ES2598489T3 - Un aparato y un método para la preparación de una preforma - Google Patents

Un aparato y un método para la preparación de una preforma Download PDF

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Abstract

Un aparato (1) para preparar una preforma (2) que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra (6) que se fijan al menos parcialmente mediante una resina (11), en el que el aparato (1) comprende: - una superficie de trabajo (3); - un dispositivo de distribución (4) de cabos de fibra que comprende una pluralidad de pasos de distribución (8), estando adaptado cada paso de distribución (8) para la recepción y entrega de un cabo de fibra (6), y estando dispuestos los pasos (8) para proporcionar una distancia de distribución entre los cabos de fibra (6) entregados; - un dispositivo de retención (5) de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra (6); y - un dispositivo de manipulación (7) adaptado para mover el dispositivo de distribución (4) de cabos de fibra con relación al dispositivo de retención (5) de cabos de fibra; en el que el aparato (1) se dispone de modo que los extremos libres de los cabos de fibra (6) pueden entregarse desde el dispositivo de distribución (4) de cabos de fibra al dispositivo de retención (5) de cabos de fibra, y el dispositivo de retención (5) de cabos de fibras está adaptado para la retención de los extremos libres a la distancia de distribución de modo que el movimiento mutuo del dispositivo de distribución (4) de cabos de fibra y el dispositivo de retención (5) de cabos de fibra separándose entre sí provoca la extracción de los cabos de fibra (6) a través de los pasos de distribución (8) y la distribución de los cabos de fibra (6) sobre la superficie de trabajo (3).

Description

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DESCRIPCION
Un aparato y un metodo para la preparacion de una preforma Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un aparato y un metodo para la preparacion de una preforma que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina.
Antecedentes de la invencion
Cuando se realizan grandes palas de turbina eolica la practica habitual es usar componentes semi-acabados con fibras en una capa de resina, es decir un material compuesto. Estos componentes semi-acabados pueden llamarse preformas. Los componentes pueden, dependiendo de su estructura, proporcionar resistencia principalmente en una direccion y pueden usarse por lo tanto como elementos de refuerzo para las palas de turbina eolica.
Tradicionalmente, se han fabricado laminas "sin fin" de una unica capa de fibras en una resina como piezas a granel. Posteriormente, las laminas se han cortado en partes mas pequenas que tienen la forma y tamano requerido. Estas partes se han apilado y laminado para conseguir un elemento de refuerzo acabado; es decir una preforma.
Por lo tanto, el metodo tradicional provoca la generacion de productos de desecho dado que es imposible usar toda la lamina cuando se corta en partes mas pequenas del tamano y forma requeridos. Dado que las laminas son caras, el metodo tradicional crea una elevada perdida de valor debido al tamano del producto desechado. Adicionalmente, el corte es consumidor de tiempo y por lo tanto incrementa los costes de fabricacion.
En el metodo tradicional, las laminas se cortan despues de que las fibras se hayan humedecido en resina y esto provoca a veces problemas cuando la resina se adhiere al dispositivo de corte. Esto crea de nuevo la demanda de herramientas de corte especialmente disenadas para el corte de laminas humedecidas y por ello pegajosas. Frecuentemente, se ha hecho referencia a las laminas de fibras previamente humedecidas como pre-impregnados. En la forma tradicional en la que los pre-impregnados se cortan en la forma deseada, el problema con el material desechado se incrementa adicionalmente dado que el material desechado contiene resina sin curar y potencialmente nociva. Cuando se apilan los pre-impregnados, puede quedar aire atrapado entre las capas. Dado que las capas son componentes semi-acabados con fibras en una capa de resina puede ser diffcil eliminar el aire que queda atrapado entre las capas.
El documento EP 0 846 551 divulga un cabezal de cobertura para la produccion de placas de material compuesto a partir de un rollo de producto en la forma de una banda. El cabezal de cobertura comprende: un cuerpo que puede desplazarse en una direccion (F2) y que soporta sucesivamente en la direccion (F1) de desenrollado de la banda, un medio para el corte de la banda en longitudes sucesivas, un medio de aplicacion para aplicar sucesivamente cada longitud sobre una mesa de referencia fuera del cabezal, una grapa que puede inclinarse que forma al menos una parte de prensa, controlada por un medio para aplicarla contra la mesa de modo que bloquee, por presion, un extremo de la banda antes de cada corte sucesivo. Un medio de grna permite un desplazamiento, con relacion al cuerpo de la parte de prensa y un medio de retorno asume su retorno a un punto de aproximacion al medio aplicador cuando se desenclava el medio de control.
El documento WO 84/00351 divulga una serie de filamentos que se agrupan en hileras, estando impregnada cada hilera con un aglomerante de resina viscoso, pegajoso. Las hileras se grnan y se comprimen contra un mandril. Mediante el control del espaciado entre hileras y de la fuerza de compresion, se comprimen las hileras de modo que su expansion lateral da como resultado una union de las hileras adyacentes, por lo que se forma una unica banda de ancho, alto y cuenta de filamentos definidos. La altura y ancho se controlan variando la fuerza de compresion y el espaciado entre hileras. El contorno de la banda se realiza mediante el recorte de hileras seleccionadas previamente a la formacion de la banda. Se proporciona un movimiento relativo lineal y rotativo entre el guiado de las hileras y el medio de compresion y el mandril para orientar la banda con precision.
Sumario de la invencion
Es un objeto de las realizaciones de la presente invencion proporcionar un aparato mejorado y un metodo mejorado para la preparacion de una preforma.
En un primer aspecto, la invencion proporciona un aparato para la preparacion de una preforma que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina, en el que el aparato comprende:
- una superficie de trabajo;
- un dispositivo de distribucion de cabos de fibra que comprende una pluralidad de pasos de distribucion, estando adaptado cada paso de distribucion para la recepcion y entrega de un cabo de fibra, y estando
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dispuestos los pasos para proporcionar una distancia de distribucion entre los cabos de fibra entregados;
- un dispositivo de retencion de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra; y
- un dispositivo de manipulacion adaptado para mover el dispositivo de distribucion de cabos de fibra con relacion al dispositivo de retencion de cabos de fibra;
en el que el aparato se dispone de modo que los extremos libres de los cabos de fibra puedan entregarse desde el dispositivo de distribucion de cabos de fibra al dispositivo de retencion de cabos de fibra, y el dispositivo de retencion de cabos de fibras esta adaptado para la retencion de los extremos libres a la distancia de distribucion de modo que el movimiento mutuo del dispositivo de distribucion de cabos de fibra y el dispositivo de retencion de cabos de fibra separandose entre sf provoca la extraccion de los cabos de fibra a traves de los pasos de distribucion y la distribucion de los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo.
El aparato puede usarse para preparar un componente semi-acabado, es decir una preforma que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina. Los cabos de fibra pueden distribuirse sustancialmente paralelos sobre la superficie de trabajo donde cada cabo se adhiere individualmente a la resina que se aplica a la superficie de trabajo. En consecuencia, la preforma puede proporcionar resistencia principalmente en una direccion.
Pueden usarse diferentes tipos de fibras, tales como fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras sinteticas, bio-fibras, fibras minerales, y fibras metalicas dependiendo del uso final de la preforma. La preforma comprende fibras en cabos de fibra que son agrupaciones de un gran numero de fibras individuales.
La resina puede ser un lfquido polimerico organico que, cuando se convierte a su estado final para uso, consolida y se convierte al menos parcialmente o completamente en solido. Como un ejemplo, la resina puede ser una resina basada en epoxi o una resina basada en poliester, aunque pueden aplicarse tambien otros tipos de resinas. Adicionalmente, pueden aplicarse tambien uno o mas tipos de resina diferentes para la preparacion de una preforma. Si se usan diferentes tipos de resina, puede sin embargo ser una ventaja usar resinas compatibles.
La superficie de trabajo puede ser una mesa de trabajo sobre la que se prepara la preforma. Alternativamente, la superficie de trabajo puede ser una capa de soporte o capa de transporte sobre la que se prepara la preforma. En este ultimo caso, el aparato puede comprender adicionalmente una mesa de trabajo.
El dispositivo de distribucion de cabos de fibra esta adaptado para la recepcion y entrega de una pluralidad de cabos de fibra. Los cabos de fibra pueden devanarse o bobinarse y las bobinas situarse de modo que la entrega de los cabos de fibra al dispositivo de distribucion de cabos de fibra desenrolla las bobinas. Como un ejemplo, las bobinas pueden situarse por encima del dispositivo de distribucion de modo que el movimiento del dispositivo de distribucion en un plano horizontal este limitado a tan pequeno como sea posible por el suministro de cabos de fibra.
El dispositivo de distribucion comprende una pluralidad de pasos de distribucion, estando cada uno adaptado para la recepcion y entrega de un cabo de fibra. Al disponer los pasos de distribucion para proporcionar una distancia de distribucion entre los cabos de fibra puede asegurarse que los cabos de fibras se entregan a una distancia predefinida permitiendo una distribucion mas precisa de los cabos de fibra. Adicionalmente, se asegura que los cabos de fibra no se enredan, lo que permite la operacion del aparato con un numero limitado de paradas.
Durante algunos periodos solo parte de los pasos de distribucion pueden recibir y entregar un cabo de fibra. En esta forma, el numero de cabos de fibra puede ser variable de modo que puedan distribuirse numeros diferentes de cabos de fibra. Esto puede permitir la preparacion de preformas que comprendan numeros diferentes de cabos de fibra, permitiendo asf la preparacion de preformas de diferente tamano y forma. El aparato puede adaptarse con una estructura de control capaz de seleccionar entre los pasos disponibles, aquellos que se van a usar para la preparacion de una preforma espedfica.
La distancia de distribucion puede ser variable para adaptar la distancia a una distancia requerida entre los cabos de fibra cuando se entregan al dispositivo de retencion de cabos de fibra y/o adaptar la distancia a una distancia requerida de los cabos de fibra cuando se les distribuye sobre la superficie de trabajo.
Los cabos de fibra pueden guiarse al dispositivo de distribucion por medio de uno o mas ojales, uno o mas pasos, por ejemplo en la forma de tubos de goma huecos o medios de separacion similares, limitando asf el riesgo de enredado de los cabos de fibra antes de que sean recibidos en los pasos de distribucion.
El aparato se dispone de modo que los extremos libres de los cabos de fibra se pueden entregar desde el dispositivo de distribucion de cabos de fibra al dispositivo de retencion de cabos de fibra, en el que pueden retenerse los cabos de fibra.
El dispositivo de manipulacion esta adaptado para mover el dispositivo de distribucion de cabos de fibra con relacion al dispositivo de retencion de cabos de fibra. Esto puede realizarse o bien mediante el movimiento de uno de los dispositivos o bien mediante el movimiento de ambos de ellos, permitiendo asf el movimiento de estos dispositivos
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relativamente entre sf Mediante el movimiento del dispositivo de distribucion de cabos de fibra y el dispositivo de retencion de cabos de fibra separandose entre s^ mediante el movimiento de al menos uno de ellos, los cabos de fibra se extraen a traves de los pasos de distribucion y se distribuyen sobre la superficie de trabajo.
Para retener cada uno de los extremos libres de los cabos de fibra por separado, el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede adaptarse para recibir los cabos de fibra desde el dispositivo de distribucion individualmente. Para esta finalidad, el dispositivo de retencion puede comprender una abertura de retencion que corresponde a cada paso de distribucion del dispositivo de distribucion de cabos de fibra de modo que los cabos de fibra puedan recibirse individualmente en estas aberturas de retencion. Sin embargo, debena entenderse que todas las aberturas de retencion y pasos de distribucion no necesitan estar constantemente en uso. Dependiendo del tamano y forma de la preforma a ser preparada, puede usarse un numero variable de aberturas de retencion y pasos de distribucion.
Las aberturas de retencion pueden disponerse con una distancia de retencion mutua que corresponde a una distancia mutua de los pasos de distribucion. Esto permite una extraccion sustancialmente paralela de los cabos de fibra a traves de los pasos de distribucion. Adicionalmente, puede facilitarse la distribucion sustancialmente paralela de los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo.
Para facilitar la entrega de los extremos libres de los cabos de fibra desde el dispositivo de distribucion al dispositivo de retencion, el aparato puede disponerse de modo que las aberturas de retencion y los pasos de distribucion puedan alinearse para formar una pluralidad de pasos continuos para los cabos de fibra. Como un ejemplo, esto puede realizarse permitiendo que se mueva sea el dispositivo de distribucion y/o sea el dispositivo de retencion y asf llevarlos en contacto entre sf o al menos llevarlos suficientemente proximos entre sf para asegurar una entrega correcta de los cabos de fibra desde el dispositivo de distribucion al dispositivo de retencion.
Para limitar la imprecision cuando se distribuyen los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo y facilitar adicionalmente la extraccion de los cabos de fibra a traves de los pasos de distribucion, el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede comprender una barra de retencion que esta adaptada para presionar al menos una parte de cada uno de los cabos de fibra hacia abajo, hacia la superficie de trabajo durante la distribucion de los cabos de fibra, por ejemplo de modo que los extremos libres de los cabos de fibra se presionen contra la superficie de trabajo.
El dispositivo de distribucion de cabos de fibra puede comprender en la misma forma una barra de distribucion que esta adaptada para presionar los cabos de fibra hacia abajo, hacia la superficie de trabajo durante la distribucion de los mismos.
Alternativamente, el aparato puede comprender una barra de cabos de fibra que esta adaptada para presionar los cabos de fibra hacia abajo, hacia la superficie de trabajo durante la distribucion de los mismos. La barra de cabos de fibra puede ser movil y puede por tanto presionar los cabos de fibra hacia una capa de resina a lo largo de la longitud de los cabos durante la distribucion de los mismos.
La barra de cabos de fibra puede disponerse de modo que no se ponga en contacto con la resina, sino que solo lleve los cabos de fibra proximos a la resina o en contacto con la resina. Posteriormente, la resina puede asegurar que los cables de fibra se fijan al menos parcialmente.
Dado que los cabos de fibra pueden distribuirse sobre la superficie de trabajo o sobre una capa de resina, la barra de retencion, la barra de distribucion y/o la barra de cabos de fibra pueden mancharse con resina y volverse pegajosas. Dado que la resina tiene una viscosidad mas baja a temperaturas mas altas puede ser una ventaja calentar la barra de retencion y la barra de distribucion y reducir asf la capacidad de adhesion de la resina para limitar la posibilidad de adhesion de la resina a estas barras. Adicionalmente, los cabos de fibra pueden retirar la resina de las barras cuando estan en contacto con ella. En consecuencia, puede integrarse un elemento de calentamiento en la barra de retencion y la barra de distribucion.
Para permitir el movimiento del dispositivo de distribucion con relacion al dispositivo de retencion separandose entre sf, el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede fijarse a un manipulador que pueda manejar cualquiera de entre un movimiento de traslacion, un movimiento de rotacion o una combinacion de los mismos.
El dispositivo de manipulacion que esta adaptado para mover el dispositivo de distribucion de cabos de fibra con relacion al dispositivo de retencion de cabos de fibra puede comprender al menos un robot manipulador. El al menos un robot manipulador puede permitir el movimiento de traslacion y/o rotacion de uno o ambos de los dispositivos.
En una realizacion, el dispositivo de manipulacion comprende un manipulador de distribucion para el movimiento del dispositivo de distribucion de cabos de fibra dentro de un espacio de trabajo de distribucion, un manipulador de retencion para el movimiento del dispositivo de retencion de cabos de fibra dentro de un espacio de trabajo de retencion, y un manipulador de la pieza de trabajo para movimiento de la superficie de trabajo dentro de un espacio de trabajo de la pieza de trabajo. Cada uno de los manipuladores puede disponerse para cualquiera de entre un movimiento de traslacion, un movimiento de rotacion, o ambos. El espacio de trabajo de retencion y el espacio de trabajo de distribucion pueden estar, por ejemplo, en diferentes localizaciones sin interseccion entre ellos de modo
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que se evite la colision entre el dispositivo de retencion y el dispositivo distribucion. El espacio de trabajo de la pieza de trabajo puede extenderse tanto en el espacio de trabajo de distribucion como en el espacio de trabajo de retencion.
Como un ejemplo, el manipulador de la pieza de trabajo puede disponerse para el movimiento de traslacion de la superficie de trabajo dentro de un espacio de trabajo de la pieza de trabajo. Esto puede, por ejemplo, permitir el movimiento adelante y atras de la superficie de trabajo, mientras se distribuyen los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo. En consecuencia, el dispositivo de distribucion de cabos de fibra puede permanecer parado durante la distribucion de las fibras, dado que el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede moverse separandose del dispositivo de distribucion mientras se mueve junto con la superficie de trabajo.
Puede ser una ventaja aplicar un manipulador de distribucion y un manipulador de retencion que se disponen tanto para el movimiento de traslacion como de rotacion, dado que esto puede facilitar el movimiento de los dispositivos correspondientes, por ejemplo, hacia un operador y facilitar asf el control, mantenimiento y reparacion del dispositivo de distribucion y del dispositivo de retencion.
Como se ha descrito anteriormente, los manipuladores pueden permitir el movimiento de la superficie de trabajo y del dispositivo de retencion de cabos de fibra de una forma coordinada de modo que el dispositivo de retencion siga la superficie de trabajo. Esto puede realizarse mediante la conexion de los manipuladores o mediante el uso del mismo manipulador para el movimiento del dispositivo de retencion y de la pieza de trabajo.
Alternativamente, los manipuladores pueden comprender una interfaz que les permita estar curados y desvincularse dependiendo del proceso de trabajo a ser llevado a cabo. Sin embargo, puede ser una ventaja que al menos dos de los manipuladores se dispongan para un movimiento individual.
La resina puede contener componentes que pueden irritar o pueden ser nocivos cuando estan en contacto con la piel de un operador del aparato. Puede ser asf deseable evitar el contacto directo con la resina. En consecuencia, el aparato puede comprender un dispositivo de boquilla que esta adaptado para la distribucion de resina sobre la superficie de trabajo.
Dado que la preforma puede comprender una pluralidad de capas de cabos de fibra y una pluralidad de capas de resina, la preforma puede en una realizacion prepararse mediante capas alternas de cabos de fibra y capas de resina. Si la resina se distribuye en una capa continua que cubre sustancialmente todos los cabos de fibra, puede atraparse aire en la preforma entre las capas de resina. En consecuencia, puede ser una ventaja si el dispositivo de boquilla esta adaptado para la distribucion de la resina en una capa no continua, facilitando asf el escape del aire de la preforma.
Por una capa no continua se entiende en conexion con esto una capa que no cubra totalmente los cabos de fibra, es decir una capa que no sea una capa cerrada. Como un ejemplo, la capa no continua puede formarse mediante una plantilla en zigzag, mediante lmeas, mediante una plantilla en forma de cuadrados o en otra plantilla que deje al menos algunas partes de los cabos de fibra libres de resina. La plantilla puede ser tambien una plantilla arbitraria.
Debena entenderse adicionalmente que la resina puede distribuirse de modo continuo mientras forma una capa no continua.
Como un ejemplo, el dispositivo de boquilla puede comprender una abertura de boquilla sustancialmente rectangular que permita que se distribuyan lmeas de resina mientras se mueve la boca del dispositivo de boquilla y abriendo y cerrando la abertura de boquilla durante el movimiento del dispositivo de boquilla. Alternativamente, la resina puede distribuirse de modo no continuo sin la apertura y cierre del dispositivo de boquilla si, por ejemplo, se distribuye a traves de una pelmula perforada o una rejilla que comprenda pequenas aberturas.
Una alternativa adicional es distribuir la resina continuamente en una capa no continua mediante el uso de una pequena abertura de boquilla que pueda ser movil fijada al dispositivo de boquilla. Al mover la abertura de boquilla por ejemplo de lado a lado mientras se mueve el dispositivo de boquilla con relacion a la superficie de trabajo, la resina puede distribuirse en una capa no continua que forma una plantilla a modo de zigzag. El dispositivo de boquilla y la superficie de trabajo pueden moverse relativamente entre sf mediante el movimiento de al menos uno de ellos.
Pueden ser aplicables tambien otras formas de distribucion de la resina en una capa no continua.
A temperatura ambiente, la resina puede estar en un estado semisolido. Para poder distribuir la resina sobre la superficie de trabajo o sobre las capas de los cabos de fibra, puede ser una ventaja calentar la resina a una temperatura en la que la viscosidad se disminuye o donde la resina se convierte en suficientemente "lfquida" por ejemplo para ser distribuida mediante rociado. Como un ejemplo, la resina puede calentarse hasta una temperatura de, por ejemplo, 50-60 grados centfgrados.
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Cuando la preforma se realiza en un entorno con una temperature proxima a la temperature ambiente, la viscosidad de la resina puede incrementarse cuando la temperature se aproxima a la de la estancia. La resina puede, por ejemplo, convertirse entonces en semisolida.
Esta solidificacion parcial puede impedir que los cabos de fibra esten completamente no humedecidos antes de la eliminacion del aire que esta atrapado entre las capas. Si se humedecen los cabos de fibra, la resina puede transferirse desde una capa no continua a una capa sustancialmente continua, y asf impedir la eliminacion del aire.
Si la preforma se calienta durante o despues de la eliminacion del aire atrapado, la resina puede convertirse suficientemente a una baja viscosidad para permitir una distribucion completa de la resina entre las fibras de los cabos de fibra. La temperatura puede elevarse, por ejemplo, hasta una temperatura por encima de una primera temperatura de curado permitiendo que tenga lugar un primer proceso de curado. Posteriormente, la preforma puede enfriarse de nuevo para tener una preforma semisolida, en la que la resina forma una capa sustancialmente continua.
Las preformas pueden almacenarse en este estado semiacabado hasta la aplicacion de las mismas, por ejemplo, en un componente de turbina eolica tal como una pala. Cuando se prepara el componente final, el componente y por ello la preforma semisolida, puede calentarse hasta una temperatura por encima de una segunda temperatura de curado permitiendo que tenga lugar un segundo proceso de curado para acabar el curado de la preforma.
El dispositivo de boquilla y el dispositivo de distribucion de cabos de fibra pueden unirse para un movimiento conjunto. En consecuencia, el movimiento del dispositivo de boquilla puede no requerir una plantilla de movimiento que sea controlada de modo independiente o incluso un manipulador independiente. Adicionalmente, esto puede permitir la distribucion de los cabos de fibra y la resina en un proceso de trabajo. Sin embargo, la abertura de la boquilla puede ser movil con relacion al dispositivo de boquilla y el dispositivo de distribucion de cabos de fibra.
La geometna de la plantilla de distribucion de la resina puede controlarse mediante la distancia entre el dispositivo de boquilla y la superficie de trabajo. Por lo tanto, el aparato puede comprender adicionalmente un manipulador de distancia dispuesto para el movimiento de traslacion del dispositivo de boquilla con relacion a la superficie de trabajo. Incrementando la distancia entre el dispositivo de boquilla y la superficie de trabajo, puede incrementarse el ancho del area de resina. Si la cantidad de resina, por ejemplo, la masa o volumen distribuido sobre la superficie de trabajo por unidad de area debenan permanecer sin cambiar cuando se incrementa al ancho, la velocidad a la que se mueve el dispositivo de boquilla puede disminuirse. En consecuencia, el aparato de acuerdo con la invencion puede comprender un controlador de boquilla capaz de controlar la relacion entre la altura y velocidad del manipulador para obtener un ancho espedfico y grosor de capa de la resina que se aplica sobre la superficie de trabajo o cabos de fibra. El controlador de boquilla puede controlar adicionalmente el caudal de la resina a traves de la boquilla, por ejemplo mediante el control de la presion de una estructura de bombeo que bombea la resina a traves de la boquilla.
El dispositivo de distribucion de cabos de fibra y el dispositivo de retencion de cabos de fibra pueden adaptarse para unirse, por ejemplo, cuando no se distribuyen cabos de fibra. Como un ejemplo, el dispositivo de distribucion y el dispositivo de retencion pueden unirse durante la alineacion cuando quedan listos para distribucion de los cabos de fibra. Los dispositivos pueden permanecer unidos durante la distribucion de la resina.
Dado que el aparato puede adaptarse para la preparacion de preformas de diferentes formas, diferentes tamanos y diferentes grosores, el aparato puede comprender un dispositivo de corte que se proporciona para el corte de los cabos de fibra individualmente. Cortando los cabos de fibra individualmente, las preformas preparadas pueden comprender cabos de fibra de diferente longitud.
Como un ejemplo, cabos de fibra de diferente longitud pueden formar una forma no rectangular de la preforma, por ejemplo una forma trapezoidal.
En una realizacion el dispositivo de corte puede disponerse para el corte de los cabos de fibra en la salida de los pasos de distribucion. De ese modo, uno o mas de los cabos de fibra pueden cortarse durante la distribucion, mientras que la parte restante de los cabos de fibra aun se distribuye sobre la superficie de trabajo.
El aparato puede comprender adicionalmente medios para la recepcion de informacion en relacion a una forma deseada de la preforma, y el dispositivo de corte puede adaptarse para el corte de los cabos de fibra de acuerdo con la informacion.
Como un ejemplo, los dos cabos de fibra mas exteriores en ambos lados del dispositivo de retencion y del dispositivo de distribucion pueden cortarse cuando se distribuyen en una longitud de 20 cm, mientras que los cinco cabos de fibra adyacentes en un lateral y los ocho cabos de fibra adyacentes en el otro lateral pueden cortarse cuando se distribuyen en una longitud de 30 cm, y el resto de los cabos de fibra se cortan y se terminan asf con una longitud de 50 cm. Sin embargo, debena entenderse que los cabos de fibra no necesitan terminarse desde el exterior de la preforma. Puede ser posible tambien terminar algunos de los cables de fibra posicionados mas
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proximos a la parte media de la preforma durante la distribucion continua de algunos de los cabos de fibra exteriores.
En una realizacion simple puede preferirse terminar los cabos de fibra perpendiculares a la direccion de distribucion de los cabos de fibra, dado que esto puede permitir un angulo fijo del dispositivo de corte. En consecuencia, el dispositivo de corte puede adaptarse para el corte de los cabos de fibra en un corte esencialmente recto formando un angulo de corte en el intervalo de 80-100 grados, estando definido el angulo de corte como el angulo entre el corte y la direccion de distribucion de los cabos de fibra.
En una realizacion mas compleja, el dispositivo de corte puede adaptarse para el corte de los cabos de fibra con un angulo de corte que sea variable. Adicionalmente, el angulo de corte puede seleccionarse independientemente de la forma deseada de la preforma.
En un segundo aspecto, la invencion proporciona un metodo para la preparacion de una preforma, comprendiendo el metodo las etapas de:
- proporcionar una superficie de trabajo;
- proporcionar un dispositivo de distribucion de cabos de fibra que comprende una pluralidad de pasos de distribucion, estando adaptado cada paso de distribucion para la recepcion y entrega de un cabo de fibra;
- proporcionar un dispositivo de retencion de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra;
- proporcionar un dispositivo de manipulacion adaptado para un movimiento relativo del dispositivo de distribucion de cabos de fibra y del dispositivo de retencion de cabos de fibra relativamente entre sf;
- entregar extremos libres de los cabos de fibra desde el dispositivo de distribucion de cabos de fibra al dispositivo de retencion de cabos de fibra a una distancia de distribucion mutua;
- retener los extremos libres de los cabos de fibra en el dispositivo de retencion de cabos de fibra a una distancia de retencion que corresponde a la distancia de distribucion mutua;
- mover el dispositivo de distribucion de cabos de fibra y el dispositivo de retencion de cabos de fibra alejandose entre sf mediante el movimiento de al menos uno de ellos de modo que los cabos de fibra se extraigan a traves de los pasos de distribucion; y
- distribuir los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo.
Debena entenderse que las caractensticas anteriormente mencionadas del primer aspecto de la invencion pueden ser tambien aplicables al metodo del segundo aspecto de la invencion.
En particular, puede aplicarse resina a la superficie de trabajo en capas individuales entre cada capa de cabos de fibra que se distribuye sobre la superficie de trabajo.
Para asegurar que los cabos de fibra permanecen sobre la superficie de trabajo en la posicion en la que se han distribuido y reducir asf las desviaciones en la forma de las preformas preparadas, el metodo puede comprender adicionalmente una etapa de proporcionar un dispositivo de boquilla para la distribucion de resina, y una etapa de distribucion de la resina en una capa no continua sobre la superficie de trabajo previamente a la etapa de distribucion de los cabos de fibra sobre la superficie de trabajo. Mediante la distribucion de la resina previamente a la distribucion de los cabos de fibra, la resina puede fijar al menos parcialmente los cabos de fibra cuando se distribuyen sobre la superficie de trabajo.
Se describe un dispositivo de distribucion de cabos de fibra para la distribucion de cabos de fibra sobre una superficie de trabajo para la preparacion de una preforma, comprendiendo la preforma al menos una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina, comprendiendo el dispositivo de distribucion de cabos de fibra una pluralidad de pasos de distribucion, estando adaptado cada paso de distribucion para la recepcion y entrega individualmente de un cabo de fibra.
Se describe un dispositivo de retencion de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra, estando adaptado el dispositivo de retencion para su uso en un aparato para la preparacion de una preforma que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina, estando adaptado el dispositivo de retencion de cabos de fibra para la retencion de los extremos libres de una pluralidad de cabos de fibra.
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El dispositivo de retencion de cabos de fibra puede comprender una pluralidad de aberturas de retencion en las que cada una esta adaptada para la recepcion de un extremo libre de un cabo de fibra. Dependiendo del uso del dispositivo de retencion, un extremo libre de los cabos de fibra puede recibirse en cada una de las aberturas de retencion, o un extremo libre puede recibirse solamente en algunas de las aberturas de retencion. Como un ejemplo, solo algunas de las aberturas de retencion pueden recibir un extremo libre, si la preforma a ser preparada es delgada, mientras que una preforma ancha puede dar como resultado que todas las aberturas de retencion reciban un extremo libre de un cabo de fibra.
Para retener los extremos libres en las aberturas de retencion, el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede comprender adicionalmente un bloqueo de retencion que se adapta para bloquear los extremos libres en las aberturas de retencion. El bloqueo de retencion puede adaptarse para bloquear todos los extremos libres o el bloqueo de retencion puede adaptarse para bloquear un numero seleccionado de los extremos libres de los cabos de fibra. Si el bloqueo de retencion esta adaptado para bloquear un numero seleccionado de extremos libres, el dispositivo de retencion puede adaptarse para recibir un extremo libre en todas las aberturas de retencion, aunque solo los cabos de fibra que se han de usar cuando se prepara la preforma en cuestion pueden tener sus extremos libres bloqueados por el bloqueo de retencion.
El bloqueo de retencion puede adaptarse para bloquear los extremos libres simultaneamente. Los extremos libres relevantes de los cabos de fibra pueden bloquearse asf simultaneamente basandose en la informacion sobre la forma deseada de la preforma a ser preparada.
Despues de que se haya distribuido el numero relevante de cabos de fibra sobre la superficie de trabajo, el dispositivo de retencion de cabos de fibra puede cesar de retener los cabos de fibra. En consecuencia, el bloqueo de retencion puede adaptarse para liberar los cabos de fibra tras la distribucion de los cabos de fibra sobre una superficie de trabajo.
Debena entenderse que las caractensticas anteriormente mencionadas del dispositivo de retencion de cabos de fibra pueden aplicarse tambien al dispositivo de retencion de cabos de fibra del aparato del primer aspecto de la invencion.
Se describe una preforma que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra que se fijan al menos parcialmente mediante una resina, en la que cada cabo de fibra se extiende a lo largo de una lmea esencialmente recta y termina en un corte esencialmente recto que forma un angulo de corte en el intervalo de 80-100 grados respecto a la lmea recta.
Puede no desearse siempre tener diferentes angulos de corte para todos los cabos de fibra en la preforma. Si los cabos de fibra se cortaran en un proceso de corte de una preforma en la forma deseada, los cabos de fibra terminanan en un angulo que sena paralelo al borde de la preforma. De acuerdo con la presente invencion, la longitud de los cabos de fibra puede determinar la forma de la preforma, y por ello la preforma puede tener al menos un borde que se extiende a lo largo de una lmea, en el que al menos uno de los cabos de fibra termina en el borde en un angulo que no es paralelo a la lmea.
Breve descripcion de los dibujos
Se describiran ahora adicionalmente realizaciones de la invencion con referencia a los dibujos, en los que:
la Fig. 1 ilustra un aparato para la preparacion de una preforma; la Fig. 2 ilustra una preforma;
la Fig. 3 ilustra un aparato para la preparacion de una preforma listo para distribuir cabos de fibra; y la Fig. 4 ilustra un aparato para la preparacion de una preforma durante la distribucion de cabos de fibra.
Descripcion detallada de los dibujos
La Fig. 1 ilustra un aparato 1 para la preparacion de una preforma 2 (solo se muestra la capa mas superior de la misma). El aparato 1 comprende una superficie de trabajo 3, un dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra, un dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra 6, y un dispositivo de manipulacion 7 que esta adaptado para mover el dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra con relacion al dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra.
La primera parte del dispositivo de manipulacion 7a esta adaptada para mover el dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra, mientras que la segunda parte del dispositivo de manipulacion 7b esta adaptada para mover el dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra. Una tercera parte del dispositivo de manipulacion (no mostrada) esta adaptada para mover la superficie de trabajo 3.
El dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra comprende una pluralidad de pasos de distribucion 8 (por razones de ilustracion solo se muestran algunos de ellos). Cada paso de distribucion 8 esta adaptado para la recepcion y
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entrega de un cabo de fibra 6, y los pasos de distribucion 8 se disponen para proporcionar una distancia de distribucion entre los cabos de fibra 6 entregados.
El aparato 1 se dispone de modo que los extremos libres de los cabos de fibra 6 se puedan entregar desde el dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra al dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra. El dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra esta adaptado para la retencion de los extremos libres de modo que el movimiento mutuo del dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra y del dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra separandose entre sf provoca la extraccion de los cabos de fibra 6 y la distribucion de los mismos sobre la superficie de trabajo 3.
En la realizacion ilustrada, la superficie de trabajo 3 es una mesa sobre la que se prepara la preforma 2.
El dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra esta adaptado para la recepcion y entrega de una pluralidad de cabos de fibra 6. En la realizacion ilustrada, los cabos de fibra 6 se bobinan y las bobinas 9 se posicionan por encima del dispositivo de distribucion 4 de modo que la entrega de los cabos de fibra 6 al dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra desenrolla las bobinas 9. Dado que cada paso de distribucion 8 puede recibir un cabo de fibra 6, existe una bobina 9 para cada paso de distribucion 8. Por razones de ilustracion solo se ilustra una de las bobinas 9 en la Fig. 1.
Para tener la capacidad de retener cada uno de los extremos libres de los cabos de fibra 6 por separado, el dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra comprende una abertura de retencion 10 (veanse las Figs. 3 y 4) correspondiente a cada paso de distribucion 8 del dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra. Sin embargo, no todas las aberturas de retencion 10 y pasos de distribucion 8 necesitan estar constantemente en uso. Dependiendo del tamano y forma de la preforma 2 a ser preparada puede usarse un numero variable de aberturas de retencion 10 y pasos de distribucion 8.
La Fig. 2 ilustra una preforma 2 que en la presente realizacion comprende dos capas de cabos de fibra 6 que se fijan al menos parcialmente mediante una resina. Cada capa de cabos de fibra 6 se fija parcialmente por una capa de resina 11.
La Fig. 3 ilustra un aparato 1 para la preparacion de una preforma 2, aparato 1 que esta listo para distribuir cabos de fibra 6. El aparato 1 se dispone de modo que las aberturas de retencion 10 y los pasos de distribucion 8 puedan alinearse para formar una pluralidad de pasos continuos para los cabos de fibra 6. En la realizacion ilustrada, esto se hace moviendo el dispositivo de retencion 5 hacia el dispositivo de distribucion 4, y de ese modo llevarlos a conexion entre sf
Las aberturas de retencion 10 se disponen con una distancia de retencion mutua que corresponde a una distancia mutua de los pasos de distribucion 8. Esto permite una extraccion sustancialmente paralela de los cabos de fibra 6 a traves de los pasos de distribucion 8. Adicionalmente, se facilita la distribucion sustancialmente paralela de los cabos de fibra 6 sobre la superficie de trabajo 3.
Para retener los extremos libres de las aberturas de retencion 10, el dispositivo de retencion 5 de cabos de fibra comprende ademas un bloqueo de retencion 12 que esta adaptado para bloquear los extremos libres en las aberturas de retencion 10. El bloqueo de retencion 12 es capaz de bloquear todos los extremos libres y es capaz de bloquear un numero seleccionado de los extremos libres de los cabos de fibra 6.
Para limitar la imprecision cuando se distribuyen los cabos de fibra 6 sobre la superficie de trabajo 3 y facilitar adicionalmente la extraccion de los cabos de fibra 6 a traves de los pasos de distribucion 8, el aparato 1 comprende una barra 13 de cabos de fibra que esta adaptada para presionar al menos una parte de cada uno de los cabos de fibra 6 hacia abajo hacia la superficie de trabajo 3 durante la distribucion de los cabos de fibra 6. Tal como se ha ilustrado, la barra 13 de cabos de fibra se eleva por encima del dispositivo de retencion 5 en una posicion de espera. La barra 13 de cabos de fibra se descendera para presionar los cabos de fibra 6 hacia una capa de resina 11 (no mostrada en la Fig. 3) sobre la superficie de trabajo 3, cuando comienza la distribucion de los cabos de fibra 6. En la Fig. 4 la barra 13 de cabos de fibra se ilustra en la posicion activa.
Adicionalmente, el aparato 1 comprende un dispositivo de boquilla 14 que esta adaptado para la distribucion de resina sobre la superficie de trabajo 3. En la realizacion ilustrada, el dispositivo de boquilla 14 esta adaptado para la distribucion de resina en una capa no continua, facilitando asf el escape del aire desde la preforma 2.
El dispositivo de boquilla 14 comprende una pequena abertura de boquilla que permite que se distribuyan las lmeas de resina mientras se mueve el dispositivo de boquilla 14 en relacion a la longitud de la superficie de trabajo 3 y se mueve simultaneamente la abertura de boquilla de un lado al otro en relacion al ancho de la superficie de trabajo 3. La cantidad de resina distribuida es controlada por la bomba 15 de boquilla. El movimiento relativo del dispositivo de boquilla 14 y la superficie de trabajo 3 se lleva a cabo o bien mediante el movimiento de la superficie de trabajo por un tercer dispositivo de manipulacion o bien mediante el movimiento del dispositivo de boquilla 14 por el primer dispositivo de manipulacion 7a dado que el dispositivo de boquilla 14 puede moverse junto con el dispositivo de
distribucion 4 de cabos de fibra.
Dado que el aparato 1 esta adaptado para la preparacion de preformas 2 de diferentes formas, diferentes tamanos y diferentes grosores, el aparato 1 comprende un dispositivo de corte 16 que se preve para el corte individualmente de 5 los cabos de fibra 6.
Como se ilustrado en la Fig. 1, una capa de cabos de fibra 6 puede formar una forma sustancialmente trapezoidal. Para formar una preforma 2 de una forma sustancialmente trapezoidal, es una ventaja tener la capacidad de usar cabos de fibra 6 de diferente longitud y de ese modo ser capaz de cortar los cabos de fibra 6 individualmente para 10 terminar los cabos de fibra 6 en posiciones diferentes a lo largo de la longitud de los mismos.
Como se ha indicado por la flecha 17 en la Fig. 3, los cabos de fibra 6 se cortan descendiendo el dispositivo de corte 16 para cortar individualmente cada uno de los cabos de fibra 6. Despues del corte de un cabo de fibra 6, se eleva el dispositivo de corte 16 y se mueve perpendicularmente a la direccion de distribucion para estar listo para el corte de 15 otro cabo de fibra 6. Por lo tanto, pueden cortarse uno o mas cabos de fibra 6 durante la distribucion de los mismos, mientras la parte restante de los cabos de fibra 6 aun se distribuyen sobre la superficie de trabajo 3.
La Fig. 4 ilustra un aparato 1 para la preparacion de una preforma 2 durante la distribucion de los cabos de fibra 6. Como se ha ilustrado, los cabos de fibra 6 estan siendo distribuidos mediante el movimiento del dispositivo de 20 retencion 5 de cabos de fibra separandose del dispositivo de distribucion 4 de cabos de fibra, mientras se presionan
los cabos de fibra 6 hacia la superficie de trabajo 3 mediante el uso de la barra 13 de cabos de fibra.

Claims (15)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato (1) para preparar una preforma (2) que comprende, al menos, una capa de cabos de fibra (6) que se fijan al menos parcialmente mediante una resina (11), en el que el aparato (1) comprende:
    - una superficie de trabajo (3);
    - un dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra que comprende una pluralidad de pasos de distribucion (8), estando adaptado cada paso de distribucion (8) para la recepcion y entrega de un cabo de fibra (6), y estando dispuestos los pasos (8) para proporcionar una distancia de distribucion entre los cabos de fibra (6) entregados;
    - un dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra (6); y
    - un dispositivo de manipulacion (7) adaptado para mover el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra con relacion al dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra;
    en el que el aparato (1) se dispone de modo que los extremos libres de los cabos de fibra (6) pueden entregarse desde el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra al dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra, y el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibras esta adaptado para la retencion de los extremos libres a la distancia de distribucion de modo que el movimiento mutuo del dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra y el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra separandose entre sf provoca la extraccion de los cabos de fibra (6) a traves de los pasos de distribucion (8) y la distribucion de los cabos de fibra (6) sobre la superficie de trabajo (3).
  2. 2. Un aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra comprende una abertura de retencion (10) que corresponde a cada paso de distribucion (8) del dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra.
  3. 3. Un aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 2, en el que las aberturas de retencion (10) se disponen con una distancia de retencion mutua que corresponde a una distancia mutua entre los pasos de distribucion (8).
  4. 4. Un aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 2 o 3, en el que el aparato (1) se dispone de modo que las aberturas de retencion (10) y los pasos de distribucion (8) puedan alinearse para formar una pluralidad de pasos continuos para los cabos de fibra (6).
  5. 5. Un aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra comprende ademas una barra (13) de retencion que esta adaptada para presionar al menos una parte de cada uno de los cabos de fibra (6) hacia la superficie de trabajo (3) durante la distribucion de los cabos de fibra (6).
  6. 6. Un aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra esta dispuesto para movimiento de traslacion.
  7. 7. Un aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el dispositivo de manipulacion (7) comprende:
    - un manipulador de distribucion (7a) para el movimiento del dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra dentro de un espacio de trabajo de distribucion;
    - un manipulador de retencion (7b) para el movimiento del dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra dentro de un espacio de trabajo de retencion, y
    - un manipulador de la pieza de trabajo para movimiento de la superficie de trabajo (3) dentro de un espacio de trabajo de la pieza de trabajo.
  8. 8. Un aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende ademas un dispositivo de boquilla (14) adaptado para la distribucion de resina (11) sobre la superficie de trabajo (3) mediante rociado.
  9. 9. Un aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que el dispositivo de boquilla (14) y el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra se unen para movimiento conjunto.
  10. 10. Un aparato (1) de acuerdo con la reivindicacion 8 o 9, en el que el dispositivo de boquilla (14) comprende un controlador de boquilla adaptado para la distribucion variable de la resina (11).
  11. 11. Un aparato (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende ademas un dispositivo de corte (16) que se proporciona para el corte individualmente de los cabos de fibra (6).
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  12. 12. Un metodo para la preparacion de una preforma (2), comprendiendo el metodo las etapas de:
    - proporcionar una superficie de trabajo (3);
    - proporcionar un dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra que comprende una pluralidad de pasos de distribucion (8), estando adaptado cada paso de distribucion (8) para la recepcion y entrega de un cabo de fibra
    (6);
    - proporcionar un dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra adaptado para retener una pluralidad de cabos de fibra (6);
    - proporcionar un dispositivo de manipulacion (7) adaptado para un movimiento relativo del dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra y del dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra relativamente entre si;
    - entregar extremos libres de los cabos de fibra (6) desde el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra al dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra a una distancia de distribucion mutua;
    - retener los extremos libres de los cabos de fibra (6) en el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra a una distancia de retencion que corresponde a la distancia de distribucion mutua;
    - mover el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra y el dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra alejandose entre si mediante el movimiento de al menos uno de ellos de modo que los cabos de fibra (6) se extraigan a traves de los pasos de distribucion (8); y
    - distribuir los cabos de fibra (6) sobre la superficie de trabajo (3).
  13. 13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12 que comprende ademas las etapas de:
    - proporcionar un dispositivo de boquilla (14) para la distribucion de resina (11); y
    - distribuir resina (11) en una capa no continua sobre la superficie de trabajo (3) previamente a la etapa de distribucion de los cabos de fibra (6) sobre la superficie de trabajo (3).
  14. 14. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12 o 13 que comprende ademas una etapa de disposicion de las aberturas de retencion (10) del dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra y los pasos de distribucion (8) del dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra en comunicacion entre si formando de ese modo una pluralidad de pasos continuos para los cabos de fibra (6) previamente a la etapa de entrega de los extremos libres de los cabos de fibra (6) desde el dispositivo de distribucion (4) de cabos de fibra al dispositivo de retencion (5) de cabos de fibra.
  15. 15. Un metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12-14 que comprende ademas las etapas de:
    - proporcionar un dispositivo de corte (16);
    - proporcionar informacion de una forma deseada de la preforma (2); y
    - cortar individualmente los cabos de fibra (6) de acuerdo con la informacion.
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