ES2643475T3

ES2643475T3 - Deposición automatizada de resina y fibra para infusión de resina

Info

Publication number: ES2643475T3
Application number: ES12167277.8T
Authority: ES
Inventors: Michael D. Silcock; Christopher A. Howe; Brice A. Johnson
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2011-06-26
Filing date: 2012-05-09
Publication date: 2017-11-23
Anticipated expiration: 2032-05-09
Also published as: CN102837434B; US20150034247A1; KR20130001689A; BR102012015808A2; PT2540480T; US9889612B2; EP2540480A1; BR102012015808B1; CA2775329C; US20120325398A1; EP2540480B1; CA2976484A1; CN102837434A; CA2775329A1; US20180162072A1; CA2976484C; US11260606B2; JP2013006415A; KR101900957B1; JP6058297B2

Description

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DESCRIPCION

Deposicion automatizada de resina y fibra para infusion de resina Campo tecnico

La presente divulgacion se refiere de manera general a la fabricacion de estructuras de material compuesto, y trata mas particularmente de un metodo y aparato para la deposicion de refuerzos de fibra, y de la pellcula de resina usada para infundir los refuerzos con resina.

Antecedentes

Pueden fabricarse grandes estructuras de material compuesto usando equipos automatizados tales como maquinas automaticas de disposicion de cintas y maquinas automaticas de colocacion de fibras. Estas maquinas automatizadas estratifican hojas sobre una herramienta disponiendo multiples tramos de haces de filamentos o cinta preimpregnados. El laminado automatizado de productos preimpregnados tiene varias desventajas, incluyendo la vida util relativamente corta de los materiales de producto preimpregnado, el posible engomado de los cabezales de colocacion de cintas, la necesidad de autoclaves que requieren mucho capital para curado y limitaciones en la variedad de formatos de producto preimpregnado que estan disponibles.

Algunas de las desventajas mencionadas anteriormente pueden superarse usando tecnicas de moldeo llquido tales como, sin limitacion, infusion de resina de preformas de fibra. Sin embargo, el procedimiento de infusion de resina tambien tiene determinadas desventajas, incluyendo una flexibilidad limitada en el control de la ubicacion y deposicion de resina en herramientas convencionales y dificultades en la infusion de resinas de alto modulo y altamente endurecidas en grandes estructuras. Ademas, la infusion de resina lleva mucho tiempo y requiere disposiciones de embolsado y sistemas de transferencia de resina relativamente complejos y puede requerir que los tecnicos entren en contacto directo con resinas. Ademas, la infusion de resina puede ser relativamente costosa en cuanto a los productos de consumo y el desperdicio de materiales.

Con el fin de mejorar la distribution de resina y reducir los tiempos de procesamiento, se ha propuesto infundir preformas de fibra usando trozos de pellcula de resina que se cortan de una lamina grande y se colocan en un mandril seguido por una preforma seca. Se requieren un dique relativamente complejo y diversos productos de consumo con el fin de controlar el flujo de resina. Por consiguiente, el procedimiento y los equipos de infusion de pellcula de resina pueden no ser muy adecuados para entornos de mayor production en los que se desea la automatizacion.

Se han empleado tecnicas de pulverization de resina en las que se deposita resina usando una pistola pulverizadora mediante medios automatizados sobre una herramienta. Sin embargo, este procedimiento requiere que se mantenga la herramienta a bajas temperaturas con el fin de controlar el cambio de estado en la resina de llquido a solido cuando se transfiere desde la pistola pulverizadora hasta la herramienta.

El documento GB 2 268 705 A describe un aparato y un metodo para preparar un laminado de hojas de material fibroso para la fabricacion de un material compuesto de plastico reforzado con fibra. El metodo incluye estirar una longitud del material a lo largo de una superficie de laminado, cortar un trozo de material de la longitud para formar una hoja cortada y permitir que la misma presente calda sobre la superficie del laminado.

El documento GRIMSHAW M N ED - MIRACLE & S L DONALDSON D B: “Automated tape laying”, 1 de diciembre de 2001 (), ASM HANDBOOK/PREPARED UNDER THE DIRECTION OF THE ASM INTERNATIONAL HANDBOOK COMMITTEE; ASM INTERNATIONAL, MATERIALS PARK, OHIO, EE.UU., PAGINA(S) 480 - 485, XP002591500, ISBN: 978-0-87170-703-1, da a conocer un sistema y metodo de disposicion de cintas, en el que se usa un carrete de suministro sobre el que se bobina una cintra prefabricada de grafito/resina epoxldica encima de un papel de respaldo. Se estira la cinta prefabricada desde el carrete de suministro, se corta y se compacta sobre una superficie de herramienta usando un conjunto de compactacion que incluye una zapata de compactacion y un rodillo de compactacion. Se bobina el papel restante mediante un carrete de bobinado.

Por consiguiente, existe la necesidad de un metodo de fabricacion de estructuras de material compuesto, particularmente estructuras a gran escala, usando un procedimiento de infusion de resina que reduzca los costes y sea muy adecuado para la automatization. Tambien existe la necesidad de un metodo y aparato para la deposicion automatizada de pellculas de resina que permitan altas tasas de extendido, un control mejorado sobre la calidad, ubicacion y distribucion de la resina y que permitan el uso de resinas de alto modulo y endurecidas.

Sumario

El objeto anterior se resuelve mediante el metodo segun la revindication 1 y mediante el aparato segun la

reivindicacion 7.

El metodo y aparato dados a conocer proporcionan una deposicion automatizada de pellculas de resina que pueden usarse en la infusion de resina de preformas de fibra para producir estructuras de material compuesto a gran escala. Las realizaciones dadas a conocer permiten la deposicion de resina en un formato personalizado que satisface los 5 requisitos de diseno y procedimiento, al tiempo que reduce el peso y que logra la utilizacion austera de energla y materiales. El procedimiento de deposicion automatizada de resina dado a conocer puede reducir costes ordinarios al tiempo que elimina etapas de procesamiento requeridas previamente para preparar materiales. Puede lograrse una calidad y un rendimiento mejorados a traves de una automatizacion altamente repetible. Tambien puede reducirse el desperdicio de materiales al tiempo que se minimiza o se elimina el contacto directo entre el personal y 10 las resinas. Puede eliminarse la necesidad de procesamiento en autoclave as! como la necesidad de botes de resina, tuberlas e instalaciones para la manipulacion de resinas.

Ventajosamente el metodo en el que la infusion del refuerzo de fibra incluye sellar una bolsa de vaclo sobre el laminado, vaciar la bolsa de vaclo y aplicar calor al laminado.

Segun la invencion se proporciona un metodo de laminacion de una estructura de aeronave de material compuesto, 15 que incluye mover un efector final sobre la superficie de una herramienta; usar un manipulador programado para controlar automaticamente el movimiento del efector final sobre la superficie de la herramienta; estirar una tira de pellcula de resina desde una bobina de pellcula de resina en el efector final; cortar la tira de pellcula de resina hasta una longitud deseada; alimentar la longitud cortada de pellcula de resina a un rodillo de compactacion en el efector final; estirar una tira de refuerzo de fibra seca desde una bobina del refuerzo de fibra seca en el efector final; cortar 20 la tira de refuerzo de fibra seca hasta una longitud deseada; alimentar la longitud cortada de la tira de pellcula de resina a un primer rodillo; usar el primer rodillo para compactar la longitud cortada de la tira de pellcula de resina contra la herramienta; alimentar la longitud cortada del refuerzo de fibra seca a un segundo rodillo; usar el segundo rodillo para compactar la longitud cortada del refuerzo de fibra seca contra la herramienta en alineacion con la tira de pellcula de resina compactada; controlar independientemente la presion de compactacion aplicada por los rodillos 25 primero y segundo a la tira de pellcula de resina y la tira de refuerzo de fibra seca, respectivamente.

Otras caracterlsticas, beneficios y ventajas de las realizaciones dadas a conocer resultaran evidentes a partir de la siguiente descripcion de realizaciones, cuando se observan segun los dibujos anexos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripcion de las ilustraciones

30 La figura 1 es una ilustracion de un diagrama que muestra las etapas de un metodo de fabricacion de una estructura de material compuesto usando deposicion automatizada de pellcula de resina.

La figura 2 es una ilustracion de una vista en seccion transversal de un conjunto de laminado en bolsa de vaclo usado en el metodo de fabricacion mostrado en la figura 1.

La figura 3 es una ilustracion de un diagrama de bloques funcional de un aparato para laminar hojas de los 35 laminados mostrados en la figura 1.

La figura 4 es una ilustracion de una vista en perspectiva de una realizacion del efector final que forma parte del aparato mostrado en la figura 3.

La figura 5 es una ilustracion de una vista en seccion tomada a lo largo de la llnea 5-5 en la figura 4.

La figura 6 es una ilustracion de una vista lateral de otra realizacion del efector final.

40 La figura 7 es una ilustracion de la zona designada como “figura 7” en la figura 6.

La figura 8 es una ilustracion de una vista lateral de una realizacion adicional del efector final.

La figura 9 es una ilustracion de la zona designada como “figura 9” en la figura 8.

La figura 10 es una ilustracion de una realizacion del efector final segun la invencion.

La figura 11 es una ilustracion de un diagrama de flujo de un metodo de formacion de los laminados mostrados en la 45 figura 1 usando el efector final dado a conocer.

La figura 12 es una ilustracion de un diagrama de flujo de la metodologla de production y servicio de aeronaves.

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La figura 13 es una ilustracion de un diagrama de bloques de una aeronave.

Description detallada

Haciendo referencia en primer lugar a la figura 1, puede fabricarse una estructura 20 de material compuesto usando herramientas 22 convencionales o no convencionales y laminado automatizado. En el ejemplo ilustrado, la estructura 20 de material compuesto es un panel plano formado en herramientas 22 sustancialmente planas soportadas sobre una base 24 de herramienta, sin embargo, pueden emplearse otras geometrlas de las herramientas 22, incluyendo las que tienen contornos sencillos o complejos. Tal como se muestra en 28, un manipulador 27 que comprende un robot, sistema de portico u otro sistema de manejo se controla automaticamente por un controlador 30 e incluye un efector 26 final para laminar multiples capas 50 y hojas 52 sobre las herramientas 22. Tal como se muestra en 31, las capas 50 y las hojas 52 se laminan usando las bobinas 32, 34 de pellcula de resina continua y refuerzo de fibra seca, respectivamente. La pellcula de resina puede seleccionarse para lograr una distribution de resina eficaz sobre y la impregnation del refuerzo de fibra seca, usando procedimientos roboticos. La pellcula de resina puede ser una resina termoestable, tal como, sin limitation, una bismaleimida o benzoxazina epoxldica termoestable, alternativamente, sin embargo, la pellcula de resina puede ser una resina termoplastica o una combination de una resina termoestable y una resina termoplastica. La pellcula de resina puede contener agentes de endurecimiento, incluyendo cargas organicas o inorganicas. El refuerzo puede ser cualquier formato de fibra continua. Se calcula que la pellcula de resina proporciona un peso por unidad de area, grosor, estado flsico y estado qulmico deseados con el fin de satisfacer los requisitos de procesamiento para lograr propiedades eficaces de deposition, consolidation, curado y laminado.

Las bobinas 32, 34 se cargan respectivamente en cantaras 32a, 34a que se montan en el efector 26 final mostrado en 36. A medida que se mueve el efector 26 final sobre la herramienta 22 mediante el manipulador 27, se estiran tiras 38, 40 de pellcula de resina y fibra seca respectivamente desde las cantaras 32a, 34a y se alimentan a un rodillo 42 de compactacion, en una relation sustancialmente alineada, de solapamiento entre si. El rodillo 42 de compactacion compacta las tiras 38, 40 de solapamiento sobre un sustrato 44 que puede comprender cualquier superficie de soporte adecuada, tal como, sin limitacion, las herramientas 22 o una capa 50 u hoja 52 subyacente que se ha laminado previamente o bien manualmente o bien automaticamente por el efector 26 final. El efector 26 final lamina tramos 98 de las tiras 38, 40 en una relacion generalmente paralela borde con borde entre si. Tal como se comentara a continuation, el efector 26 final puede usarse para extender tramos 98 de doble capa que comprenden una capa 38 de pellcula de resina compactada, y una capa (hoja) 40 de refuerzo de fibra tal como se comento anteriormente, o de manera alternativa, puede usarse para extender un tramo de una sola capa o bien de la pellcula 38 de resina o bien del refuerzo 40 de fibra.

Tal como se muestra en 46, el efector 26 final puede usarse para ensamblar un laminado 48a que comprende una pila 50a de capas 50 de resina individuales que se laminan sobre una pila 52a de hojas 52 de refuerzo de fibra. Las hojas 52 pueden tener diferentes orientaciones de fibra, segun un esquema de hojas predeterminado para una estructura particular. Alternativamente, puede formarse un laminado 48b laminando alternativamente capas 50 interpuestas de pellcula 38 de resina y hojas 52 de refuerzo 40 de fibra, usando las tiras 98 de doble capa descritas previamente. Despues de haberse ensamblado el laminado 48 en herramientas 22, tal como se muestra en 54, el laminado 48 puede compactarse y curarse usando procedimientos sin autoclave, tales como procesamiento en bolsa de vaclo y curado en horno. Por ejemplo, haciendo referencia a la figura 2, un laminado 48a ensamblado en herramientas 22 comprende una pila 50a de capas 50 de resina laminadas sobre una pila 52a de hojas 52 de refuerzo de fibra de orientaciones de fibra deseadas. Otras capas 62 de productos de consumo, tales como respiraderos, hojas de desprendimiento, etc. se colocan sobre el laminado 48a. Se coloca una bolsa 49 de vaclo sobre el laminado 48a y se sella a las herramientas 22 mediante sellos 64 de borde que pueden comprender cinta selladora convencional. Se acopla una fuente 66 de vaclo adecuada con la bolsa 49 con el fin de vaciar la bolsa 49 de aire, humedad y componentes volatiles.

Volviendo a la figura 1, tal como se muestra en 56, el laminado 48a en bolsa de vaclo se coloca en un horno 58 en el que se usa calor 60 para curar el laminado 48a. Pueden emplearse otros equipos para calentar el laminado 48a, tales como, sin limitacion, autoclaves, microondas, moldes calentados de manera integral, etc., sin mostrarse ninguno de ellos. Durante el procedimiento de curado, el calor 60 funde las capas 50 de resina, permitiendo que fluya una cantidad controlada de resina a las hojas 52 de refuerzo de fibra de manera sustancialmente uniforme, infundiendo de ese modo el refuerzo de fibra con resina a medida que se aplica la presion de compactacion al laminado 48a a traves de la bolsa 49 de vaclo (figura 2).

La figura 3 ilustra ampliamente los componentes funcionales del aparato que puede usarse al llevar a cabo el metodo de fabrication de las estructuras de material compuesto mostradas en la figura 1. El efector 26 final se monta en un manipulador 27 e incluye un control 85 de compactacion que controla la cantidad de presion de compactacion aplicada por el rodillo 42 de compactacion. Un controlador 30, que puede comprender cualquier ordenador programado adecuado, controla el funcionamiento del manipulador 27, el control 85 de compactacion y las funciones del efector 26 final. El efector 26 final incluye una bobina 32 de pellcula de resina y una bobina 34 de refuerzo de fibra contenidas respectivamente en las cantaras 32a, 34a. Las tiras 38, 40 de la pellcula de resina y el

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refuerzo de fibra se dirigen respectivamente mediante gulas 82, 84 hasta un mecanismo 88 de corte y el rodillo 42 de compactacion. El mecanismo 88 de corte corta las tiras 38, 40 hasta la longitud deseada a medida que se compactan las tiras 38, 40 sobre un sustrato 44 por el rodillo 42 de compactacion. El efector 26 final puede incluir ademas un carrete 96 de bobinado de papel de respaldo que bobina un papel 94 de respaldo sobre la tira 38 de pellcula de resina a medida que se desprende el papel 94 de respaldo de la tira 38 de pellcula de resina despues de pasar a traves de las gulas 82, inmediatamente antes de compactarse contra el sustrato 44. El control 85 de compactacion as! como otras funciones del efector 26 final pueden controlarse por el controlador 30 tal como se muestra en la figura 1.

La figura 4 ilustra detalles adicionales de una realizacion del efector 26 final. Las cantaras 32a, 34a, el carrete 96 de bobinado y el mecanismo 88 de corte se montan en un bastidor 74. El bastidor 74 incluye una placa 72 que se monta de manera deslizable en una segunda placa 70 fijada a un brazo 68 del manipulador 27. Un cilindro 76 neumatico fijado a la placa 70 tiene un arbol 78 de salida acoplado con la placa 72. El cilindro 76 neumatico mueve la placa 72 y, por tanto, el bastidor 74 en la direction mostrada por la flecha 80 hacia o alejandose del sustrato 44.

El conjunto de deslizamiento de las placas 70, 72 junto con el cilindro 76 neumatico proporcionan un control 85 de compactacion que permite que se ajuste la presion de compactacion aplicada por el rodillo 42. Una tira 38 de pellcula de resina estirada desde la cantara 32a pasa a traves de una gula 82 que dirige la tira 38 de pellcula de resina hasta una llnea 86 de contacto entre el rodillo 42 de compactacion y el sustrato 44. La tira 38 de pellcula de resina puede incluir un papel 94 de respaldo para impedir que las capas devanadas de la pellcula 38 de resina sobre la bobina 32 (figura 1) se adhieran entre si. El papel 94 de respaldo se desprende de la pellcula 38 de resina despues de que esta ultima pase a traves de la gula 82, y se devana alrededor del carrete 96 de bobinado.

Las cantaras 32a, 34a se alinean sustancialmente entre si en la direccion 75 de desplazamiento del efector 26 final sobre el sustrato 44, de tal manera que la tira 38 de pellcula de resina y la tira 40 de refuerzo de fibra se solapan y se alinean sustancialmente entre si cuando se depositan y consolidan sobre el sustrato 44 por el rodillo 42 de compactacion. Las tiras 38, 40 se estiran desde las cantaras 32a, 34a sustancialmente a la misma velocidad y pasan respectivamente a traves de las gulas 82, 84 que dirigen las tiras 38, 40 en una relation de superposition en la llnea 86 de contacto. El mecanismo 88 de corte puede comprender un cilindro 92 neumatico fijado al bastidor 74 que produce un movimiento alternativo de una cuchilla 90 de corte. La cuchilla 90 de corte corta simultaneamente las tiras 38, 40 hasta las longitudes deseadas.

La tira 38 de pellcula de resina se consolida por el rodillo 42 de compactacion por debajo de la tira 40 de fibra seca. La pegajosidad de la tira 38 de pellcula de resina sirve como adhesivo que forma una union moderada con el sustrato 44 y la tira 40 de fibra bajo la que se coloca. En algunas realizaciones, dependiendo del sistema de resina particular que se emplee, puede ser necesario o desearse calentar la tira 38 de pellcula de resina para aumentar su pegajosidad a medida que entra en la llnea 86 de contacto. Este procedimiento de calentamiento puede lograrse usando cualquiera de una variedad de tecnicas y dispositivos, tales como, sin limitation, un calentador de infrarrojos, una antorcha de gas o un laser (sin mostrarse ninguno de ellos). El peso por unidad de area de la tira 38 de pellcula de resina puede predefinirse para controlar la fraction volumetrica de fibra de la estructura 20 curada (figura 1). Aunque no se muestra en la figura 4, las gulas 82, 84 pueden incorporar elementos de accionamiento de rodillo que estiran inicialmente las tiras 38, 40 de las cantaras 32a, 34a hasta que las tiras entran en la llnea 86 de contacto. Una vez que las tiras 38, 40 entran en la llnea 86 de contacto, el movimiento del efector 26 final estira las tiras 38, 40 de las cantaras 32a, 34a y pueden desactivarse los elementos de accionamiento de rodillo. Pueden hallarse detalles adicionales de las gulas, los rodillos, los mecanismos de enhebrado y los elementos de accionamiento para controlar la trayectoria y el movimiento de las tiras 38, 40 sobre el efector 26 final, en las patentes estadounidenses n.os 4.699.683 y 7.213.629, la publication de patente estadounidense n.° 20070029030A1 publicada el 8 de febrero de 2007 y en la solicitud de patente estadounidense con n.° de serie 12/038.155 presentada el 27 de febrero de 2008, incorporandose todas estas patentes y solicitudes como referencia en el presente documento.

En la realizacion mostrada en la figura 4, se extiende una tira 98 de doble capa sobre el sustrato 44 en el que la tira 38 de pellcula de resina se intercala entre el sustrato 22 y la tira 40 de refuerzo de fibra superpuesta (figura 5). Esta disposition permite el laminado de capas 50 de resina interpuestas y hojas 52 de refuerzo de fibra para formar el laminado 48b mostrado en la figura 1. El efector 26 final mostrado en la figura 4 tambien puede usarse para laminar tiras 98 de una sola capa que comprenden solo la tira 38 de pellcula de resina o solo la tira 40 de refuerzo de fibra controlando los elementos de accionamiento comentados previamente en relacion con las gulas 82, 84, y/o retirando una de las bobinas 32, 34 (figura 3) de las cantaras 32a, 34a.

La figura 6 ilustra una realizacion alternativa del efector 26 final, similar a la mostrada en la figura 4, pero que se refiere a extender tramos 98 de la pellcula 38 de resina sobre un sustrato 44, que puede ser una preforma de fibra seca. Tal como se menciono previamente, el sustrato 44 puede comprender una herramienta 22, una capa 50 de pellcula de resina dispuesta previamente (figura 2) o una hoja 52 de un refuerzo de fibra. Una tira 38 de pellcula de resina estirada desde una cantara 32a pasa a traves de una gula 82 que dirige la tira 38 hasta la llnea 86 de contacto entre el sustrato 22 y un rodillo 42 de compactacion que compacta la tira 38 contra el sustrato. Un carrete 96 de bobinado bobina un papel 94 de respaldo que se desprende de la tira 38 despues de haberse consolidado la

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tira 38 bajo el rodillo 42 de compactacion. Esto reduce la posibilidad de que el rodillo 42 resulte engomado por la resina y permite un corte mas sencillo de la tira 38. La figura 7 ilustra una tira 38 de pellcula de resina despues de haberse depositado y compactado contra el sustrato 44, despues de haberse desprendido el papel 94 de respaldo.

La figura 8 ilustra una realizacion adicional del efector 26 final que puede usarse para extender tramos 98 multicapa en los que el refuerzo 30 de fibra se dispone entre el sustrato 44 y la pellcula 38 de resina tal como se muestra en la figura 9. En esta realizacion, las cantaras 32a, 34a se situan sobre el bastidor 74 de tal manera que la tira 40 de fibra se situe entre la tira 38 de pellcula de resina y el sustrato 44 a medida que entra en la llnea 86 de contacto entre el rodillo 42 de compactacion y el sustrato 44. El papel 94 de respaldo puede permanecer sobre las tiras 38 de pellcula de resina y desprenderse en un momento posterior, reduciendo de ese modo la posibilidad de que la resina entre en contacto con el personal. Tras la retirada del papel 94 de respaldo, la capa 50 expuesta (figura 1) formada por las tiras 38 de pellcula de resina depositadas proporciona una superficie pegajosa a la que puede adherirse una preforma de fibra seca u otro sustrato. Alternativamente, en otra realizacion, puede desprenderse el papel 94 de respaldo sobre la marcha y enrollarse sobre un carrete 96 de bobinado.

Ahora se centra la atencion en la figura 10 que ilustra una realizacion del efector 26 final segun la invencion. En esta realizacion, las cantaras 32a, 34a estan ubicadas en bastidores 74a, 74b independientes que se montan en un soporte 77 comun conectado a un brazo 68 del manipulador 27. Las cantaras 32a, 34a se alinean entre si en la direccion 75 de desplazamiento y alimentan respectivamente tiras 38 de pellcula de resina y tiras 40 de refuerzo de fibra a rodillos 42a, 42b de compactacion independientes. Se montan mecanismos 86a, 86b de corte en los bastidores 74a, 74b para cortar independientemente las tiras 38, 40 hasta las longitudes deseadas. Controles 85a, 85b de compactacion independientes entre los bastidores 74a, 74b y el soporte 77 comun permiten que se ajuste la fuerza de compactacion aplicada por los rodillos 42a, 42b independientemente entre si. En la realizacion mostrada en la figura 10, las tiras 40 de fibra se depositan antes que las tiras 38 de resina, sin embargo, invirtiendo la posicion de los dos bastidores 74a, 74b, pueden depositarse las tiras 38 de resina antes de depositarse las tiras 40 de fibra.

Ahora se centra la atencion en la figura 11 que ilustra las etapas de un metodo de deposicion de pellcula de resina, y opcionalmente para depositar refuerzo de fibra junto con la pellcula de resina depositada. Comenzando en la etapa 100, se carga una bobina 32 de pellcula de resina en una cantara 32a en un efector 26 final. Dependiendo del sistema de resina particular que se use, puede ser necesario o desearse refrigerar o enfriar de otro modo la bobina 32 y/o la cantara 32a antes de su uso. En 102, se alimenta una tira 38 de la pellcula de resina a una gula 82 y en 104, se usa la gula 82 para guiar la tira 38 de pellcula de resina hasta un rodillo 42 de compactacion. En aquellas aplicaciones en las que tambien esta depositandose una tira 40 de refuerzo de fibra, la tira 38 de pellcula de resina puede guiarse bajo o sobre la tira 40 de fibra de refuerzo. En 106, la tira 38 de pellcula de resina se corta hasta la longitud deseada a medida que se estira desde la cantara 34a.

En 108, puede retirarse opcionalmente el papel 94 de respaldo de la tira 38 de pellcula de resina y bobinarse en un carrete 96 de bobinado a medida que se compacta la tira 38 de pellcula de resina contra el sustrato 44 por el rodillo 42 de compactacion. En 110, se usa el rodillo 42 de compactacion para compactar las tiras 38 de pellcula de resina cortadas hasta la longitud deseada sobre el sustrato 44, que tal como se comento previamente, puede comprender herramientas 22, una capa 50 de resina dispuesta previamente o una hoja 52 de refuerzo de fibra dispuesta previamente. En 122, el efector 26 final se mueve sobre el sustrato 44 con el fin de extender una tira 38 de la pellcula de resina y compactar la tira 38 contra el sustrato 44. Dependiendo del sistema de resina particular que se emplee, puede ser necesario calentar la tira 38 de pellcula de resina inmediatamente antes de su compactacion contra el sustrato 44 de modo que la tira 38 de pellcula presente la pegajosidad deseada necesaria para hacer que se adhiera al sustrato 44 durante el procedimiento de compactacion.

Pueden llevarse a cabo etapas 112-120 adicionales con el fin de laminar tiras 40 de refuerzo de fibra a medida que se extienden las tiras 38 de pellcula de resina sobre el sustrato 44. Comenzando en 112, se carga una bobina de refuerzo de fibra en una cantara 34a en el efector 26 final. En 114, se alimenta una tira 40 del refuerzo de fibra a una gula 84. La gula 84 dirige la tira 40 de refuerzo de fibra hasta el rodillo 42 de compactacion, o bien sobre o bien por debajo de la tira 38 de pellcula de resina. En 118, la tira 40 de refuerzo de fibra se corta hasta la longitud deseada y se compacta sobre el sustrato 44 en la etapa 120.

Realizaciones de la divulgacion pueden encontrar uso en una variedad de posibles aplicaciones, particularmente en la industria del transporte, incluyendo, por ejemplo, aplicaciones aeroespaciales, marltimas y automotrices. Por tanto, haciendo referencia ahora a las figuras 12 y 13, pueden usarse realizaciones de la divulgacion en el contexto de un metodo 124 de fabricacion y servicio de aeronaves tal como se muestra en la figura 12 y una aeronave 126 tal como se muestra en la figura 13. Las aplicaciones aeronauticas de las realizaciones dadas a conocer pueden incluir, por ejemplo, sin limitacion, elementos rigidizados de material compuesto tales como revestimientos de fuselajes, revestimientos de alas, superficies de control, compuertas, paneles de suelo, paneles de puertas, paneles de acceso y conjuntos de cola, por nombrar algunas de ellas. Durante la preproduccion, un metodo 124 a modo de ejemplo puede incluir la especificacion y el diseno 128 de la aeronave 126 y el aprovisionamiento 130 de materiales. Durante la produccion, tienen lugar la fabricacion 132 de componentes y subconjuntos y la integracion 134 de sistemas de la aeronave 126. Despues de eso, la aeronave 126 puede pasar por la certificacion y la entrega 136 con el fin de

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ponerse en servicio 138. Mientras se encuentra en servicio por un cliente, se programa la aeronave 126 para el servicio 140 y mantenimiento de rutina (que tambien puede incluir modificacion, reconfiguracion, reacondicionamiento, etcetera).

Cada uno de los procedimientos del metodo 124 puede realizarse o llevarse a cabo mediante un integrador de sistemas, una tercera parte y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para los fines de esta descripcion, un integrador de sistemas puede incluir sin limitacion muchos fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; las terceras partes pueden incluir sin limitacion muchos vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una llnea aerea, empresa de arrendamiento, entidad militar, organization de servicios, etcetera.

Tal como se muestra en la figura 13, la aeronave 126 producida mediante el metodo 124 a modo de ejemplo puede incluir una estructura 142 con una pluralidad de sistemas 144 y un interior 146. Los ejemplos de sistemas 144 de alto nivel incluyen uno o mas de un sistema 148 de propulsion, un sistema 150 electrico, un sistema 152 hidraulico y un sistema 154 ambiental. Pueden incluirse muchos otros sistemas. Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, pueden aplicarse los principios de la divulgation a otras industrias, tales como las industrias marltima y automotriz.

Los sistemas y metodos realizados en el presente documento pueden emplearse durante una cualquiera o mas de las fases del metodo 124 de production y servicio. Por ejemplo, pueden fabricarse o manufacturarse componentes o subconjuntos correspondientes al procedimiento 132 de produccion de manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 126 esta en servicio. Ademas, pueden utilizarse una o mas realizaciones de aparato, realizaciones de metodo, o una combination de las mismas durante las fases 132 y 134 de produccion, por ejemplo, acelerando sustancialmente el ensamblaje o reduciendo el coste de una aeronave 126. De manera similar, pueden utilizarse una o mas realizaciones de aparato, realizaciones de metodo, o una combinacion de las mismas mientras la aeronave 126 esta en servicio, por ejemplo y sin limitacion, para el servicio 140 y mantenimiento.

Aunque se han descrito las realizaciones de esta divulgacion con respecto a determinadas realizaciones a modo de ejemplo, ha de entenderse que las realizaciones especlficas son con fines de ilustracion y no de limitacion, ya que se les ocurriran otras variaciones a los expertos en la tecnica.

Claims

5

10

15

20

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30

35

REIVINDICACIONES

1. Metodo de fabricacion de una estructura (20) de material compuesto para una aeronave, que incluye:

- estirar una tira (38) de pelicula de resina desde una bobina de pelicula de resina;

- cortar la tira (38) de pelicula de resina hasta una longitud deseada;

- estirar una tira (40) de refuerzo de fibra seca desde una bobina del refuerzo de fibra seca;

- cortar la tira (40) de refuerzo de fibra seca hasta una longitud deseada;

- alimentar la longitud cortada de la tira (38) de pelicula de resina a un primer rodillo (42a) de compactacion;

- mover el primer rodillo (42a) de compactacion a lo largo de una superficie de un sustrato (44) y usar de ese modo el primer rodillo (42a) para compactar la longitud cortada de la tira (38) de pelicula de resina contra el sustrato (44);

- alimentar la longitud cortada del refuerzo (40) de fibra seca a un segundo rodillo (42b) de compactacion;

- mover el segundo rodillo (42b) de compactacion a lo largo de la superficie del sustrato (44) y usar de ese modo el segundo rodillo (42b) para compactar la longitud cortada del refuerzo (40) de fibra seca contra el sustrato (44) en alineacion con la tira (38) de pelicula de resina compactada, y

- controlar independientemente la presion de compactacion aplicada por los rodillos (42a, 42b) primero y segundo a la tira (38) de pelicula de resina y la tira (40) de refuerzo de fibra seca, respectivamente.
2. Metodo segun la reivindicacion 1, en el que la bobina de pelicula de resina y la bobina del refuerzo de fibra seca se cargan en cantaras (32a, 34a) respectivas que estan ubicadas en bastidores (74a, 74b) independientes, en el que los bastidores (74a, 74b) independientes se montan en un soporte (77) comun conectado a un brazo (68) de un manipulador (27).
3. Metodo segun la reivindicacion 2, en el que las cantaras (32a, 34a) se alinean entre si en la direction (75) de desplazamiento y alimentan respectivamente tiras (38) de pelicula de resina y tiras (40) de refuerzo de fibra a los rodillos (42a, 42b) de compactacion primero y segundo independientes.
4. Metodo segun la reivindicacion 2 o 3, en el que mecanismos (86a, 86b) de corte se montan en los bastidores (74a, 74b), para cortar independientemente las tiras (38, 40) hasta las longitudes deseadas.
5. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las tiras (40) de refuerzo de fibra se depositan antes de que se depositen las tiras (38) de pelicula de resina.
6. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las tiras (38) de pelicula de resina se depositan antes de que se depositen las tiras (40) de refuerzo de fibra.
7. Aparato para fabricar una estructura (20) de material compuesto para una aeronave, que comprende:

- medios que estiran una tira (38) de pelicula de resina desde una bobina de pelicula de resina;

- medios que cortan la tira (38) de pelicula de resina hasta una longitud deseada;

- medios que estiran una tira (40) de refuerzo de fibra seca desde una bobina del refuerzo de fibra seca;

- medios que cortan la tira (40) de refuerzo de fibra seca hasta una longitud deseada;

- medios que alimentan la longitud cortada de la tira (38) de pelicula de resina a un primer rodillo (42a) de compactacion;

- medios que mueven el primer rodillo (42a) de compactacion a lo largo de una superficie de un sustrato (44) y usan de ese modo el primer rodillo (42a) para compactar la longitud cortada de la tira (38) de pelicula de resina contra el sustrato (44);

- medios que alimentan la longitud cortada del refuerzo (40) de fibra seca a un segundo rodillo (42b) de

compactacion;

- medios que mueven el segundo rodillo (42b) de compactacion a lo largo de la superficie del sustrato (44) y usan de ese modo el segundo rodillo (42b) para compactar la longitud cortada del refuerzo (40) de fibra seca contra el sustrato (44) en alineacion con la tira (38) de pellcula de resina compactada, y

5 - controles (85a, 85b) de compactacion independientes para controlar independientemente la presion de

compactacion aplicada por los rodillos (42a, 42b) primero y segundo a la tira (38) de pellcula de resina y la tira (40) de refuerzo de fibra seca, respectivamente.
8. Aparato segun la reivindicacion 7, en el que la bobina de pellcula de resina y la bobina del refuerzo de fibra seca se cargan en cantaras (32a, 34a) respectivas que estan ubicadas en bastidores (74a, 74b) independientes, en el que

10 los bastidores (74a, 74b) independientes se montan en un soporte (77) comun conectado a un brazo (68) de un manipulador (27).
9. Aparato segun la reivindicacion 8, en el que las cantaras (32a, 34a) se alinean entre si en la direccion (75) de desplazamiento y alimentan respectivamente tiras (38) de pellcula de resina y tiras (40) de refuerzo de fibra a los rodillos (42a, 42b) de compactacion primero y segundo independientes.

15 10. Aparato segun la reivindicacion 8 o 9, en el que mecanismos (86a, 86b) de corte se montan en el bastidor (74a,

74b), para cortar independientemente las tiras (38, 40) hasta las longitudes deseadas.
11. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que las tiras (40) de refuerzo de fibra se depositan antes que las tiras (38) de pellcula de resina.
12. Aparato segun cualquiera de las reivindicaciones 7 a 10, en el que las tiras (38) de pellcula de resina se 20 depositan antes que se depositen las tiras (40) de refuerzo de fibra.