prepregs”.

Estos productos semiacabados pueden presentarse como fibras unidireccionales, la mayona paralelas, tambien llamadas “prepregs UD”, o tambien llamados “prepreg tejido”.

Tambien hay diversas formas de los productos semiacabados secos en el estado actual de la tecnica. Un tipo importante de productos semiacabados secos es, junto a los tejidos, el de las mallas, que constan, por lo general, como mallas multiaxiales (MAG) de varias capas superpuestas de fibras con diferentes orientaciones, que se mantienen unidas, por ejemplo, por cosido o mediante un adhesivo llamado aglutinante. Se pueden fabricar mallas multiaxiales unidireccionales (UD), biaxiales, por ejemplo, de dos capas, triaxiales, por ejemplo, de tres capas, con cuatro ejes, por ejemplo, de cuatro capas y asf sucesivamente, es decir, con el correspondiente numero de diversas capas orientadas de forma diferente. Otros productos semiacabados secos son generos de punto, trenzados, generos de trama, textiles de banda estrecha y “rovings”. Los “rovings” representan el material de partida para todos los productos semiacabados. El material combinado de fibras para un elemento constructivo compuesto de fibras presenta siempre los dos componentes fibra reforzante y matriz (resina). Los dos componentes fibra reforzante y matriz (resina) deben reunirse conjuntamente en los procesos de fabricacion.

En el caso de los “prepregs”, es decir, de los productos semiacabados con revestimientos duromeros y termoplasticos, impregnaciones, etc., las fibras reforzantes y la matriz quedan en forma ya mezclada. En el caso de los “prepregs”, la matriz se endurece, tras las etapas de elaboracion conformantes que dan lugar a la deseada geometna del elemento constructivo, en un autoclave bajo temperatura y/o presion.

En el caso de las llamadas preformas (“preforming”), se elabora una preforma (“preform”) utilizando productos semiacabados secos con la geometna deseada del elemento constructivo. La impregnacion con, por ejemplo, la resina duromera se lleva a cabo despues, mediante un proceso de inyeccion o un procedimiento de infusion. Al mismo tiempo, se comprime la resina bajo sobrepresion en el producto semiacabado seco con la geometna del elemento constructivo o se infiltra utilizando depresion en el producto semiacabado, que se encuentra en la geometna del elemento constructivo.

Se pueden diferenciar, pues, en el estado actual de la tecnica, tres procedimientos de elaboracion habituales para elementos constructivos tridimensionales de materiales combinados de fibras. En primer lugar, el preformado (“preforming”), en el cual se construye una preforma del elemento constructivo (“preform”) por capas a base de recortes de tejido y/o de mallas multiaxiales y, seguidamente, se impregna de resina en un molde y se endurece. En segundo lugar, la elaboracion del elemento constructivo a base de recortes de “prepreg”, que se disponen por capas en un molde, y posteriormente se endurecen. En tercer lugar, el procedimiento de tendido de fibras, en el que se tienden una o varias fibras, por ejemplo, de forma automatica sobre un molde. Ademas, se pueden utilizar fibras “prepreg”, tal como se muestra en el documento US 5.645.677 (corresponde al EP 0 626 252 A). En el procedimiento de tendido de fibras, tambien se conoce utilizar “rovings” secos. Una fijacion continua de las fibras sobre el molde tiene lugar ademas bien sea con ayuda de aglutinantes o bien se impregnan las fibras directamente de resina antes del tendido en el cabezal de tendido, tal como se ha revelado en el documento US 2009/0229760 A1.

A partir del documento WO 2009/124724 A1, se conoce un procedimiento para elaborar un elemento constructivo

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FVW/FVK de “rovings” con un util de moldeo y un util de moldeo para llevar a cabo el procedimiento, en el que se implanta un “roving” en la superficie del molde de un util de moldeo tendiendo el “roving” mediante un dispositivo de aplicacion bajo traccion entre dispositivos de reenvfo con orientaciones prefijadas. A partir del documento DE 30 03 666 A1 se conocen una malla para elaborar un refuerzo en elementos constructivos, consistentes basicamente en superficies, y un dispositivo para elaborarla, en el que se deposita un “roving” en una superficie, configurada basicamente en forma de placa, y se reenvfa mediante un elemento de reenvfo de hilos configurado como espiga, perno o similar. A partir del documento EP 1 584 462 A2, se conoce un procedimiento de elaboracion de una preforma para una pieza estructural de un avion hecha de material combinado, en el que se tiende un “roving” en un plano bidimensional y se fija entre el punto de partida y el punto final mediante cosido, y se obtiene la forma tridimensional de un elemento constructivo por medio de una etapa de conformacion intercalada posteriormente. A partir del documento DE 10 2008 019 147 A1 se conoce un procedimiento para elaborar preformas de fibras para elementos constructivos de material combinado, en el que se tienden “rovings” de fibras secos sobre un contorno geometrico, donde los “rovings” de fibras secos se proveen de un aglutinante como un aglutinante termoplastico, en una etapa del procedimiento anterior al tendido, y se combinan con la superficie del contorno o bien con “rovings” de fibras ya tendidos, activando el aglutinante. Seguidamente, se separan los “rovings” de fibras mediante una unidad separadora. El documento DE 100 05 202 A1 revela la elaboracion de productos semiacabados estructurales de refuerzo para materiales combinados de fibras, en los que se troquelan o se cortan las preformas.

Todos estos procedimientos no son satisfactorios desde el punto de vista de la elaboracion de elementos constructivos de materiales combinados de fibras. Hay diferentes inconvenientes como, por ejemplo, gran proporcion de recortes de productos semiacabados originales y/o elevadas proporciones de trabajo manual y/o bajas velocidades de produccion al automatizar y/o problemas con la impregnacion de la matriz.

A partir del documento EP 0 415 870 A2 se conoce un procedimiento para la formacion de una preforma plana tridimensional para un elemento constructivo a partir de un material combinado de fibras mediante RTM, en el que una preforma de tejido seca presenta una pluralidad de recortes de tejido que son cortados en las formas bidimensionales deseadas y son apilados uno sobre otro para formar un espesor deseado de la preforma. Esta preforma de tejido seca se lleva a la forma tridimensional deseada de una manera no descrita con mayor detalle antes de ser colocada entre una capa de cubierta superior y una inferior, que estan provistas de conexiones para la infusion de RTM.

A partir del documento DE 41 15 831 A1 se conoce un procedimiento para la produccion continua de materiales compuestos, en el que una pila de estructuras de fibras de refuerzo y material termoplastico es aportada de forma continua a una manguera estratificada en la que se ha hecho el vado de una prensa.

Es, por ello, una mision de la invencion proporcionar una tecnica mejorada para elaborar preformas tridimensionales para elementos constructivos de materiales combinados de fibras.

Esa mision se resuelve mediante un procedimiento segun la reivindicacion 1.

Se dan perfeccionamientos de la invencion en las reivindicaciones subordinadas.

Otras caractensticas y utilidades se obtienen de la descripcion de ejemplos de realizacion con ayuda de las figuras. En las figuras se muestra:

Figura 1 una vista en perspectiva de un soporte de piezas a trabajar y de un robot con cabezal de tendido de

una primera forma de realizacion de la invencion;

Figura 2 en (a), una vista de un soporte de pieza a trabajar y en (b), (c) y (d), con capas de fibras tendidas;

Figura 3 en (a), un soporte de pieza a trabajar con fibras tendidas por encima sin fijacion intermedia, y en

(b), y (c), un soporte de pieza a trabajar con fibras tendidas por encima con zonas de fijacion intermedia segun formas de realizacion de la invencion;

Figura 4 en vistas en seccion transversal, formas de realizacion de soportes de piezas a trabajar con zonas

de fijacion intermedia, en (a), con zonas intermedias de aspiracion y en (b), con zona de fijacion intermedia mediante clavos;

Figura 5 una vista en seccion transversal por secciones de una forma de realizacion de un soporte de pieza

a trabajar con una zona de fijacion marginal por congelacion;

Figura 6 formas de realizacion de zonas de fijacion marginal de un soporte de pieza a trabajar en (a), como

zona de fijacion marginal con enclavamiento mecanico (no se muestra la cinematica del mecanismo de enclavamiento) y en (b), como zona de fijacion marginal por ganchos;

Figura 7 formas de realizacion de zonas de fijacion marginal de un soporte de pieza a trabajar en (a), como

zona de fijacion marginal con clavos y en (b), como zona de fijacion marginal con ganchos;

Figura 8 vistas en seccion transversal del tendido, el fijado marginal y el recorte de fibras en (a), con la

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Figura 9 formas Figura 10

Figura 11 Figura 12

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Figura 17 Figura 18 Figura 19

aplicacion de adhesivo integrada en el cabezal de tendido, y en (b), con la aplicacion de adhesivo externa para la fijacion marginal:

de realizacion de mecanismos de recorte de fibras;

vistas esquematicas de distintas formas de realizacion para llevar a cabo el movimiento relativo del cabezal de tendido y el soporte de la pieza a trabajar;

una vista esquematica explicativa de la alimentacion de fibras;

una primera forma de realizacion de una cadena energetica modificada para la conduccion de fibras en (a), en una vista en seccion y en (b), en una vista en perspectiva parcialmente abierta por corte;

una segunda forma de realizacion de una cadena energetica modificada para la conduccion de fibras en (a), en una vista en seccion y en (b), en una vista en perspectiva parcialmente abierta por corte;

representaciones esquematicas vistas en seccion transversal de una forma de realizacion de un dispositivo de transferencia, que muestra de (a) a (c) la retirada de la pieza a trabajar del soporte de la pieza a trabajar por medio de un mecanismo de transferencia;

representaciones esquematicas vistas en seccion transversal de una segunda forma de realizacion de un mecanismo de transferencia, que muestra de (a) a (d) la retirada de la preforma del soporte de la pieza a trabajar por medio de un mecanismo de transferencia;

representaciones esquematicas vistas en seccion transversal de una tercera forma de realizacion y de (a) a (d) el curso de la retirada de la preforma del soporte de la pieza a trabajar por medio de un mecanismo de transferencia;

una representacion esquematica de una estabilizacion por vacfo de una preforma y la aplicacion de pelfculas de resina segun una forma de realizacion de la invencion;

una representacion del curso de un procedimiento de elaboracion segun una forma de realizacion de la invencion; y

una representacion esquematica de una forma de realizacion de una tecnica para producir intersticios en “rovings’Vfibras de un haz de fibras.

En primer lugar, se hacen algunas aclaraciones generales para los dispositivos y procedimientos ensenados, antes de que se describan formas de realizacion espedficas.

Con los dispositivos y procedimientos ensenados es posible tender fibras (“rovings”) secas en un haz de fibras sobre un soporte de pieza a trabajar. Las fibras secas se fijan en una zona marginal (fijacion marginal), prevista para ello, del soporte de la pieza a trabajar y, en funcion de la geometna tridimensional de la preforma a elaborar, se realiza una fijacion intermedia, dado el caso, en determinadas zonas de fijacion intermedia.

Esto da lugar a que, por un lado, se puedan utilizar fibras secas de precios economicos para la construccion de la preforma tridimensional y, por otro, se puedan conseguir elevadas velocidades de avance, debido a l tendido de fibras secas.

Se ensenan diferentes dispositivos en el procedimiento de la fijacion marginal y de la fijacion intermedia, que se pueden elegir en funcion de la configuracion tridimensional de la preforma a construir.

Para que se puedan aprovechar ventajosamente las ventajas del tendido de fibras secas, se proporcionan otras diversas ensenanzas para suministrar, transportar, recortar las fibras, que en combinacion con el tendido de fibras secas y/o de la fijacion marginal y/o de la fijacion intermedia por secciones despliega su accion combinatoria. Ademas, se puede reducir, por ejemplo, con pequeno gasto mecanico o de tecnica de regulacion, la traccion sobre las fibras secas tendidas durante el proceso de tendido. Se acentua expresamente que se ensenan los distintos componentes, unidades, etapas de proceso publicados tanto en la combinacion como tambien separadamente unos de otros, y precisamente tanto con objeto de la publicacion en general como tambien de la publicacion de invenciones separadamente reivindicadas. Esto significa que, por ejemplo, se puede reivindicar la publicacion, que se refiere al corte sin desgaste de las fibras, tanto en combinacion como tambien individualmente y/o separadamente de las restantes ensenanzas como la conduccion de fibras sobre cadenas energeticas modificadas o la deposicion en seco de las fibras.

La figura 1 muestra un robot 10, en el que se ha fijado un cabezal 20 de tendido. Un soporte 40 de la pieza a trabajar esta sujeto en una montura 15 para el soporte de la pieza a trabajar. En la figura 1, se muestra esquematicamente que se ha realizado el cabezal 20 de tendido para tender un haz 30 de fibras sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar. En la figura 1, se han mostrado unicamente cuatro fibras en el haz 30 de fibras, que son tendidas

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simultaneamente. El haz 30 de fibras puede presentar una multiplicidad de fibras, con n = 2, 3,..., prefiriendose de momento n = 8 o n= 16 o n = 32.

La disposicion sirve para formar una preforma tridimensional para un elemento constructivo de un material combinado de fibras con una estructura (MAFA) fibrilar de multiples capas, multiaxial similar a una malla (MAG) multiaxial.

Tal como se ha mostrado en la figura 2a), el soporte 40 de la pieza a trabajar presenta, para ello, una zona 41 de molde de la pieza a trabajar y una zona 42 de fijacion marginal. La zona 41 de molde de la pieza a trabajar corresponde a la figura tridimensional deseada de la preforma. La zona 42 de fijacion marginal sirve para fijar las fibras 33 secas tendidas en la zona marginal del soporte 40 de la pieza a trabajar, tal como se explicara aun mas exactamente a continuacion.

En la figura 2b) se ha mostrado el soporte de la pieza a trabajar con una primera capa 31a de fibras, que se ha tendido sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar con una primera orientacion (= orientacion axial). Tal como se ha indicado en la figura 2b), la capa 31a de fibras se compone de fibras 33 (“rovings”), que se tendieron en esa direccion axial. En la figura 2c) se muestra el mismo soporte 40 de la pieza a trabajar, sobre el cual se ha tendido una segunda capa 32b de fibras sobre la primera capa 31a de fibras. Las fibras de la segunda capa 31b de fibras tienen una orientacion de - 45° con respecto a la orientacion de la primera capa 31a de fibras. En la figura 2d), se ha mostrado como se ha tendido una tercera capa 31c de fibras sobre la segunda capa 31b de fibras, habiendose tendido dicha capa 31c solo en una parte del soporte 40 de la pieza a trabajar. La tercera capa 31c de fibras tiene una orientacion de + 45° con respecto a la primera capa 31a de fibras y, por consiguiente, de 90° con respecto a la segunda 31b capa de fibras. Las tres capas 31a a 31c forman una estructura 31 (MAFA) fibrilar, multicapa, multiaxial.

Tal como ya se explico, se tienden las capas 33 secas sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar. En el soporte de la pieza a trabajar mostrado en la figura 2 resulta que se podna dar lugar a dificultades por su pronunciada redondez. Algo parecido podna suceder en una situacion como la que se muestra en la figura 3a. Se muestra allt un soporte 40 de pieza a trabajar, cuya configuracion corresponde basicamente a un cilindro circular seccionado en direccion axial por el centro. Al tender fibras secas, que se fijaron exclusivamente en la zona marginal en el soporte 40 de la pieza a trabajar, se podna dar lugar a un resbalamiento de las fibras, tal como se muestra en la figura 3a).

Por ello, se realiza en tales puntos cnticos una fijacion intermedia de las fibras secas tendidas. Un ejemplo de una fijacion intermedia semejante se ha mostrado esquematicamente en la figura 3b). En la figura 3c), se ha mostrado un soporte 40 de pieza a trabajar en una vista en planta desde arriba, que se ha conformado como el soporte de pieza a trabajar de la figura 3a), pero que presenta un resalto elevado en su cara superior, alrededor del cual se tienden las fibras 33. Tal como resulta sin mas de la figura 3c), debena realizarse en dicha zona una fijacion intermedia de las fibras secas tendidas.

En la figura 4 se muestran primeras formas de realizacion para la prevision de tales zonas de fijacion intermedia. En la figura 4a) se ha mostrado esquematicamente una vista en seccion transversal de un soporte 40 de pieza a trabajar, que presenta un espacio 40h interior hueco. El espacio 40h interior hueco puede conectarse por medio de una conexion 40p de bomba con una bomba. En la pared 40w, sobre la que se han de tender las fibras 33, se han practicado orificios 401 de paso. El espacio 40h interior se mantiene a una presion pi, que es menor que la presion pu ambiental, mediante conexion a una bomba correspondiente. Con ello, se forma en la cara exterior de la pared 40w una depresion o bien un efecto aspiracion de modo que se fijen de modo intermedio las fibras 33 tendidas en esa zona de fijacion marginal, que se ha configurado como una zona 43c de depresion/aspiracion. En la figura 4b) se ha mostrado otra forma de realizacion de una zona 43 de fijacion intermedia, que se ha configurado como zona 43d de clavos. En esa zona de clavos, se encuentran clavos 43n en la cara exterior de la pared 43w mediante los cuales se fijan de modo intermedio las fibras 33.

Asimismo, son posibles otras configuraciones de las zonas de fijacion intermedia, por ejemplo, como zonas para aplicacion de un adhesivo o para prever ganchos o para la adhesion por congelacion de las fibras.

Posibilidades de fijacion correspondientes tambien son factibles para la zona 42 de fijacion marginal. En la figura 5, se ha mostrado una vista en seccion transversal parcial de una pared 40w en la zona 41 de la pieza a trabajar. A continuacion de la zona 41 de la pieza a trabajar, se ha configurado la zona 42 de fijacion marginal. Se mantiene esta a una temperatura, que sea sensiblemente inferior al punto de congelacion de un medio de fijacion (por ejemplo, agua). Sensiblemente inferior significa aqrn diferencias de temperatura de 10K y mayores, en el caso del agua unos 30K. El enfriamiento de la zona de fijacion puede realizarse, por ejemplo, por el flujo pasante de un medio refrigerante lfquido fno a traves de canales de refrigeracion en la zona de fijacion. En este caso, entran en cuestion medios de enfriamiento y refrigeracion utilizados en instalaciones de refrigeracion habituales de identicas zonas de temperatura.

Mediante una tobera 48 de pulverizacion, se roda el medio de fijacion licuado de baja viscosidad en la zona 42 de fijacion marginal en la que se han de fijar las fibras 33. Debido a la gran diferencia de temperatura, se congela instantaneamente el medio de fijacion y, por ello, se fija por congelacion la fibra 33 a fijar en la zona 43b de

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congelacion. Este metodo de fijacion es tambien, por supuesto, como ya se describio anteriormente, aplicable a la fijacion intermedia. Medios de fijacion, que no sean de baja viscosidad a la temperature ambiente, se han de suministrar calientes a la tobera de pulverizacion.

En la figura 6a) se ha mostrado una fijacion marginal de fibras 33 por medio de una sujecion mecanica. En la zona 42 de fijacion marginal, se han previsto ademas elementos 42h de sujecion, que aplican una fuerza de sujecion perpendicularmente a la zona de fijacion marginal y asf sujetan las fibras 33. La fuerza de sujecion puede aplicarse ademas por medio de una cinematica accionada neumatica, electrica o hidraulicamente o, por ejemplo, tambien utilizando elementos de sujecion magneticos que atraen en la zona 42 de fijacion marginal.

Cuando se utilizan elementos de sujecion magnetica, se retiran antes de tender el haz de fibras por medio de un elemento ya sea del cabezal de tendido, del soporte de la pieza a trabajar o de otro sistema de manipulacion (por ejemplo, un robot) y despues de que se haya colocado el haz de fibras en la zona de sujecion se vuelven a instalar. Alternativamente, podnan preverse, por ejemplo, electroimanes excitables en la zona marginal.

En el sistema de sujecion mecanico mostrado en la figura 6a) se utilizan, para ello, dos filas de elementos 42h de sujecion, que discurren a una distancia de modo sensiblemente paralelo entre sf a lo largo de la zona 42 de fijacion marginal.

En la figura 6b) se muestra una forma de realizacion alternativa de un sistema de sujecion mecanico para la zona de fijacion marginal. En el mismo se utilizan dos filas de ganchos 42k de enclavamiento. Los ganchos de enclavamiento pueden empujarse hacia arriba, lo cual no se ha mostrado, a partir del plano de la zona de fijacion marginal y girarse, al mismo tiempo, de modo que las fibras 33 se tiendan en seco y luego se fijen solidamente por torsion y traccion hacia abajo de los ganchos 42k. El estado fijado solidamente se ha mostrado en la figura 6b).

En la figura 7a se ha mostrado una forma de realizacion de la zona 42 de fijacion marginal, en la que sobresalen clavos 42n de la zona 42 de fijacion marginal. En la figura 7b) se ha mostrado nuevamente una zona de fijacion marginal, en la que se utilizan ganchos 42k para la fijacion marginal.

En la figura 6 se muestra la utilizacion de la zona de fijacion marginal de tal modo que se recortan las fibras 33 tras la fijacion marginal. En la figura 7, por el contrario, se muestra la utilizacion de las formas de realizacion de las zonas de fijacion marginal de tal modo que las fibras, tras la fijacion marginal, no se recortan, sino que se continua la muestra de tendido del haz de fibras en este lugar sin recortar las fibras.

En la figura 8 se ha mostrado esquematicamente como se mantiene, utilizando el soporte 40 de la pieza a trabajar y el cabezal 20 de tendido, una fijacion marginal por medio de adhesivo KS en la zona 42 de fijacion marginal. En la figura 8a) se ha mostrado el curso de arriba a abajo con un cabezal 20 de tendido con tobera 22 de adhesivo incorporada. El haz 30 de fibras suministrado desde arriba a la derecha al cabezal 20 de tendido se tiende por medio de un cilindro 23 de apriete/reenvfo sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar. Con ello, se tienden las fibras 33 secas del haz 30 de fibras, primero sobre la zona 41 del molde de la pieza a trabajar. El cabezal 20 de tendido presenta un mecanismo 21 de corte integrado, con el que se pueden recortar las fibras 33 del haz 30 de fibras. Los detalles de tales mecanismos de corte se explicaran mas adelante.

En la figura 8a se muestra esquematicamente en la segunda vista una posicion, en la que la longitud de las fibras se corresponde desde el punto de tendido actual, sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar, hasta el mecanismo de corte de la longitud de tendido aun restante hasta el extremo de la zona 42 de fijacion marginal. En esa posicion, se recortan primero las fibras 33 del haz 20 de fibras accionando el mecanismo 21 de corte, tal como se ha indicado esquematicamente por la flecha. En el extremo correspondiente de la fibra, se aplica una longitud adecuada de adhesivo KS, por medio de la tobera 22 de adhesivo integrada, de tal modo que, tras continuar la marcha del cabezal 20 de tendido a la posicion, que se ha mostrado abajo en la figura 8a), las fibras 33 recortadas del haz 30 de fibras se fijen en la zona 42 de fijacion marginal por medio del adhesivo KS aplicado solo por secciones.

En la figura 8b) se ha mostrado basicamente el mismo curso para una forma de realizacion, en la que la tobera 6 de adhesivo se ha previsto como tobera 49 de adhesivo externa en lugar de la tobera 22 de adhesivo interna. Para ello, el adhesivo no se aplica sobre las fibras 33 del haz 20 de fibras, sino sobre la correspondiente seccion de la zona 42 de fijacion marginal.

En la figura 9 se muestra en a) una primera forma de realizacion de un mecanismo 21 de corte para el cabezal 20 de tendido. El mecanismo 21 de corte presenta un empujador 210 y un contrasoporte 220. En una posicion de paso, el empujador 210 y el contrasoporte 220 estan mutuamente distanciados. En esta posicion, entre el empujador 210 y el contrasoporte 220 esta configurado un canal de fibras o paso 250 de fibras. A traves de este paso 250 de fibras, se puede hacer pasar las fibras 33 en una direccion V de avance de fibras durante el proceso de tendido (vease la figura 8). El empujador 210 puede moverse perpendicularmente a la direccion de avance de las fibras con respecto al contrasoporte 220, tal como resulta de la comparacion de las vistas a1) y a2). En las caras limftrofes del paso 250 de fibras, el empujador 210 y el contrasoporte 220 presentan mordazas 211, 221 de sujecion. En el empujador 210 se ha previsto una cuchilla 230 de corte de tal modo que pueda moverse perpendicularmente a la direccion V de avance de las fibras. La cuchilla 230 de corte esta precargada elasticamente por medio de un muelle 233 en el sentido de alejamiento de las fibras 33. Para recortar una fibra 33, se mueve el empujador 210 en sentido hacia el

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contrasoporte 220 mediante un accionador, no mostrado, y presiona con una fuerza Fk de apriete contra el contrasoporte, y con esa fuerza de apriete se inmoviliza la fibra 33 a recortar entre las mordazas 211, 221 de sujecion. Se muestra este estado en la vista a2). Luego, se presiona la cuchilla 230 de corte, en contra de la fuerza precargada elasticamente del muelle 233, por medio de un accionador con una fuerza Fs de corte contra la fibra 33 a cortar, y la fibra sujeta entre las mordazas 211, 221 de sujecion se corta o bien se rompe. En la forma de realizacion mostrada, la cuchilla 230 de corte presenta flancos 231, 233 de la cuchilla, que forman un angulo de aproximadamente 90° entre sr Esto significa que el angulo de corte es de 90° (el angulo preferido esta en una zona de 45 a 120°). El proceso de corte entre una fibra 30 y una cuchilla asf de “roma” se llama rotura por estirado. Al mismo tiempo, la fibra es curvada bajo fuerte tension de traccion sobre un borde, o sea, la hoja de corte. Por la combinacion de la solicitacion a traccion y la solicitacion a flexion y la fragilidad del material de la fibra se da lugar a la rotura de la fibra. Este procedimiento de corte solo es apropiado para fibras fragiles como fibras de carbono o fibras de vidrio. La ventaja del gran angulo de la cuchilla consiste en que el borde de corte/borde de rotura es, por ello, muy robusto y el desgaste es extraordinariamente pequeno. No se necesita movimiento relativo alguno entre cuchilla y fibra. Y no se requiere superficie antagonica alguna para recortar, que pudiese danar el borde de rotura.

El proceso propiamente dicho de la rotura por estirado se ha dibujado de modo ampliado en la vista a4), tal como se ha indicado con el marco de puntos.

Es evidente que por la inmovilizacion de la fibra entre las mordazas 211, 221, se posibilita tanto la rotura por estirado como tambien se impide la transmision de un esfuerzo de traccion a las fibras 33 de un haz de fibras.

El principio de un mecanismo 21 de corte para rotura por estirado dibujado esquematicamente en la figura 9a) se puede materializar en diversas realizaciones. Ya se mencionaron accionamientos separados para empujador 210 y cuchilla 230 de corte, que pueden ser accionamientos mecanicos o hidraulicos o neumaticos o combinaciones de accionamientos neumaticos, hidraulicos y mecanicos de los dos elementos. Alternativamente, el empujador 210 podna ser estacionario y el contrasoporte 220 podna moverse en direccion hacia el empujador 210. Alternativamente, tambien es posible acelerar para el movimiento solamente el empujador 210 o la cuchilla 230 de corte y apoyar el respectivo otro elemento elasticamente en ellos. Por ejemplo, el empujador 210 puede acelerarse neumaticamente, y la cuchilla 230 de corte se apoya elasticamente en el empujador. Con una coincidencia adecuada de la masa de la cuchilla 230 de corte y la fuerza elastica del muelle 233, se mueve la cuchilla de corte por su inercia en contra de la fuerza elastica del muelle 233 al chocar el empujador 210 con el contrasoporte 220. Utilizando este principio tambien es posible mover la cuchilla de corte y prever un muelle 233 convenientemente fuerte que de lugar entonces al arrastre del empujador 210. Cuando, luego, el empujador 210 entra en contacto con el contrasoporte 220, sigue moviendose la cuchilla 230 de corte contra la fuerza del muelle 233 para cortar por estirado.

En la figura 9b) se ha mostrado otra forma de realizacion del mecanismo 21 de corte, con la cual se materializa el principio del corte por flexion. Para ello, se presiona con una hoja de corte mas afilada de la cuchilla de corte, o sea, con un angulo de corte claramente menor que al partir por flexion la fibra contra una base 222 elastica, que se ha instalado sobre el contrasoporte 220. Para ello, se moldea la base alrededor de la hoja de corte con la impresion de la hoja de corte. Las fibras que se encuentran entre la hoja de corte y la base son curvadas alrededor del pequeno radio de corte de la hoja. Las fibras ya se rompen por su fragilidad con pequenas fuerzas de compresion de la hoja de corte sobre la base. Hoja de corte y base no se desgastan o lo hacen solo ligeramente, cuando la fuerza de corte se limita a la justa medida necesaria, ya que tampoco aqrn existe movimiento relativo alguno entre hoja de corte, base y las fibras a cortar, debido al cual pueda presentarse desgaste abrasivo. La cuchilla 240 de corte puede moverse para ello de nuevo neumatica, hidraulica, mecanicamente, etc.

La figura 10 muestra diversas posibilidades para generar el movimiento relativo entre el cabezal 210 de tendido y el soporte 40 de la pieza a trabajar. En la forma de realizacion mostrada en la figura 10a), se sujeta el soporte 40 de la pieza a trabajar sobre una montura 15 estacionaria para el soporte 40 de la pieza a trabajar. El robot 10 mueve el cabezal 210 de tendido durante el tendido del haz de fibras.

Al contrario, se podna prever un manipulador 16 para el soporte 40 de la pieza a trabajar (figura 10b)), que mueva el soporte 40 de la pieza a trabajar con respecto al cabezal 20 de tendido, que se sujeta en una montura 11 del cabezal de tendido. Obviamente, tambien es posible una combinacion de robot 10 y manipulador 11, como se ha mostrado en la figura 10c).

En la figura 11 se muestra esquematicamente como se suministran las fibras 33 para formar el haz 30 de fibras durante el proceso de tendido. Las fibras 33 (“rovings”) estan enrolladas en bobinas 51 de un mecanismo 50 de conduccion de fibras y son suministradas desde alli al cabezal 20 de tendido por medio de elementos todavfa por describir de un mecanismo 50 de conduccion de fibras. Durante el movimiento R relativo del cabezal 20 de tendido y el soporte 40 de la pieza a trabajar, pueden presentarse en el las mas diferentes velocidades de suministro y fuerzas de traccion en las fibras 33. Por la disposicion de los puntos de reenvfo del mecanismo de conduccion de fibras en las articulaciones del sistema del manipulador es posible mantener constantes los tramos de recorrido del haz de fibras desde la bobina hasta el cabezal de tendido. Con ello, se evita una distension y, por consiguiente, la formacion de combas subsiguientes en el haz de fibras durante los movimientos de avance del sistema del manipulador.

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La figura 12 muestra una primera forma de realizacion de un mecanismo 52 de conduccion de fibras perteneciente a un mecanismo 50 de alimentacion de fibras. El mecanismo 52 de conduccion de fibras se ha implementado en forma de una cadena energetica modificada, que representa una forma de una cadena conductora de fibras. Las cadenas energeticas se conocen en ingeniena mecanica para conducir cable flexible o conducciones neumaticas o hidraulicas, que esten conectadas a una parte de una maquina, que ha de moverse continuamente.

Para la conduccion de fibras del haz de fibras, se utiliza una cadena conductora de fibras consistente en varios segmentos mutuamente pivotantes, la cual puede hacerse, por ejemplo, por una modificacion de una cadena energetica. La cadena energetica se modifica de modo que arboles apoyados rotativamente conduzcan las fibras, tal como se ha mostrado en la figura 12.

Una cadena 52 conductora de fibras semejante presenta segmentos 52a de cadena. Segmentos 52a de cadena vecinos pueden moverse girando mutuamente unos respecto de otros alrededor de un eje 52a. Esto significa que la distancia entre dos ejes 52a vecinos permanece constante. En la cadena energetica modificada, se han instalado en cada eje 52a arboles 52w apoyados rotativamente. Esto significa que los arboles 52w instalados rotativamente se extienden a lo largo de la direccion axial de los ejes 52a. En una vista lateral, tal como la que se ha mostrado en la figura 12a), se hacen pasar, para ello, por delante las fibras 33 en la direccion V de avance de las fibras siempre alternativamente a derecha y a izquierda de los arboles 52w. En vista en planta desde arriba sobre el haz 33 de fibras, esto significa que el haz 33 de fibras es conducido en la direccion V de avance de las fibras alternativamente por encima y por debajo de los arboles 52w.

De ello se concluye que la distancia de arboles 52w vecinos permanece constante en una flexion de la cadena 52 energetica, que por un movimiento de la cadena conductora de las fibras no se aplica basicamente fuerza de traccion alguna sobre las fibras 33 conducidas o bien sobre el haz 30 de fibras. Por la conduccion sobre arboles apoyados rotativamente se evitan, por ejemplo, las fuerzas de friccion existentes en la conduccion por mangueras. Por ello, se requiere una fuerza menor para tirar del haz de “rovings”, y las fibras se conducen sin dano alguno.

Utilizando cadenas conductoras de fibras, que permitan tambien una torsion alrededor del eje longitudinal de la cadena, se pueden conducir tambien las fibras de forma tridimensional en el espacio. Junto a la conduccion de fibras individuales o multiples, esta forma de realizacion de una cadena conductora de fibras hace posible tambien la conduccion de refuerzos textiles en forma de bandas como, por ejemplo, productos textiles en forma de bandas estrechas y bandas tejidas.

La figura 13 muestra una segunda forma de realizacion de una cadena conductora de fibras. La segunda forma de realizacion se diferencia de la primera forma de realizacion en que sobre los arboles 52w se han previsto, en cada caso, cilindros 53r apoyados de modo rotativo separadamente para las fibras (“rovings”). Mediante esta disposicion es posible mover cada fibra a velocidad individual por la cadena conductora de fibras.

El cabezal 20 de tendido presenta un dispositivo de transporte de fibras aun no mostrado. El transporte de fibras puede materializarse, por ejemplo, como se ha descrito en el documento US 2009/0229760 A1.

Basicamente, se conoce un transporte de fibras segun el principio de Eytelwein. Este principio de Eytelwein tambien se aplica, desde hace mucho, en instalaciones de cosido y pegado para materiales combinados de fibras. El mecanismo de transporte de fibras sirve para compensar las fuerzas de las fibras, que se producen por friccion en la conduccion de fibras o bien en la alimentacion de fibras. En un mecanismo de transporte semejante segun el principio de Eytelwein, las fibras corren sobre dos filas de cilindros, que se han dispuesto mutuamente paralelos y separadamente. En tanto los “rovings” esten libres de tensiones, los cilindros ruedan bajo los “rovings” sin transportarlos, es decir, con deslizamiento. Cuando las fuerzas de traccion estan en contacto con los “rovings”, que se producen, por ejemplo, en los rodillos de reenvfo y similares, las fibras se transportan por los rodillos rotativos.

En el cabezal de tendido, se puede prever opcionalmente un dispositivo para tratamiento de las fibras (“rovings”). A este mecanismo de tratamiento de fibras (no mostrado) se pueden llevar las fibras por separado a una anchura definida (tratamiento). Ademas, todas las fibras pueden conducirse conjuntamente (homogeneizacion) en una banda homogenea, unitaria de anchura definida. El objetivo es, ademas, que no se presente ningun vacfo entre las fibras del haz de fibras y tampoco ningun solape entre las fibras del haz de fibras. Obviamente tambien se podna, por el contrario, formar selectivamente vacfos o solapes. Con el dispositivo de tratamiento de fibras se puede variar el ancho del haz de fibras a la salida del cabezal de tendido y es posible variar el peso superficial del haz de fibras.

El tratamiento de las fibras puede llevarse a cabo, para ello, por rodillos cilindros, abovedado o similares. Se ha previsto tambien un dispositivo de tratamiento de fibras, que lleven las fibras de un haz de fibras a una anchura definida y/o pueda variar la separacion de las fibras del haz de fibras.

En la figura 14, se muestra esquematicamente el curso de la transferencia de una preforma construida desde los soportes de la pieza a trabajar a la subsiguiente etapa de tratamiento. El soporte 40 de la pieza a trabajar se ha realizado con un espacio 40h interior hueco en el ejemplo de realizacion mostrado, y el espacio 40h interior puede conectarse por medio de una conexion 40p con una bomba o fuente de presion. La preforma 31 (preforma) en forma de una MAFA se ha construido por tendido de varios haces de fibras segun un modelo de tendido de fibras.

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En la forma de realizacion mostrada en la figura 14, se han previsto, por ejemplo, zonas 43 de fijacion intermedia, que trabajan mediante depresion p2.

El dispositivo 60 de transferencia, cuya configuracion corresponde por su parte inferior a la forma exterior de la preforma 31, se baja en la direccion de la flecha A sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar. En estado descendido, que se ha mostrado en la figura 14b), se aplica una presion pi en la conexion 40p del soporte 40 de la pieza a trabajar, que es igual o mayor que la presion pu ambiente, mientras que en una conexion 60p de presion de la unidad de transferencia se aplica una depresion p2, que es menor que la presion pu ambiente. Con ello, la preforma 31 es aspirada contra la unidad 60 de transferencia, mientras que el efecto de la aspiracion se eleva en el soporte 40 de la pieza a trabajar, que sema para la fijacion intermedia y/o para la fijacion marginal. La preforma 31 puede elevarse entonces manteniendose la depresion p2 del soporte 40 de la pieza a trabajar, tal como se muestra en la figura 14c) (movimiento del dispositivo 60 de transferencia en el sentido de la flecha B).

Como puede verse en la figura 14, el dispositivo 60 de transferencia suelta, pues, la preforma 31 acabada de tender y la transfiere (conduce) del soporte 40 de la pieza a trabajar, por ejemplo, a un molde para inyectar resina y para endurecerla. Alternativamente, la preforma tambien puede llevarse a un almacenamiento intermedio o a otra estacion de tratamiento.

La “recogida” de la preforma 31 acabada de tender no solo se puede realizar por depresion, sino tambien mecanicamente, por ejemplo, por sujecion, clavado, sujecion electrostatica o magnetica, etc. o por sujecion por congelacion o pegado, como ya se describio anteriormente.

El dispositivo de transferencia proporciona tambien la posibilidad de drapear la preforma, tal como se describira mas adelante. El dispositivo de transferencia proporciona tambien la posibilidad de embalar la preforma acabada de tender entre dos capas de pelfculas de resina o laminas y/o llevar a cabo una fijacion de forma.

En las figuras 15 y 16 se muestran posibilidades de conformar (drapear) la preforma 31 acabada de colocar por medio del dispositivo 60 de transferencia. En la figura 15, se muestra primero una forma de realizacion, con la que se puede drapear la zona marginal de la preforma 31. El soporte 40 de la pieza a trabajar presenta para ello zonas 45 marginales de drapeado, que pueden moverse en la direccion de las flechas C (vease la figura 15b)). Tal como puede verse en la secuencia de las figuras 15a) a 15c), el dispositivo 60 de transferencia desciende sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar con la preforma 31acabada de colocar. Entonces, se mueven las zonas 45 marginales de drapeo para drapear el borde de la preforma 31 acabada de colocar, y despues se retira la preforma 31 drapeada del soporte 40 de la pieza a trabajar en la zona marginal con ayuda del dispositivo 60 de transferencia.

En la figura 16 se muestra una forma de realizacion para drapear otra zona. En el soporte 40 de la pieza a trabajar se ha instalado una intercalacion 46 en una escotadura 47. La preforma 31 se ha colocado acabada sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar (figura 16a)), antes de que la unidad 60 de transferencia descienda sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar. Antes del descenso del dispositivo 60 de transferencia, se retira la intercalacion 46, de modo que la escotadura 47 este lista bajo la preforma 31 acabada de colocar. El dispositivo 60 de transferencia presenta un resalto 62 de drapeado complementario de la escotadura 47.

Como se puede reconocer bien en la figura 16c), se drapea (conforma) por la cooperacion del resalto 62 drapeado y la escotadura 47 la zona correspondiente de la preforma 31 acabada de colocar y luego se levanta en la forma drapeada del soporte 40 de la pieza a trabajar (vease la figura 16d)).

Se han previsto, pues, en el dispositivo 60 de transferencia medios 45, 46, 47, 62 de drapeo cooperantes para drapear la preforma 31 acabada de colocar.

La figura 17 muestra como es posible un envoltura o fijacion de forma de la preforma 31 mediante laminas 70 o pelfculas 71 de resina. Para ello, se deposita, por ejemplo, sobre el soporte 40 de la pieza a trabajar una lamina 70 o una pelfcula 71 de resina, antes de que se tiendan las capas 30/33 de fibras. Opcionalmente, se pueden depositar asimismo entre algunas capas de fibras pelfculas 71 de resina. Tras depositar la ultima capa de fibras, se aplica una lamina 70 o una pelfcula 71 de resina. Las laminas 70 exteriores o las pelfculas 71 de resina exteriores se unen entonces mutuamente de modo estanco y luego se aspira el aire existente entre las pelfculas a traves de una salida 72.

Al envolver entre dos pelfculas 71 de resina y, dado el caso, al prever pelfculas 71 de resina entre algunas capas de fibras, existe una ventaja en ello de que la resina ya se encuentra en forma de las pelfculas de resina en la preforma del elemento constructivo y puede prescindirse de la etapa de inyeccion, aunque se depositen fibras secas y las fibras no se dotasen de resina o adhesivo durante el tendido

Las laminas y las pelfculas de resina pueden ser ademas pelfculas de resina termoplasticas y/o duromeras prefabricadas, planas, conformadas bidimensionalmente o tridimensionalmente o laminas termoplasticas y/o duromeras. Aunque tambien pueden conformarse por revestimiento de una pelfcula de resina o bien una lamina plana sobre capas de fibras de modo similar a un proceso de embuticion profunda o, por ejemplo, por rociado de resina o de un polfmero apropiado sobre las capas de fibras. Alternativamente, para aplicar pelfculas de resina se pueden utilizar tambien fibras tnbridas, que contengan, junto a las fibras de refuerzo, fibras de polfmero

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termoplasticas y/o duromeras. La lamina mas exterior o las laminas mas exteriores pueden ser tambien laminas funcionales, que sirven, por ejemplo, para realizar productos superficiales mas valiosos equivalentes a un barniz. En otra forma de realizacion mas del aspecto, se puede colocar una preforma con o sin pelfculas de resina tambien en una malla de laminas prefabricada y/o una seccion de laminas de manguera, cuyos bordes abiertos se cierran subsiguientemente.

Ademas esta “envoltura” es ventajosa porque aplicando una depresion se puede estabilizar la forma de la preforma para un almacenamiento intermedio o el transporte. Fibras, pelfculas de resina y laminas forman una unidad estable en el transporte y buena para almacenar, que permiten un endurecimiento en un sencillo dispositivo de prensa en caliente. Por los trayectos de flujo mas cortos de la resina se acorta la impregnacion de la preforma y, con ello, tambien el tiempo de ocupacion del util. Al mismo tiempo, se evita la deformacion de las fibras que se presenta en los procesos de inyeccion de resina por corrientes formadas al rellenar la cavidad del molde. Una ventaja adicional consiste en el sencillo manejo de las preformas secas envueltas de ese modo en capas de fibras y/o capas de semiproductos, ya que estos pueden manejarse de modo automatizado, por ejemplo, con simples pinzas de depresion.

Ademas, la “envoltura” de la preforma puede facilitar una conformacion subsiguiente, ya que se puede influenciar selectivamente la capacidad de drapear, por ejemplo, por la fuerza del vacfo encerrado y/o la fijacion de los bordes o de las secciones del borde de la envoltura.

La “envoltura” o bien la fijacion de la forma es igualmente ventajosa en el caso de preformas planas, tanto si es plana bidimensional como si es plana tridimensional, ya que se posibilita una transmision estable de la forma (= fijacion de forma) o almacenamiento. Plano significa, en este caso, superficial o laminar en el sentido de que se piensa basicamente en elementos constructivos que forman una superficie, cuya extension perpendicularmente a su superficie es pequena en comparacion con la extension a lo largo de su superficie, o sea, por ejemplo, de por lo menos 1:4 o 1:5 o 1:6 o 1:7 o1:8 o 1:9 o 1:10 o...o 1:1000 o 1:1001 o...1:1200 o...etc. En combinacion con pelfculas de resina, se obtienen ventajas especiales por reduccion adicional del tiempo de impregnacion. Las capas exteriores (laminas o bien pelfculas de resina) se configuran, para ello, ventajosamente de forma estanca al aire de modo que la aplicacion de una depresion, o sea, el vacfo del espacio intermedio, sea posible.

La preforma a envolver no debe, para ello elaborarse forzosamente mediante el dispositivo descrito, como ya muestra la descripcion de la envoltura o de la fijacion de la forma de la preforma 31 mediante laminas 70 o pelfculas 71 de resina para la figura 17. La utilizacion de mallas multiaxiales, tejidos, etc. para construir una preforma, que se envuelve o bien se fija la forma como se ha descrito arriba para la figura 17, es posible exactamente igual.

Despues de haber descrito el dispositivo y los componentes del dispositivo y los componentes del dispositivo para elaborar mallas de fibras y preformas de elementos constructivos de fibras, se describe ahora un procedimiento de elaboracion de dichas mallas de fibras y de preformas de elementos constructivos.

Como se muestra en la figura 18, se equipa en primer lugar (etapa S1) la instalacion con los soportes de piezas a trabajar y las fibras. En la etapa S1a se puede depositar una pelfcula de resina o una lamina sobre el soporte de la pieza a trabajar, como se describio, por ejemplo, en relacion con la figura 17. Esta etapa S1a es opcional.

Luego, se fijan las fibras del haz de fibras al principio de una pista de tendido, en la etapa S2. Esto ocurre, en general, en la zona de fijacion marginal del soporte de la pieza a trabajar. La zona marginal puede significar, para ello, una zona de fijacion en un borde interior de un elemento constructivo o bien del soporte de la pieza a trabajar, cuando el elemento constructivo presenta una seccion mayor sin cubrir de fibras, como, por ejemplo, una ventanilla o un agujero de entrada. La pista de tendido a cubrir luego en la etapa S3 se ha predefinido en un modelo de tendido de fibras. En la etapa S3a opcional, se realiza una fijacion intermedia de las fibras. Al final de la pista de tendido, se fijan (S4) las fibras del haz de fibras en la zona de fijacion marginal.

Las fibras del haz de fibras se recortan opcionalmente por detras de la fijacion marginal (etapa S4a). Un proceso semejante se ha mostrado a modo de ejemplo en la figura 8.

En la etapa S5 se comprueba si el tendido segun el modelo de tendido se ha completado o no. Si el tendido aun no se ha tendido completamente, se salta a la etapa S2, en la que se fija el haz de fibras para el tendido al comienzo de la pista de tendido a cubrir ahora. En el caso de que se haya de continuar en el mismo lugar (vease, por ejemplo, la figura 7), dicha fijacion ya se ha realizado por la ejecucion de la etapa S4 precedente.

En caso de que la determinacion en la etapa S5 de que el tendido se tendio completamente, se comprueba en la etapa S6 si la preforma se tendio completamente. En caso de que no, se tiende en la etapa S6a opcionalmente una pelfcula de resina sobre el tendido ya realizado (vease, por ejemplo, la figura 17) y en la etapa S6b se tienden opcionalmente refuerzos locales y luego pasa el curso a la etapa S2. Las etapas S2 a S6b se repiten de la forma descrita, hasta que la preforma sea tendida completamente. En este caso, da la determinacion Sf de la etapa S6 de modo que continue el recorrido hasta la etapa S7. En la etapa S7, se comprueba si previamente se pusieron debajo pelfculas de resina o laminas. El tendido/aplicacion de una o varias intercalaciones locales (por ejemplo, recortes de tejido o malla, tejido de punto prefabricado, bandas) sobre la preforma o entre las capas de la preforma tiene lugar en la etapa S6b para formar refuerzos locales.

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Si la comprobacion de la etapa S7 da NO, entonces las secciones de fibras en la zona de fijacion marginal se separan de la preforma, por ejemplo, por recorte (etapa S8). Con ello, recibe la preforma la forma deseada. El recorte de la zona de fijacion es opcional. Tambien puede ser ventajoso dejar puesta la zona de fijacion en la preforma (mejor estabilidad de la preforma). La zona de fijacion puede servir, por ejemplo, de borde de presion en el util de inyeccion de resina.

Despues, se retira la preforma del soporte de la pieza a trabajar en la etapa S9. Esto puede llevarse a cabo como se mostro en las figuras 14 a 16. Despues de su retirada en la etapa S9, se transfiere (S14) la preforma retirada a un molde de endurecimiento o a un almacenamiento intermedio o a otra etapa de tratamiento. Entre las etapas S6 y S8 pueden preverse etapas de drapeado opcionales.

En caso de que se determine en la etapa S7 que se puso debajo una pelfcula de resina o una lamina, el procedimiento salta a la etapa S10. En la etapa S10, se tiende una pelfcula de resina o una lamina sobre la preforma, que se encuentra sobre el soporte de la pieza a trabajar. Luego, se hacen mutuamente estancas en la etapa S11 las pelfculas de resina/laminas superiores e inferiores, y en la etapa S12 se aplica una depresion para la estabilizacion de la preforma. Luego, en la etapa S13, se retira la preforma estabilizada del soporte de la pieza a trabajar y el procedimiento salta a la etapa S14 ya descrita.

Los dispositivos y procedimientos descritos pueden ofrecer, entre otras, las siguientes ventajas significativas:

A) Aplicacion de adhesivo

La aplicacion de adhesivo es basicamente opcional, es decir, son posibles tambien otras fijaciones del haz de fibras al borde o para la fijacion intermedia.

En primer lugar, los conocidos sistemas de aplicacion de resina y/o adhesivo sirven mas bien para impregnar las fibras de resina con el fin de evitar la inyeccion de resina, por lo demas necesaria, intercalada posteriormente. En la invencion, tambien pueden utilizarse especialmente adhesivos de elevada viscosidad, que permiten una fijacion del haz de fibras en un intervalo de segundos.

Cuando para la fijacion del haz de fibras se utiliza adhesivo, se aplica este preferiblemente solo en la zona de fijacion al principio y al final de la pista de tendido. Esto da lugar a las ventajas de que no se apliquen otros materiales, eventualmente relevantes para autorizacion, en la preforma y de que la impregnacion de resina no se impida por el adhesivo.

El dispositivo y el procedimiento posibilitan una aplicacion de adhesivo tanto sobre el soporte de la pieza a trabajar o bien sobre fibras ya tendidas sobre el soporte de la pieza a trabajar como tambien una aplicacion sobre las fibras que aun se encuentran en el cabezal de tendido y a ser tendidas momentaneamente.

Al fijar el haz de fibras mediante adhesivo, se aplica en el principio y en el final un cordon KS de adhesivo sobre el haz 30 de fibras a tender. Adhesivos muy fluidos penetran completamente en la fibra (“roving”), que se compone de una multiplicidad de filamentos individuales, de modo que todos los filamentos se fijan con seguridad. Adhesivos de viscosidad mas elevada (viscosidad > 1500 mPas) no penetran evidentemente en las fibras completamente, sino que se pegan principalmente sobre la cara de la fibra sobre la que se aplico el cordon KS de adhesivo. Debido a los filamentos no fijados con el adhesivo, se forma una capa de separacion. Por ello puede suceder que al fijar un haz de fibras sobre un haz ya tendido y la fuerza de traccion resultante al tender el haz a lo largo del haz de fibras se arranque la fijacion en la capa de separacion. El haz de fibras inferior se dividira por asf decirlo. Para solucionar este problema, se practican intersticios 301 en el haz 30 de fibras. Con ello, puede penetrar el adhesivo de mas alta viscosidad mejor en las fibras y se evita una capa de separacion.

Este proceder se ha representado en la figura 19. La figura 19a) muestra el haz 30 de fibras sin ser estorbado. A traves del haz se introduce una multiplicidad de cuerpos como se ha mostrado en la figura 19b). Estos cuerpos pueden ser, por ejemplo, agujas 42z de una barra de agujas. Cuando se tira un trecho del haz de fibras en la direccion del tendido (veanse las flechas de la figura 19c)), se producen los intersticios (301 en la figura 19c)), a traves de los cuales tambien llega el adhesivo de elevada viscosidad del cordon KS de adhesivo (figura 19d)) a la cara posterior del haz de fibras y se evitan posibles lugares de separacion. La disposicion de los cuerpos 42z, que producen los intersticios 301 en el haz, puede ser ademas discrecional. Resulta ventajosa una distribucion homogenea en todo el ancho del haz de “rovings”.

B) Utilizacion de diversos tipos de fibras

Especialmente, debido al hecho de que las fibras se tienden secas, es posible la utilizacion de diversos tipos de fibras en una etapa de trabajo, es decir, por ejemplo, mezclados en una capa o similar. Se podnan tender, por ejemplo, fibras de vidrio y fibras de carbono mezcladas en un cabezal o unas tras otras. Si se han de tender consecutivamente, entonces pueden transportarse en el cabezal de tendido dos haces de fibras, por ejemplo, un haz de fibras de vidrio y un haz de fibras de carbono separadamente en dos dispositivos 52 de alimentacion, que entonces dispone, dado el caso, de dos mecanismos de transporte.

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Variacion de la anchura de tendido del haz de fibras

Se posibilita la variacion de la anchura del haz de fibras tendido, ajustandose la anchura de las distintas fibras (“rovings”) del haz, por ejemplo, por expansion o restriccion, estrechamiento, afilado. Esto se realiza en el cabezal de tendido y precisamente, por ejemplo, variando los radios de reenvfo o del grado del reenvfo.

Variando la anchura de tendido, se puede regular el peso superficial del haz de fibras.

Posibilidad de combinar con otras preformas

Utilizando fibras secas para construir la preforma, existe la posibilidad de completar la preforma elaborada con el procedimiento descrito con otras preformas para formar un producto mas complejo, produciendose las otras preformas con otros procedimientos de elaborar preformas como, por ejemplo, trenzado, pegado o inyeccion de fibras. Ademas, existe la posibilidad de reforzar la preforma fabricada por el procedimiento descrito aqrn por, por ejemplo, cosido.

Se aclara expresamente que todas las caractensticas que se revelan en la descripcion y/o en las reivindicaciones estan pensadas separada e independientemente unas de otras con el objetivo de la revelacion original e igualmente 15 con objeto de limitar la invencion reivindicada, independientemente del resumen de las caractensticas de las formas de realizacion y/o de las reivindicaciones a ser reveladas. Se aclara expresamente que todos los campos de valoracion o datos de grupos de conjuntos, cada valor intermedio posible y cada conjunto intermedio se revelan con el objetivo de la revelacion original y asimismo con el objetivo de limitar la invencion reivindicada.

Claims (5)

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   REIVINDICACIONES

   1. Procedimiento para la produccion de una preforma plana tridimensional para un elemento constructivo a partir de un material compuesto de fibras, con las siguientes etapas:

   configuracion de una preforma mediante el tendido (S3) de un haz (30) de fibras a base de fibras secas sobre un soporte (40) tridimensional de la pieza a trabajar para la configuracion de capas de fibras (33) para la preforma tridimensional y empaquetamiento estanco al aire de la preforma entre una primera capa (70, 71) en un lado de una preforma plana y una segunda capa (70, 71) de un segundo lado, opuesto al primer lado, de la preforma plana y hacer el vado del espacio intermedio entre las capas, en el que las capas de fibras son fijadas en forma mediante el empaquetamiento, en el que durante la configuracion de la preforma se tiende/tienden una o varias terceras capas (70, 71) entre una o varias de las capas de fibras (30, 33), y

   en el que la primera capa (70, 71) y la segunda capa (70, 71) y la o las terceras capas son pelfculas de resina termoplasticas y/o duromeras o laminas termoplasticas y/o duromeras.
2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, en el que las laminas y/o las pelfculas de resina son pelfculas de resina termoplasticas y/o duromeras o laminas termoplasticas y/o duromeras pre-formadas planas, conformadas de modo bi- o tri-dimensional, o se forman mediante revestimiento de una pelfcula de resina o lamina plana sobre las capas de fibras, de manera similar a un proceso de embuticion profunda o mediante pulverizacion de resina o de un polfmero adecuado sobre las capas de fibras.
3. 3. Procedimiento segun la reivindicacion 1 o 2, en el que la primera capa y/o la segunda capa estan configuradas a base de una lamina funcional con una elevada calidad de superficie correspondiente a un barniz.
4. 4. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que, en lugar de una o varias de las terceras capas se utilizan fibras hubridas como fibras (33) que, junto a fibras de refuerzo, contienen fibras de polfmeros termoplasticas y/o duromeras.
5. 5. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la preforma se endurece despues del empaquetamiento en un dispositivo de prensado en caliente.