ES2601189T3

ES2601189T3 - Sistema y método para la fabricación de material integrado de protección contra impactos de rayos

Info

Publication number: ES2601189T3
Application number: ES09732399.2T
Authority: ES
Inventors: America O. Schaaf; Anthony H. Nguyen
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2009-03-05
Publication date: 2017-02-14
Anticipated expiration: 2029-03-05
Also published as: US20120145319A1; CN102006995B; EP2285562B1; JP5788314B2; JP6478722B2; PT2285562T; JP2015155203A; EP2285562A1; US8206823B2; US20090258220A1; JP2011524265A; WO2009128991A1; US8709189B2; CN102006995A

Abstract

Sistema integrado de protección contra impactos de rayos, de capas múltiples, adaptado para la colocación automatizada sobre una estructura compuesta que comprende: - una capa superficial (22) que consiste en una resina de polímero orgánico y que comprende una capa (30) de material re refuerzo de fibra; - una capa conductora (24) que comprende una lámina metálica expandida, siendo la capa conductora (24) adyacente a la capa superficial (22); - una capa aislante eléctrica (26) adyacente a la capa conductora 24, comprendiendo la capa aislante (26) comprendiendo un lado o cara adherente para acoplar la capa aislante (26) a una superficie de la estructura compuesta cuando el sistema es colocado sobre la estructura compuesta; y, - una capa (28) de papel portador adyacente a la capa aislante (26), comprendiendo la capa (28) de papel portador un agente liberador de silicona, siendo por tanto despegable de la capa aislante (26) para exponer el lado adherente de la capa aislante eléctrica (26) cuando el sistema es colocado sobre la estructura compuesta.

Description

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DESCRIPCION

Sistema y metodo para la fabricacion de material integrado de proteccion contra impactos de rayos ANTECEDENTES DE LA INVENCION

1) Campo de la Invencion

Se proporciona un sistema y un metodo para la fabricacion de material integrado de proteccion contra impactos de rayos. Mas concretamente, se proporciona un sistema y un metodo para la fabricacion de material integrado de proteccion contra impactos de rayos, de resina y metal, de colocacion o aplicacion automatizada sobre una estructura compuesta.

2) Antecedentes de la Invencion

Cada vez mas las estructuras aerospaciales y de aeronaves se estan construyendo de materiales compuestos, tales como plasticos reforzados con fibra de carbono (CFRP), en lugar de aleacion de aluminio y de materiales metalicos similares usados anteriormente, principalmente debido a que los materiales compuestos mejoran el rendimiento estructural, aportan caractensticas favorables de resistencia y rigidez, y reducen el peso de la aeronave. Sin embargo, los materiales compuestos son menos conductores que los materiales metalicos y son menos capaces de soportar el impacto de rayos. Los materiales compuestos no pueden distribuir la corriente y el calor procedente de un impacto de rayo, que es tipicamente de aproximadamente 100.000 Amperios a 50.000 Voltios, tan rapidamente como los materiales metalicos. Los sistemas y los metodos conocidos han sido desarrollados para proporcionar proteccion contra impactos de rayos para estructuras compuestas, tales como las estructuras aerospaciales y de aeronave. Varios sistemas y metodos conocidos incluyen conductores metalicos o incorporan sistemas de lamina metalica de diferentes configuraciones en las superficies exteriores compuestas de la aeronave, tales como paneles de revestimiento sobre las alas y el fuselaje, para proporcionar una conductividad electrica mejorada y distribuir y desviar la corriente lejos de las areas cnticas para el vuelo y componentes subyacentes de la aeronave, minimizando asf el dano ffsico causado por eventos de impacto de rayo. La adicion de conductores metalicos puede incluir sistemas basados en aplique que emplean capas alternadas de materiales dielectricos y conductores aplicados sobre la superficie de la estructura compuesta y fijados a la superficie mediante un adhesivo. Esto afsla a los componentes subyacentes de la aeronave contra un impacto de rayo y proporciona un camino conductor para la distribucion y la disipacion rapidas de la corriente y el calor de un rayo. La incorporacion de sistemas de laminas metalicas puede incluir el uso de una lamina de cobre o aluminio tanto en forma maciza como en forma de malla expandida que este estratificada y sea curada junto con el material compuesto. Este sistema proporciona un camino conductor para el desvfo y la distribucion de la corriente del rayo, el cual, en combinacion con sujetadores especiales y otras caractensticas, proporciona un grado de proteccion contra impactos de rayos para estructuras compuestas. Sin embargo, dichos sistemas y metodos conocidos implican a menudo colocacion manual tediosa y costosa en tiempo de componentes de multiples materiales necesarios para la integracion efectiva del sistema de proteccion contra impactos de rayos.

Ademas, los sistemas y los metodos conocidos para la proteccion contra impactos de rayos estan hechos generalmente mediante la colocacion individual de una capa superior superficial para proporcionar una superficie lisa para la aplicacion de subsiguientes sistemas de recubrimiento de acabado, una capa de lamina metalica para conducir la corriente procedente de un rayo, y una capa aislante opcional, tfpicamente una chapa de resina reforzada con fibra de vidrio, para evitar la corrosion galvanica y mejorar los desajustes por dilatacion termica que provocan agrietamiento interlaminar y de la pintura. Por ejemplo, se describe un material de proteccion contra impactos de rayos para estructuras compuestas en la Patente de EE.UU. Numero 5.225.265, en la que la capa de epoxi y la capa de lamina metalica no estan integradas y estan colocadas individualmente una encima de la otra. Sin embargo, la colocacion de estos sistemas de capas multiples conocidos en capas separadas es engorrosa y de labor intensiva. Ademas, pueden aparecer problemas con el arrugamiento del material, contaminacion y manipulacion indebida del material. La adherencia del material a la herramienta o a un substrato compuesto puede ser tambien un desaffo cuando los materiales son aplicados individualmente.

El documento US 2007/0141927 describe un metodo y un sistema para la proteccion exterior de una aeronave. La estructura de proteccion comprende una capa de revestimiento superficial que tiene una resina y un portador, un substrato de malla metalica que presenta una pluralidad de orificios y un aislante que tiene una resina y un portador. El revestimiento superficial, el substrato de malla metalica y el aislante se combinan de manera tal que la resina del revestimiento superficial y el aislante rellenan la pluralidad de orificios de la malla metalica.

El documento WO 2008/015082 describe un metodo para producir un componente aeroespacial que utiliza una disposicion de colocacion y una disposicion estructural. La disposicion estructural comprende una estructura que esta hecha de un metal y que esta impregnada previamente con una matriz de resina. La disposicion de colocacion esta compuesta de una capa de refuerzo, una aplicacion de fibra de vidrio y una pelfcula protectora.

La disposicion estructural y/o la disposicion de aplicacion son aplicadas al contorno de una seccion de ala mediante una maquina de aplicacion de cinta. Los diferentes materiales son suministrados a la maquina colocadora de cinta mediante un dispositivo de suministro que esta disenado para suministrar material desde diferentes pacas.

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Varios proveedores de material han ofrecido laminas metalicas expandidas y pelmulas basadas en epoxi integradas que apenas mejora el tiempo de fabricacion en cadena y la manipulacion. Por ejemplo, en la Patente de EE.UU. Numero 5.470.413 se describe un proceso conocido para fabricar un material compuesto contra impactos de rayos, que proporciona un compuesto de capas multiples que comprende una capa de lamina metalica expandida, una capa unica de pelmula de resina basada en epoxi, y una capa portadora. En la Patente de EE.UU. Numero 7.277.266 se describe otro sistema conocido destinado a un sistema de proteccion contra rayos para una estructura compuesta que esta dirigida a un aplique de proteccion contra impactos de rayos. Sin embargo, este sistema conocido emplea un aplique que no esta curado conjuntamente y emplea un adhesivo sensible a la presion. Ademas, estos sistemas conocidos no permiten que los procesos de fabricacion automatizados soporten procesamiento de gran volumen, y, en particular, la manipulacion, corte y colocacion automatizados. Ademas, los sistemas integrados conocidos pueden necesitar tambien capas superficiales adicionales, tales como capas superficiales de epoxi, para proporcionar acabado superficial, sellado y lisura suficientes para cumplir requisitos medioambientales de las aplicaciones aeroespaciales. Aunque algunos sistemas conocidos pueden estar disenados para cumplir requisitos medioambientales, no han sido optimizados dentro de las restricciones de automatizacion y de peso mmimo. Los sistemas integrados disenados para proteccion contra impactos de rayos y/o durabilidad en el medio ambiente no han sido creados con requisitos de flexibilidad y adherencia. No presentan la adherencia en ambas caras, de modo que son incapaces de ser dispuestos sobre superficies perfiladas tan facilmente. Ademas, es necesario disponer adherencia en ambas caras para enrollar material de forma estable en sistemas de colocacion automatizada. Si existen algunos sistemas menormente integrados, estos presentan la adherencia solo sobre una de las caras.

Por lo tanto, existe la necesidad de un sistema y un metodo para la fabricacion de un material integrado de proteccion contra impactos de rayos que no presente los problemas asociados con los sistemas y metodos conocidos.

COMPENDIO DE LA INVENCION

Esta necesidad de un sistema y un metodo para la fabricacion de un material integrado de proteccion contra impactos de rayos que no presente los problemas asociados con los sistemas y metodos conocidos, asf como tambien para un sistema y metodo umvocos, no obvios y ventajosos, queda satisfecha por un sistema y un metodo de acuerdo con las reivindicaciones independientes. Ninguno de los sistemas y metodos conocidos proporciona todas las numerosas ventajas descritas en la presente memoria. A diferencia de los sistemas y metodos conocidos, la invencion puede proporcionar una o mas de las siguientes ventajas: el sistema y metodo proporcionan la integracion de una pelmula de resina, tipicamente basada en epoxi, con una lamina metalica expandida y una capa adherente sobre un papel de portador basado en papel de modo que pueda ser procesado en diferentes maquinas automatizadas de colocacion para soportar procesamiento de gran volumen tal como manipulacion, corte y colocacion, y para soportar aplicacion a gran escala de sistemas de revestimiento compuestos protegidos contra impacto de rayos; el sistema y metodo proporcionan la integracion de componentes de material de metal expandido y de pelmula de resina, tipicamente basada en epoxi, en un producto integrado unico, que puede ser utilizado con maquinas automatizadas de colocacion de tejido y cinta compuestos existentes para la colocacion rapida y eficiente de material sobre estructuras de revestimiento compuestas planas perfiladas para proporcionar proteccion frente efectos electromagneticos tales como impactos de rayos; el sistema y metodo proporcionan un material con adherencia en ambos caras, lo que es necesario para enrollar material de forma estable; el sistema y metodo proporcionan un material integrado que es a la vez duradero frente al medio ambiente y tambien capaz de operar sin soldadura con maquinas de aplicacion de cinta de contorno, sistemas de colocacion a gran escala asistidos por vacm y otras maquinas de colocacion automatizada; el sistema y metodo proporcionan un tiempo de fabricacion en cadena mejorado, una uniformidad del material mejorada, reduccion del numero de horas de trabajo y de recursos y mmimas preocupaciones relativas a la manipulacion y la contaminacion; el sistema y metodo proporcionan automatizacion a modo de un sistema autonomo capaz de ofrecer proteccion frente a efectos electromagneticos y respeto con el medio ambiente sin la adicion de superficie adicional, aislantes adicionales o metal adicional; el sistema y metodo proporcionan material con flexibilidad mejorada que puede curvarse mas facilmente en el plano X- Y, y curvarse en el plano Z; el sistema y metodo proporcionan una cantidad reducida de materiales o partes desechadas que pueden ser el resultado de manipulacion indebida, contaminacion, arrugamiento u otros defectos de fabricacion; el sistema y metodo requieren un desarrollo adicional de la maquina mmimo o nulo para colocar el material sobre estructuras compuestas; y el sistema y metodo proporcionan partes compuestas globalmente mejoradas en terminos de apariencia y cantidad de defectos e irregularidades potenciales, mientras que proporcionan una proteccion mejorada frente a efectos electromagneticos e impacto de rayos, y una durabilidad frente al medio ambiente durante la vida util.

En una realizacion de la invencion se proporciona un sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos adaptado para la colocacion automatizada sobre una estructura compuesta que comprende: una capa superficial que consiste de una resina de polfmero organico; una capa conductora de una lamina metalica expandida; una capa aislante; y, una capa de papel portador.

En otra realizacion de la invencion se proporciona un sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, que comprende: un material integrado de proteccion contra impactos de rayos que consiste en una lamina metalica

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expandida encapsulada en una resina de poKmero organico montada sobre un papel portador; y, una maquina de colocacion automatizada adecuada para colocar el material sobre una parte compuesta de la aeronave para la proteccion de la parte compuesta frente impactos de rayos.

En otra realizacion de la invencion, se proporciona un metodo para fabricar una estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos, que comprende: cargar un material integrado de proteccion contra impactos de rayos en una maquina automatizada de estratificacion, en el que el material de proteccion contra impacto de rayos comprende una lamina metalica expandida encapsulada en una resina de polfmero organico montada sobre un papel portador; y aplicar el material sobre una superficie expuesta de un revestimiento compuesto para formar la estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS

Las anteriores y otras ventajas y caractensticas, y la manera en que las mismas son satisfechas, resultaran facilmente evidentes despues de la consideracion de la siguiente descripcion detallada, tomada en conjunto con los dibujos adjuntos, que representan realizaciones preferidas y ejemplares, pero que no necesariamente han sido trazados a escala, en los que:

La Figura 1 es una vista en planta desde arriba de una aeronave que muestra diferentes zonas de impacto de rayos sobre la aeronave;

la Figura 2 es un diagrama esquematico que muestra un sistema de material de proteccion contra impactos de rayos, de varias capas de la invencion;

la Figura 3 es un diagrama esquematico que representa materiales precursores convertidos en un producto integrado del sistema de material de proteccion contra impactos de rayos, varias capas de la invencion; la Figura 4 es una vista en perspectiva trasera de una maquina colocadora de cinta de contorno aplicando el sistema integrado de material de proteccion contra impactos de rayos sobre una estructura compuesta; la Figura 5 es una vista en perspectiva lateral de la maquina colocadora de cinta de contorno de la Figura 4 aplicando el sistema integrado de material de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre una estructura compuesta;

la Figura 6 es una vista en perspectiva frontal de la maquina colocadora de cinta de contorno de la Figura 4 aplicando el sistema integrado de material de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre una estructura compuesta;

la Figura 7 es una vista en perspectiva frontal de la colocacion de acabado del sistema integrado de material de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre una estructura compuesta; y, la Figura 8 es una vista en perspectiva frontal de la colocacion de acabado de dos sistemas de material de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre una estructura compuesta.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION

A continuacion se describiran con mayor detalle realizaciones de la invencion en relacion con las Figuras adjuntas, en las que se representan algunas, aunque no todas, de las realizaciones. De hecho, pueden proporcionarse varias realizaciones diferentes y no deberan considerarse como limitacion a las realizaciones expuestas en la presente memoria. Mas bien, estas realizaciones son proporcionadas para que esta descripcion sea minuciosa y completa y de a conocer completamente el alcance de la invencion a los expertos en la tecnica.

La invencion esta dirigida a un sistema de proteccion contra impactos de rayos y a un metodo que es adecuado para la colocacion o estratificacion automatizadas sobre partes o estructuras compuestas, tales como partes y estructuras de compuestas aeroespaciales y de aeronaves. En relacion ahora a los dibujos, la Figura 1 es una vista en planta desde arriba de una aeronave l0 que representa varias zonas de impacto de rayos de la aeronave. Dichas zonas de la aeronave 10, en las que existe una elevada probabilidad de recibir un impacto de rayo directo, pueden incluir las zonas 12 de alas, las zonas 14 de punta de alas, una zona 16 de morro, las zonas 18 de fuselaje y las zonas 20 de cola.

La Figura 2 es un diagrama esquematico que representa el sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, de la invencion, adaptado para la colocacion automatizada sobre una estructura compuesta, tal como una zona de ala de la aeronave, una zona de punta de ala, una zona de fuselaje, una zona de cola o una zona de morro. La invencion incluye un sistema integrado de material de proteccion contra impactos de rayos, de resina y metal, que comprende varios componentes donde cada componente esta optimizado especialmente para una proteccion contra impactos de rayos, un comportamiento respetuoso con el medio ambiente, asf como fabricacion automatizada ideales. El sistema comprende una capa superficial 22 que consiste de una resina de polfmero organico. Preferiblemente, la resina de polfmero organico comprende una resina epoxi- fenolica parcialmente curada, tal como Cytec Metlbond 1515-3 o una Cytec SurfaceMaster 905, obtenidas de Cytec Engineered Materials, Inc., de Havre de Grace, Maryland. Sin embargo, se pueden usar otras resinas de polfmero organico adecuadas. Preferiblemente, la capa superficial esta basada en epoxi y disenada para encapsular y proteger medioambientalmente una capa conductora 24, explicada a continuacion, y puede estar disenada para actuar como y proporcionar una capa sacrificable para la preparacion de la superficie y la aplicacion del sistema de pintado. Preferiblemente, la capa superficial tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0508 mm [0,002 pulgadas] a 1,905 mm [0,075 pulgadas].

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Preferiblemente, la capa superficial tiene un peso comprendido en el intervalo de 73 g/m2 [0,015 psf] (libras por pie cuadrado) a 342 g/m2 [0,070 psf].

Como se representa en la Figura 2, el sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, comprende ademas una capa conductora 24 adyacente a la capa superficial 22. La capa conductora comprende una lamina expandida. La capa conductora 24 conduce la corriente procedente de un rayo alejandola del punto de union y/o afsla los sistemas electronicos/electricos frente a senales interferentes. Preferiblemente, la lamina metalica expandida de la capa conductora comprende cobre, aluminio, titanio, mquel, bronce, oro, plata y aleaciones de los mismos, u otros metales conductores. Preferiblemente, la capa conductora tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0381 mm [0,0015 pulgadas] a 0,152 mm [0,006 pulgadasl. Preferiblemente, la capa conductora tiene un peso comprendido en el intervalo de 420 g/m2 [0,086 psf] a 488 g/m2 [0,100 psf]. Se prefieren laminas metalicas expandidas frente a pelfculas de metal macizas debido a que son ligeras y ofrecen el potencial para la automatizacion debido a su capacidad para flexionarse en el plano X-Y y en el plano Z.

Como se representa en la Figura 2, el sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples comprende adicionalmente una capa 26 adherente o aislante para aislar galvanicamente la capa conductora respecto a la lamina de plastico reforzada con fibras de carbono subyacente cuando sea necesario (es decir, aleaciones de aluminio). La capa adherente o aislante esta adyacente a la capa conductora. Preferiblemente, la capa adherente o aislante comprende un material de resina basada en epoxi, un material previamente impregnado de epoxi-fibra de vidrio, un material adhesivo delgado, u otras resinas de polfmero organico. El adhesivo sobre la capa adherente o aislante proporciona adherencia de forma que la capa adherente o aislante pueda adherirse a un lado de una capa 28 de papel portador y pueda mejorar la aplicacion de la capa de plastico adyacente reforzada con fibra de carbono. En ciertas realizaciones, la capa adherente o aislante puede ser de la misma composicion que la capa superficial. Preferiblemente, la capa adherente o aislante tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0381 mm [0,0015 pulgadas] a 0,127 mm [0,005 pulgadas]. Preferiblemente, la capa adherente o aislante tiene un peso comprendido en el intervalo de 73 g/m2 [0,015 psf] a 292 g/m2 [0,060 psf].

Como se representa en la Figura 2, el sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, comprende ademas la capa 28 de papel portador que esta adyacente a la capa adherente o aislante. Preferiblemente, la capa de papel portador comprende un papel adecuado que tiene una adherencia variable. Mas preferiblemente, la capa de papel portador presenta adherencia baja o media.

La capa de papel portador tiene un agente liberador de silicona. La silicona proporciona una superficie pegajosa para despegar del papel el material contra impactos de rayos. Preferiblemente, la capa portadora tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,1016 mm [0,004 pulgadas] a 0,2032 mm [0,008 pulgadas].

La capa de papel portador es preferiblemente despegada y descartada a medida que el material es colocado sobre la estructura compuesta. De ese modo, cuando la capa de papel portador es despegada de la capa adherente o aislante, el lado adherente expuesto de la capa adherente o aislante se acopla a la superficie de la estructura compuesta cuando el material se coloca o deposita sobre la estructura compuesta.

Aunque la flexibilidad es una caractenstica obligada que permite la automatizacion, el espesor general del sistema, la adherencia del material, y la adherencia del papel portador y el grosor son importantes tambien. Algunas combinaciones requeriran unas caractensticas de papel muy espedficas. Por ejemplo, los sistemas de pelfcula de resina de lamina mas fina requieren un papel portador mas grueso. La capa adherente o aislante es seleccionada en base a la idoneidad y la compatibilidad respecto al sistema de metal y a la maquina de colocacion automatizada para la cual el sistema esta siendo disenado. Preferiblemente, la lamina metalica expandida esta encapsulada en resina y montada sobre el papel portador y arrollada dentro de un nucleo a distancias espedficas respecto a los requisitos de la maquina de colocacion automatizada. Los tipos de lamina y las resinas usadas dependen de los requisitos de resistencia frente al impacto de rayos y de durabilidad. Parametros como adherencia y flexibilidad son optimizados de forma tal que el sistema pueda ser automatizado. El material integrado se elabora preferiblemente mediante el insertado de la lamina metalica expandida dentro de la resina de polfmero en lmea mientras la resina esta siendo laminada, o en un modo de post-procesado en el que la resina parcialmente curada ha sido ya laminada y la lamina metalica expandida queda intercalada entre el material de refuerzo de fibra, tal como un portador de tela, que comprende tfpicamente un refuerzo de fibra de carbono o fibra de vidrio, un fieltro de tejido o un poliester tricotado. Los materiales precursores “A” comprenden ademas la capa conductora 24, la capa 26 adherente o aislante y la capa 28 de papel portador. Los materiales precursores estan combinados e integrados para formar un producto integrado “B” que comprende capas integradas de la capa superficial 22 con una capa 30 de material de refuerzo de fibra, una capa conductora 24, y una capa 26 adherente o aislante, colocada sobre la capa 28 de papel portador.

Preferiblemente, la colocacion automatizada del sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, sobre la estructura compuesta es llevada a cabo con una maquina automatizada de colocacion o de estratificacion, tal como una maquina colocadora de cinta de contorno o un sistema de colocacion en masa asistido por vado. Preferiblemente, las maquinas de colocacion de cinta de contorno utilizadas en la invencion se obtienen de MAG Cincinnati, de Cincinnati, Ohio, de Forest-Line de Toulouse, Francia, o de M. Torres de Pamplona, Spain.

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Preferiblemente, las maquinas de colocacion de cinta de contorno son capaces de colocar cinta compuesta a alta velocidad sobre partes contorneadas grandes y de adaptarse tipicamente a anchuras de material de proteccion contra impacto de rayos de 15,24 cm (6 pulgadas) o 30,48 cm (l2 pulgadas). Los sistemas de colocacion en masa asistidos con vado tienen areas superficiales mas grandes y pueden adaptase a anchuras de material de proteccion contra impacto de rayos de hasta 121,92 cm (48 pulgadas). El sistema de proteccion contra impactos de rayos es cargado sobre la maquina de colocacion automatizada, y la maquina de colocacion automatizada coloca o estratifica el sistema de proteccion contra impactos de rayos sobre la estructura compuesta o herramienta. Las estructuras o partes compuestas que tienen el material integrado de proteccion contra impactos de rayos pueden ser ensambladas posteriormente en una aeronave.

La Figura 4 representa un material integrado 32 de proteccion contra impactos de rayos segun el sistema y metodo de la invencion durante su colocacion o deposicion sobre una superficie expuesta de un revestimiento compuesto 34 mediante una maquina 36 colocadora de cinta de contorno convencional. La Figura 4 muestra una vista en perspectiva trasera de un extremo trasero 38 de la maquina 36 colocadora de cinta de contorno aplicando el material 32 en la direccion 40. La Figura 5 es una vista en perspectiva lateral de un lado 42 de la maquinas 36 colocadora de cinta de contorno de la Figura 4 aplicando el material integrado 32 de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre el revestimiento compuesto 34 en la direccion 40. La Figura 6 es una vista en perspectiva frontal de un extremo frontal 44 de la maquina 36 colocadora de cinta de contorno de la Figura 4 aplicando el material integrado 32 de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre el revestimiento 34 compuesto en la direccion 40. La Figura 7 es una vista en perspectiva frontal de la colocacion o estratificacion de acabado de dos piezas del material integrado 32 de proteccion contra impacto de rayos de la invencion sobre el revestimiento 34 compuesto mediante la maquina colocadora de cinta de contorno. El material de acabado 32 colocado o estratificado tiene un extremo inicial 48 donde el extremo inicial 48 de una pieza de material 32 se superpone ligeramente al extremo inicial de la otra pieza de material 32. Cada pieza del material de acabado 32 colocado tiene un extremo lateral espaciado 50 que es colocado segun un pequeno angulo. Cada pieza del material de acabado 32 colocado tiene un extremo de acabado 52 donde el extremo de acabado 52 de una pieza del material 32 forma una pequena separacion 46 con respecto al extremo de acabado 52 de la otra pieza de material 32. Con esta invencion es posible controlar exactamente donde y como el material es depositado o colocado sobre el revestimiento compuesto o herramienta de colocacion

La Figura 8 es una vista en perspectiva frontal de la colocacion de acabado de varias piezas de dos materiales de acabado 32, 54 de proteccion contra impactos de rayos de la invencion sobre el revestimiento compuesto 34 mediante una maquina de colocacion de cinta de contorno (no representada). El material de acabado 32, 54 colocado o estratificado presenta un extremo inicial 56 donde el extremo inicial 56 del material 32 se superpone al extremo inicial 56 del material 54. Cada pieza del material de acabado 32 colocado tiene un extremo de acabado 58 donde los extremos 58 de acabado del material 32 estan distanciados respecto a los extremos de acabado 58 del material 54. Los extremos 58 de acabado del material 32, 54 forman una curva 60, y conforme cada pieza es depositada de forma continua desde el principio hasta el final, disminuyendo el radio de curvatura con cada subsiguiente pieza que es depositada. Con esta invencion es posible controlar exactamente donde y como el material es depositado o colocado sobre el revestimiento compuesto o herramienta de deposicion. Algunas ventajas del sistema y material de proteccion contra impactos de rayos de la invencion incluyen la capacidad de adaptarse a los contornos y la capacidad de curvarse en el plano X-Y y en el plano Z debido a la geometna de lamina metalica expandida dentro de la pelfcula de resina.

En otra realizacion, la invencion esta dirigida a un sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos que comprende: un material integrado de proteccion contra impactos de rayos que consiste de una lamina metalica expandida encapsulada en resina de polfmero organico, montada sobre un papel portador; y, una maquina de colocacion automatizada adecuada para colocar el material sobre una parte compuesta de la aeronave para proteger la parte compuesta frente a impactos de rayos. Preferiblemente, la colocacion automatizada comprende una maquina aplicadora de cinta de contorno. Debera notarse que las particularidades referentes a la realizacion de la invencion, tal como se ha descrito anteriormente en relacion a las Figuras, se aplican de igual modo a las particularidades de esta realizacion de la invencion.

En otra realizacion, la invencion esta dirigida a un metodo para fabricar una estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos. El metodo comprende el paso de cargar un material integrado de proteccion contra impactos de rayos dentro de una maquina automatizada de estratificacion. Preferiblemente, el material de proteccion contra impactos de rayos comprende una lamina metalica expandida encapsulada en resina de polfmero organico, montada sobre un papel portador. El metodo comprende ademas el paso de aplicar el material de proteccion contra impactos de rayos sobre una superficie expuesta de un revestimiento compuesto para formar la estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos. Preferiblemente, la maquina automatizada de estratificacion comprende una maquina aplicadora de cinta de contorno. Preferiblemente, la estructura compuesta comprende una zona de ala de la aeronave, una zona de fuselaje, una zona de cola o una zona de morro. Preferiblemente, el metodo se lleva a cabo a temperatura ambiente y, preferiblemente, el metodo puede ser realizado en cuestion de horas, dependiendo lo grande que un compuesto va a ser estratificado. Debera notarse que las particularidades referentes a la realizacion de la invencion, tal como se han descrito anteriormente y en relacion a las Figuras, se aplican del mismo modo a las particularidades de esta realizacion de la invencion.

La invencion proporciona un material integrado que es a la vez duradero frente al medio ambiente y tambien capaz de operar sin juntura con maquinas aplicadoras de cinta de contorno, y otras maquinas de colocacion automatizada. Los sistemas de material cubiertos por esta invencion estan disenados con el proposito expKcito de la 5 automatizacion, y a modo de un sistema autonomo capaz de ofrecer proteccion frente a efectos electromagneticos, tal como proteccion frente a impactos de rayos, y rendimiento medioambiental. Esta invencion proporciona un tiempo de fabricacion en cadena mejorado, reduce el numero de horas de trabajo y de recursos, minimiza las preocupaciones relativas a la manipulacion y la contaminacion, y mejora las partes compuestas en terminos de apariencia y cantidad de defectos e irregularidades potenciales, mientras que proporciona una proteccion mejorada 10 frente a efectos electromagneticos e impactos de rayos, y durabilidad frente al medioambiente durante la vida util.

Muchas modificaciones y otras realizaciones de la invencion se les ocurriran a los expertos en la tecnica a la que pertenece esta invencion que tengan el beneficio de las ensenanzas presentadas en las descripciones anteriores y en los dibujos asociados. Por tanto, debe entenderse que la invencion no esta limitada a las realizaciones 15 espedficas descritas y que las modificaciones y otras realizaciones estan destinada a estar incluidas dentro del

alcance de las reivindicacion adjuntas. Aunque en esta memoria se emplean algunos terminos espedficos, estos son empleados solo en un sentido generico y descriptivo y no con fines limitativos.

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REIVINDICACIONES

1. Sistema integrado de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, adaptado para la colocacion automatizada sobre una estructura compuesta que comprende:

- una capa superficial (22) que consiste en una resina de polfmero organico y que comprende una capa (30) de material re refuerzo de fibra;

- una capa conductora (24) que comprende una lamina metalica expandida, siendo la capa conductora (24) adyacente a la capa superficial (22);

- una capa aislante electrica (26) adyacente a la capa conductora 24, comprendiendo la capa aislante (26) comprendiendo un lado o cara adherente para acoplar la capa aislante (26) a una superficie de la estructura compuesta cuando el sistema es colocado sobre la estructura compuesta; y,

- una capa (28) de papel portador adyacente a la capa aislante (26), comprendiendo la capa (28) de papel portador un agente liberador de silicona, siendo por tanto despegable de la capa aislante (26) para exponer el lado adherente de la capa aislante electrica (26) cuando el sistema es colocado sobre la estructura compuesta.
2. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la resina de polfmero organico comprende una resina epoxi-fenolica.
3. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa superficial (22) tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0508 mm [0,002 pulgadas] a 1,905 mm [0,075 pulgadas].
4. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa superficial (22) tiene un peso comprendido en el intervalo de 73 g/m2 [0,015 psf] (libras por pie cuadrado) a 342 g/m2 [0,070 psf].
5. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la lamina metalica expandida comprende un metal escogido de entre el grupo que comprende cobre, aluminio, titanio, mquel, bronce, oro, plata y aleaciones de los mismos.
6. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa conductora (24) tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0381 mm [0,0015 pulgadas] a 0,1524 mm [0,006 pulgadas].
7. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa conductora (24) tiene un peso comprendido en el intervalo de 420 g/m2 [0,086 psf] a 488 g/m2 [0,100 psf].
8. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa aislante (26) comprende un material escogido de entre el grupo que comprende un material de resina basada en epoxi, un material previamente impregnado de epoxi-fibra de vidrio, un material adhesivo delgado, y una resina de polfmero organico.
9. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa aislante (26) tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,0381 mm [0,0015 pulgadas] a 0,127 mm [0,005 pulgadas].
10. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa aislante (26) tiene un peso comprendido en el intervalo de 73 g/m2 [0,015 psf] a 292 g/m2 [0,060 psf].
11. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa (28) de papel portador comprende papel que tiene una adherencia espedfica adaptada para permitir la colocacion automatizada del sistema.
12. Sistema segun la reivindicacion 1, en el que la capa (28) de papel portador tiene un grosor comprendido en el intervalo de 0,1016 mm [0,004 pulgadas] a 0,2032 mm [0,008 pulgadas].
13. Metodo para fabricar una estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos, que comprende:

- cargar un sistema integrado (32) de proteccion contra impactos de rayos, de capas multiples, segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, dentro de una maquina (36) aplicadora automatizada; y,

- colocar el sistema (32) sobre una superficie expuesta de un revestimiento compuesto (34) para formar la estructura compuesta con proteccion contra impactos de rayos, en el que la capa (28) de papel portador es despegada de la capa aislante (26) para exponer la cara adherente de la capa aislante (26) cuando el sistema es colocado sobre el revestimiento compuesto (34).
14. Metodo segun la reivindicacion 13, en el que la maquina de colocacion automatizada comprende una maquina (36) de aplicacion de cinta de contorno.
15. Metodo segun la reivindicacion 13, en el que la estructura compuesta comprende una zona (12) de ala, una zona (14) de punta de ala, una zona (18) de fuselaje, una zona (20) de cola, o una zona (16) de morro de la aeronave.