ES2922766T3 - Prensa calefactora, conjunto de prensado, procedimiento de ajuste y usos de dicha prensa calefactora - Google Patents

Abstract

Esta prensa de calentamiento (1) comprende dos miembros (5, 7) cada uno de los cuales comprende una placa (11, 13) con una superficie de presión (23, 25), que definen un área de al menos 0,5 m 2 , comprendiendo cada miembro un somier (19, 21) opuesto a la superficie de prensado y contra el cual se apoya la placa. La prensa comprende un actuador de presión (6), configurado para ejercer una fuerza de presión (P) sobre uno de los miembros (5) y un medio de calentamiento (31, 33) de al menos una de las superficies de presión a una temperatura superior a 220° C. Según la invención, la prensa calefactora (1) comprende un sistema de compensación (44), que comprende una cuña desmontable (45) interpuesta entre el somier (21) y la placa (13) de al menos uno de los dos elementos (7), estando así la cuña amovible en tope contra la base de este miembro (7) para imponer una deformación de la superficie de presión (25) de este miembro (7), en la dirección del otro miembro (5). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Prensa calefactora, conjunto de prensado, procedimiento de ajuste y usos de dicha prensa calefactora

[0001] La presente invención se refiere a una prensa calefactora, un conjunto de prensado, un procedimiento de ajuste de dicha prensa calefactora y usos de dicha prensa calefactora.

[0002] La invención se refiere más en particular al campo de las prensas planas calefactoras, para el prensado de piezas planas de superficie relativamente elevada. Las piezas planas en cuestión son especialmente placas de materiales compuestos que comprenden un tejido asociado a una matriz, del tipo de material plástico termoendurecible o termoplástico, que necesita un calentamiento importante para consolidar el tejido. Las piezas planas en cuestión están destinadas especialmente a ser usadas en la realización de aeronaves. Otros tipos de piezas planas, con otros materiales y para otros destinos, pueden ser objeto de un prensado y de un calentamiento en este tipo de prensa.

[0003] Teniendo en cuenta la importante dimensión de las placas de la prensa plana, la planicidad de la superficie de prensado de estas placas puede deshacerse a causa de las temperaturas y las presiones que se manejan en la prensa. En el caso particular de un material compuesto de alto rendimiento, es necesario aplicar condiciones extremas de temperatura y de presión sobre la pieza para realizar, con el fin de garantizar una impregnación a presión del tejido de refuerzo, de fibras continuas de alta tasa volumétrica, preferentemente del 45 al 60% en volumen, por la matriz en polímero, que es muy viscosa. De hecho, el refuerzo fibroso es poco proclive a abrirse y a deformarse debido a la continuidad, la densidad y la resistencia de las fibras.

[0004] Para una buena impregnación, las presiones aplicadas por la prensa deben elevarse a al menos 10 bares, en concreto elevarse a 15 bares. Para realizar la matriz, se usan polímeros de alto rendimiento, termoplásticos, tales como polieterimida (PEI), polímero de cristal líquido (LCP), polietersulfona (PES), poliamida-imida (PAI), polisulfuro de fenileno (PPS), polieteretercetona (PEEK), poliariletercetona (PAEK) o polietercetonacetona (PEKK). Para la implementación de estos polímeros particulares, la temperatura debe superar 220 °C, e incluso 400 °C, en función del polímero elegido. Estas condiciones extremas de funcionamiento pueden conllevar una deformación general o localizada de la superficie de prensado de las placas a largo plazo, mientras que el riesgo de deformación sería especialmente menor para la fabricación de piezas de material compuesto clásico, por ejemplo, con un refuerzo fibroso de fibras cortas, o implementando un polímero de rendimiento menor, tal como Polioximetileno (POM), poliamida (PA) o polimetacrilato de metilo (PMMA).

[0005] Si no se prevé ninguna compensación del defecto de planicidad, la pieza obtenida es susceptible de presentar defectos de planicidad más o menos importantes, o, en el caso del material compuesto mencionado anteriormente, inclusiones de burbujas. Ahora bien, para determinadas aplicaciones, especialmente en el campo de la aeronáutica, las exigencias de geometría y de ausencia de defecto son especialmente elevadas. Por ejemplo, la tolerancia de grosor de una pieza plana de 0,31 mm de grosor puede estar limitada a ±0,015 mm (milímetros) y puede exigirse una ausencia total de burbujas u otros defectos. Cualquier defecto de las placas de prensa en curso de prensado puede impedir así obtener piezas planas de acuerdo con dichas exigencias. Entonces, en general es necesario cambiar uno o varios elementos constitutivos de la prensa con el fin de restablecer la geometría inicial de las superficies de prensado dañadas.

[0006] En un campo técnico alejado, el documento US 3,685,932 describe una prensa plana calefactora para paneles a base de madera, que está provista de vigas de soporte de las placas de prensa equipadas con un sistema de calentamiento y de enfriamiento destinado a equilibrar las tensiones relacionadas con los desequilibrios térmicos. Sin embargo, la implementación de dicho sistema necesita un saber hacer importante y puede revelarse relativamente costoso de diseñar y de fabricar. Además, dicha prensa no incluye realmente medios de corrección de un defecto localizado en una de las placas de prensa.

[0007] Siempre dentro de un campo técnico alejado, el documento GB 1413320 describe una prensa plana calefactora para paneles a base de material compuesto que incluyen fibras de vidrio, un melaminado y un material termoplástico. La prensa está provista de dos placas de prensa, de las que una es deformable en flexión. Para ello, la placa comprende dos capas planas entre las cuales se interpone una capa ondulada, para facilitar la deformación en flexión de la placa. Se prevén resistencias calefactoras entre las ondulaciones de la capa ondulada. La placa deformable es accionada por una pluralidad de elevadores hidráulicos de doble efecto para modificar la planicidad o la curvatura de la placa. La implementación de dicho sistema requiere también numerosos medios, que pueden revelarse costosos y complejos de fabricar e implementar. Esta prensa tampoco está provista de medios que pudieran permitir corregir un defecto localizado en una de las placas de prensa.

[0008] El documento US 4,557,792 A describe una prensa calefactora para la fabricación de circuitos impresos multicapa, que incluye un sistema de variación de grosor integrado permanentemente en la prensa. Sin embargo, esta prensa sería difícilmente adaptable para un prensado en condiciones de temperatura especialmente elevadas.

[0009] El documento US 2012/024456 A1 describe una prensa calefactora implementada para conectar una oblea con su soporte, que incluye medios para modificar la forma de la superficie de prensado. Sin embargo, esta prensa conocida es diseñada a una escala muy reducida y sería difícilmente adaptable para un prensado de grandes piezas en condiciones de temperatura especialmente elevadas.

[0010] El documento JP 2009 178718 A describe una prensa para la producción de piezas de automóviles volumétricas, es decir, no planas, conformadas por molde, incluyendo la prensa medios de simulación de defecto de alineación del molde.

[0011] El documento EP 0567387 A1 describe una prensa según el preámbulo de la reivindicación 1.

[0012] La invención propone remediar los inconvenientes de la técnica anterior mencionada proponiendo una nueva prensa calefactora de diseño especialmente simple y que, estando prevista para la fabricación de piezas planas de superficie importante, en condiciones de funcionamiento extremas, permite obtener piezas que satisfacen las exigencias especialmente elevadas de fabricación.

[0013] La invención tiene por objeto una prensa calefactora según la reivindicación 1.

[0014] Gracias a la invención, el sistema de compensación ofrece la posibilidad de compensar cualquier posible defecto de geometría de la superficie de prensado. El carácter extraíble de cada cuña extraíble permite adaptar el sistema de compensación a cualquier defecto de geometría descubierto en la superficie de prensado. De este modo puede cumplirse cualquier exigencia de fabricación, sin necesidad de sustituir o reparar la placa que presenta el defecto de geometría. Además, la prensa calefactora es relativamente poco costosa debido a la sencillez del sistema de compensación. De hecho, en particular no es necesario prever un sistema complejo de control de la geometría de la superficie de prensado por elevadores hidráulicos, o de equilibrado de tensiones de la prensa calefactora relacionadas con un desequilibrio térmico por un sistema de control del calentamiento y del enfriamiento.

[0015] Preferentemente, la prensa calefactora está adaptada especialmente para la realización de una pieza plana de material compuesto, comprendiendo la pieza plana preferentemente al menos una capa de refuerzo fibroso y una matriz de consolidación de este refuerzo fibroso. De hecho, los medios de calentamiento de la prensa están diseñados de manera que llevan la pieza plana a una temperatura suficientemente elevada en particular para provocar el refuerzo o la consolidación de dichos materiales compuestos. Además, una vez prensadas y calentadas en la prensa de la invención, cada pieza plana, si está constituida ventajosamente por dicho material, debe tener una superficie suficiente para poder servir a continuación de materia prima para la realización de una o varias piezas de formas y de tamaños particulares a partir de esta pieza plana. Dicho de otro modo, la pieza plana formada por la prensa de la invención es ventajosamente una pieza no definitiva destinada a someterse a otras transformaciones.

[0016] Según otras características opcionales y ventajosas de la invención:

- el sistema de compensación se extiende enfrente de solo una parte de la parte superficial de la superficie de prensado, estando dispuesto encima de una zona de defecto de geometría de la superficie de prensado.

- el sistema de compensación comprende al menos una cuña extraíble central y dos cuñas extraíbles laterales dispuestas a una y otra parte de la cuña extraíble central borde con borde con esta última, siendo el valor del grosor de la cuña extraíble central superior al valor del grosor de las cuñas extraíbles laterales.

- cada cuña extraíble está formada por una sola lámina metálica, preferentemente de acero.

- la prensa calefactora comprende al menos una capa de aislante térmico interpuesta entre el armazón y la placa del miembro provisto del sistema de compensación, estando el sistema de compensación preferentemente interpuesto entre la capa de aislante térmico y el armazón de este miembro.

- el accionador de prensado está diseñado para que el esfuerzo de prensado ejercido conlleve una presión sobre el elemento destinado a ser calentado y prensado, la presión cuyo valor está comprendido entre 1 y 15 bares, comprendiendo el accionador de prensado preferentemente al menos un elevador hidráulico.

- cada placa comprende un alma metálica sobre la que se forma la superficie de prensado y el medio de calentamiento comprende un sistema de tubos calefactores que se extiende dentro del alma metálica de al menos una de las placas. - el armazón y la placa de cada uno de los miembros constituyen partes permanentes de la prensa calefactora.

[0017] La invención tiene también por objeto un conjunto de prensado que comprende una prensa calefactora según lo antepuesto, y el elemento destinado a ser calentado y prensado, que comprende un molde plano, que comprende dos impresiones planas llevadas una contra otra, disponiendo así entre ellas un alojamiento de recepción para la pieza plana destinada a ser prensada y calentada, estando cada impresión plana diseñada para apoyarse en plano contra una de las superficies de prensado de la prensa calefactora, de forma que transmita el esfuerzo de prensado y la temperatura del medio de calentamiento a la pieza plana.

[0018] La invención tiene también por objeto un procedimiento de ajuste según la reivindicación 10.

[0019] La invención tiene también por objeto un uso según la reivindicación 11.

[0020] La invención tiene también por objeto un uso de una prensa calefactora según la reivindicación 12.

[0021] Según una característica opcional y ventajosa de la invención, el material compuesto es un material compuesto de alto rendimiento, cuyo refuerzo fibroso comprende hilos de material inorgánico, tales como carbono y/o vidrio, y es continuo, y cuya matriz de consolidación comprende un polímero termoplástico de alto rendimiento, tal como PAEK, PEKK, PEEK, PPS, PAI, PES, PEI o LCP, o sus copolímeros, o una combinación de estos polímeros termoplásticos de alto rendimiento y/o de sus copolímeros.

[0022] La invención se comprenderá mejor con la lectura de la descripción que se ofrece a continuación, dada a modo de ejemplo no limitativo y hecha en referencia a los dibujos en los que:

- Las figuras 1 y 2 son vistas en sección longitudinal de una prensa calefactora, representada en dos configuraciones diferentes, según una primera realización según la invención;

- La figura 3 es un detalle de realización de la figura 1 según el círculo III; y

- La figura 4 es una vista similar a la figura 3 de una segunda realización según la invención.

[0023] La prensa calefactora 1 ilustrada en las figuras 1 y 2 es una prensa plana o prensa de placas. La prensa 1 comprende un miembro fijo 3, representado no en sección, fijado en un soporte horizontal 4, que se apoya a su vez, por ejemplo, en el suelo. La prensa 1 se eleva a partir del soporte 4 según un eje principal X1, que es vertical en el caso representado, o al menos ortogonal al soporte 4.

[0024] En el presente documento, los términos «plano», «plana», «aplanado» y «aplanada» tienen el mismo significado.

[0025] La prensa calefactora 1 está diseñada para implementar una operación de prensado y de calentamiento de un elemento 27 destinado a ser calentado y prensado. En el ejemplo ilustrado en las figuras, el elemento 27 comprende un molde plano en dos partes, en concreto, dos impresiones planas 35 y 37. Las dos impresiones 35 y 37 evolucionan entre una configuración abierta y una configuración cerrada, en la que se llevan una contra otra. En la figura 1, las impresiones 35 y 37 se ilustran en configuración cerrada. Las impresiones 35 y 37 definen de este modo entre sí un alojamiento de recepción 39, representado en un desgarro A1 en la figura 1, dentro del cual se aloja una pieza plana 41 destinada a ser prensada y calentada. Se puede usar un molde de acero, preferentemente inoxidable. El acero debe ser resistente a los materiales moldeados. El grosor del molde puede estar comprendido entre aproximadamente 2 y aproximadamente 50 mm, en particular entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30 mm, por ejemplo, aproximadamente 20 mm.

[0026] Preferentemente, cada impresión 35 y 37 presenta a su vez un grosor comprendido entre aproximadamente 2 y aproximadamente 50 mm, en particular entre aproximadamente 10 y aproximadamente 30 mm, por ejemplo, aproximadamente 20 mm.

[0027] Este grosor es suficientemente bajo para permitir a la vez:

- imprimir o mantener de forma válida una forma plana en las dos caras de la pieza plana 41,

- permitir una transmisión eficaz del calor suministrado por la prensa 1 a la pieza plana 41 a través de las impresiones 35 y 37, y

- permitir fácilmente transportar el elemento 27 hasta la prensa 1, introducirlo fácilmente en esta prensa 1, aun cuando el elemento ya haya sido en su caso llevado a una temperatura caliente, por ejemplo, superior a 220 °C, y después transportar fácilmente el elemento 27 hacia puestos posteriores, una vez prensado y calentado en la prensa 1, mientras el elemento está todavía caliente y de forma no necesariamente solidificada debido a su temperatura elevada.

[0028] Por «impresiones planas» se entiende preferentemente que la forma impresa en la pieza 41, más en particular en sus dos grandes caras opuestas, por cada una de las impresiones 35 y 37, es plana, es decir, aplanada. En particular, las impresiones 35 y 37 no imprimen una forma en relieve o un motivo a la pieza 41. Se prevé que cada una de las dos caras de la pieza 41 obtenida, que ha estado en contacto con una de las dos impresiones 35 o 37, sea plana, preferentemente perfectamente plana.

[0029] Por ejemplo, cada impresión 35 y 37 se presenta en la forma de una chapa de forma plana y rectangular.

[0030] Preferentemente, el alojamiento de recepción 39 es plano, es decir, aplanado.

[0031] Como variante, se puede prever el uso de la prensa 1 para prensar directamente una pieza plana, sin molde plano intermedio. La pieza plana está entonces en contacto directo con la prensa 1, sin impresiones.

[0032] De forma preferente, la prensa calefactora 1 se usa para realizar piezas 41 destinadas a la construcción de una aeronave, del tipo de un avión o un helicóptero. La pieza plana 41 está destinada preferentemente a formar un elemento de estructura, de armazón, de revestimiento o de aislamiento de la aeronave. De forma más general, la prensa 1 está diseñada específicamente para la realización de piezas 41 de geometría especialmente precisa y libre de defectos.

[0033] En particular, la prensa calefactora 1 se usa para realizar piezas planas 41 de material compuesto de alto rendimiento. Este tipo de material compuesto particular comprende una o varias capas de un refuerzo fibroso, es decir, preferentemente una estructura textil tal como un tejido o un material no tejido, que se extiende en paralelo al plano de la pieza 41, para formar un colchón. El número de capas de refuerzo fibroso puede estar comprendido entre 1 y 200 en función de la aplicación. En el caso de un material compuesto de alto rendimiento, el refuerzo fibroso comprende hilos, que están hechos ventajosamente de material inorgánico. Se pueden prever en particular hilos de carbono o de vidrio, o una mezcla de ambos. Para obtener un material compuesto de alto rendimiento, el refuerzo fibroso es continuo, es decir, las fibras son largas, y ventajosamente no cortadas o no discontinuas. Para este material compuesto particular, el refuerzo fibroso puede ocupar entre aproximadamente el 45 y aproximadamente el 60 % del volumen de la pieza 41.

[0034] Se puede usar cualquier tipo de hilo de carbono. Preferentemente, se usan hilos de Alta Resistencia (HR), para formar un material compuesto de alto rendimiento, cuyo módulo de tracción está comprendido entre 220 y 241 GPa y cuya resistencia a la ruptura en tracción está comprendida entre 2.450 y 4.830 MPa. Alternativamente, se pueden usar hilos de Módulo Intermedio (IM) cuyo módulo de tracción está comprendido entre 242 y 300 GPa y cuya resistencia a la ruptura en tracción está comprendida entre 3.450 y 6.400 MPa o hilos de Alto Módulo (HM) cuyo módulo de tracción está comprendido entre 345 y 600 GPa y cuya resistencia a la ruptura en tracción está comprendida entre 3.450 y 5.520 MPa. Los intervalos se han revisado con respecto a ASM Handbook, ISBN 0-87170-703-9, ASM International 2001, para tener en cuenta el aumento de la oferta de material de hilos de carbono. Se pueden también usar hilos HR, IM y HM tal como se definen en ASM Handbook:

[0035] Los hilos de carbono están constituidos por un conjunto de fibras, generalmente comprendido entre 1.000 y 80.000 fibras. Para la aplicación en este caso, se emplean hilos que comprenden especialmente de 1.000 (1K) a 12.000 (12K) fibras aproximadamente, por ejemplo 3.000 o 6.000 fibras aproximadamente (3K).

[0036] El material compuesto de alto rendimiento comprende también una matriz de consolidación de este refuerzo fibroso, que comprende al menos un polímero termoplástico.

[0037] El termoplástico se puede aplicar, por ejemplo, por impregnación, extrusión, apilamiento de película, pulverización sobre el colchón de refuerzo fibroso antes de una etapa de consolidación.

[0038] La prensa calefactora 1 se usa para que se produzca la consolidación del refuerzo fibroso por impregnación de este último en el núcleo por la matriz de consolidación, bajo el efecto de un aporte de calor suficiente y de una presión suficiente aportada por la prensa 1. En particular, el prensado y el calentamiento expulsan al menos una parte del aire que impregna el tejido para sustituirlo por el material que forma la matriz de consolidación. La presión aportada por la prensa 1 sobre el material sobre el que se aplica presión puede estar comprendida entre aproximadamente 1 y aproximadamente 15 bares, para producir una impregnación satisfactoria, y así conferir un carácter «de alto rendimiento» al material prensado. En el caso particular de un material compuesto de alto rendimiento, la matriz de consolidación comprende un polímero termoplástico de alto rendimiento, del tipo de polieteretercetona (PEEK) o polisulfuro de fenileno (PPS), o una mezcla de varios polímeros termoplásticos de alto rendimiento. Pueden usarse otros polímeros de alto rendimientos, tales como PEKK, PAI, PES, PEI y LCP. Este tipo de polímero de alto rendimiento necesita así ser llevado a una temperatura especialmente elevada, en concreto, al menos 220 °C, e incluso 400 °C (grados Celsius) en función del polímero elegido, para que la impregnación sea efectiva. Para los materiales de alto rendimiento, la temperatura de funcionamiento de la prensa 1 está comprendida entre aproximadamente 300 °C y aproximadamente 450 °C. De hecho, esta temperatura debe ser superior a una temperatura de fusión y/o a una temperatura de transformación del material de la matriz de consolidación. En particular, algunos de estos polímeros necesitan un calentamiento a aproximadamente 300 °C, e incluso a 310 °C, tales como el PPS, mientras que otros necesitan un calentamiento entre aproximadamente 380 °C y 400 °C, tales como el PEEK. Aparte de los diferentes polímeros mencionados anteriormente, el material compuesto de alto rendimiento puede comprender sus copolímeros. Alternativamente, el material compuesto puede comprender una mezcla de los polímeros mencionados anteriormente, y/o de sus copolímeros.

[0039] El tiempo de paso en la prensa 1 puede estar comprendido entre aproximadamente 10 minutos y aproximadamente 1 hora, preferentemente entre aproximadamente 15 y aproximadamente 45 minutos, más preferentemente entre aproximadamente 15 y aproximadamente 35 minutos, normalmente entre aproximadamente 15 y aproximadamente 25 minutos.

[0040] La temperatura de funcionamiento de la prensa, así como su presión de funcionamiento deben adaptarse para esta aplicación en particular.

[0041] El material termoplástico representa preferentemente de aproximadamente el 30 a aproximadamente el 60% del peso de la pieza plana fabricada.

[0042] Esto no excluye la fabricación de piezas 41 para otras aplicaciones y con otros materiales con ayuda de la prensa 1. Estos materiales pueden ser, por ejemplo, un material compuesto que no sea específicamente de alto rendimiento, que comprenda un refuerzo fibroso y una matriz de consolidación.

[0043] Las condiciones de tiempo, de presiones y de temperaturas implementadas en la prensa 1 y mencionadas anteriormente son ventajosamente aptas para la implementación, de materiales compuestos y, llegado el caso, de alto rendimiento, que comprende especialmente una etapa de impregnación, de consolidación y/o de conformado. La implementación de estos materiales particulares constituye un caso especial que debe distinguirse de la implementación de materiales más clásicos, tales como metales o materiales plásticos sin refuerzo, que no necesitan especialmente una etapa de impregnación o de consolidación, y para los que puede revelarse suficiente un simple conformado por moldeado o embutición.

[0044] Para fabricar una pieza plana con ayuda de la prensa 1, se implementan preferentemente las etapas siguientes:

- formación del colchón que comprende al menos una capa de refuerzo fibroso, sobre el que se deposita un material termoplástico destinado a formar la matriz de consolidación,

- introducción de dicho colchón en el molde, estando el colchón colocado entre las dos impresiones 35 y 37 de este molde,

- consolidación del colchón por paso del molde que contiene el colchón en la prensa 1, cuya temperatura es superior al punto de fusión y/o de transformación del material termoplástico, y cuya presión es suficientemente elevada para permitir una impregnación a presión del refuerzo fibroso por el material termoplástico que forma la matriz de consolidación, y después enfriamiento en la misma prensa o en otra prensa denominada «prensa fría», siendo la prensa fría ventajosamente una prensa plana que calienta a una temperatura inferior a la de la prensa 1, por ejemplo a aproximadamente 80 °C,

- desmoldeo y obtención de una pieza plana (41) formada por una placa consolidada de material compuesto de un material textil.

[0045] Se denomina «conjunto de prensado» a la prensa 1 y el molde plano que le está asociado.

[0046] La prensa 1 comprende también, en el orden a lo largo del eje X1, el miembro 3, un accionador de prensado 6, representado no en sección, un miembro móvil 5, un miembro fijo 7 y una estructura de soporte 9. El accionador de prensado 6 está interpuesto entre el miembro 3 y el miembro móvil 5 para mover el miembro móvil 5 a lo largo del eje principal X1 con respecto al miembro 3.

[0047] El accionador de prensado está diseñado para aplicar un esfuerzo de prensado P, en dirección del miembro fijo 7 en paralelo al eje X1. Este esfuerzo de prensado P lleva a aplicar una presión sobre el elemento 27 cuyo valor está comprendido entre 1 y 15 bares, lo que corresponde, para un elemento para prensado de 1 m2, entre 10 y 150 T (toneladas).

[0048] El accionador de prensado 6 comprende preferentemente uno o varios elevadores hidráulicos, que permiten un control especialmente preciso y la aplicación de un esfuerzo P en el intervalo mencionado anteriormente. Sin embargo, el accionador 6 puede comprender cualquier medio equivalente para ejercer el esfuerzo P mencionado anteriormente.

[0049] El miembro 5 comprende, superpuestos a partir del accionador 6, en dirección del miembro 7 a lo largo del eje X1, un armazón 19, representado no en sección, una capa de aislante 15 y una placa 11.

[0050] Asimismo, el miembro 7 comprende, superpuestos a lo largo del eje X1, una placa 13 que está enfrente de la placa 11, una capa de aislante 17 y un armazón 21, representado no en sección. Los miembros 5 y 7 tienen así sus elementos dispuestos en espejo con respecto a un plano ortogonal al eje X1.

[0051] El armazón o contrafuerte 19 es una base estructural, por ejemplo, metálica, por medio de la cual el accionador ejerce el esfuerzo P sobre el miembro 5. El armazón o contrafuerte 21 es también una base estructural, por ejemplo, metálica, que se fija a la estructura de soporte 9 dispuesta en la parte superior de la prensa 1 a lo largo del eje X1. La estructura 9 forma, a su vez, parte solidaria con el soporte 4, de manera que el miembro 7 está fijo con respecto al soporte 4. El miembro 7, y en particular el armazón 21, retoma el esfuerzo P ejercido por el accionador 6 por medio del miembro 5, hasta que el miembro 7 se detenga a lo largo del eje X1 por acción de la estructura 9. En definitiva, el miembro 3, el soporte 4, la estructura 9 y el armazón 21 constituyen ventajosamente un conjunto unitario, que forma el bastidor de la prensa 1.

[0052] Como variante, se prevé que el miembro 7 pueda moverse con respecto al soporte 4, bajo la acción de un accionador, por ejemplo, similar al accionador 6. En cualquier situación, los miembros 5 y 7 pueden moverse uno con respecto al otro a lo largo del eje X1, de manera que al menos uno de los miembros 5 y 7, si no los dos, puede moverse con respecto al miembro 3.

[0053] Las capas de aislante térmico 15 y 17 forman parte solidaria respectivamente con los armazones 19 y 21. Las capas 15 y 17 están diseñadas para aislar térmicamente los armazones 19 y 21 de las placas 11 y 13. Para ello, las capas 15 y 17 comprenden, por ejemplo, mica, o cualquier otro material térmicamente aislante adaptado. Como variante, cada capa de aislante térmico 15 y 17 está compuesta por varias capas superpuestas de materiales diferentes.

[0054] Las placas 11 y 13 forman parte solidaria respectivamente con las capas 15 y 17 y están dispuestos enfrente entre sí. Las placas 11 y 13 se extienden en planos ortogonales al eje X1, al igual que las capas de aislante térmico 15 y 17. La placa 11 presenta una superficie de prensado 23 y la placa 13 una superficie de prensado 25. Las superficies 23 y 25 son superficies libres, opuestas a la capa de aislante 15 o 17. Preferentemente, cada superficie 23 y 25 está diseñada para ser plana en curso del prensado y ortogonal al eje X1. Las superficies 23 y 25 están diseñadas también para ser paralelas entre sí. No obstante, debido a las tensiones causadas por las condiciones severas de temperatura y de presión que intervienen en la prensa 1, en la práctica las superficies de prensado 23 y 25 pueden no ser perfectamente planas o paralelas. Cada placa 11 y 13 comprende un alma metálica, por ejemplo, de acero o de fundición, en la que se forma la superficie 23 o 25 en cuestión.

[0055] Como variante, las superficies de prensado 23 y 25 están previstas para presentar en reposo, es decir, sin prensado y sin calentamiento, una ligera curvatura, por ejemplo, una ligera convexidad, para mejorar la planicidad del prensado y provocar una evacuación del aire contenido en la pieza 41.

[0056] De manera general, las superficies de prensado 23 y 25 presentan una forma adaptada a un prensado, asociado a un calentamiento, de una pieza plana 41.

[0057] Las superficies 23 y 25 delimitan entre sí un espacio de recepción 29 para el elemento que se va a prensar 27, que puede ser introducido así en este espacio de recepción 29 con vistas a ser prensado entre las dos placas 11 y 13 bajo la acción del esfuerzo de prensado P. De hecho, las superficies 23 y 25, opuestas respectivamente a los armazones 19 y 21, pueden separarse o acercarse entre sí bajo la acción del accionador 6. En la figura 1, los miembros 5 y 7 de la prensa 1 están representados en una configuración separada o abierta que permite introducir o retirar el elemento 27. En la figura 2, los miembros 5 y 7 están, por el contrario, en configuración de aproximación o de prensado, en la que el esfuerzo P ejercido por el accionador 6 es transmitido al elemento 27 por las superficies 23 y 25, con el fin de comprimir el elemento 27 según el eje X1. De hecho, cada placa 11 y 13 se apoya, a lo largo del eje X1, contra el armazón 19 o 21 de su miembro 5 o 7, por medio de la capa 15 o 17 del miembro 5 o 7 en cuestión.

[0058] El elemento que se va a prensar 27 puede depositarse sobre la placa 11, estando así la impresión 35 apoyada de forma plana sobre la superficie 23, como se ilustra en la figura 1. Cuando los miembros 5 y 7 están en configuración de prensado, como se ilustra en la figura 2, la impresión 37 se apoya entonces en plano contra la superficie 25, de manera que las impresiones 35 y 37 están comprimidas entre las placas 11 y 13 bajo la acción del accionador 6. Las impresiones 35 y 37 comunican así el esfuerzo de prensado P a la pieza plana 41, que también se comprime o se aplana. Preferentemente, se busca que el esfuerzo de prensado P se distribuya de la manera más uniforme posible sobre la superficie de la pieza plana 41. Se puede buscar también suministrar una presión más importante sobre una parte central de la pieza plana 41 con el fin de evitar la formación de burbujas en su seno.

[0059] Las superficies de prensado 23 y 25 son por ejemplo de forma rectangular o cuadrada. Estas superficies 23 y 25 definen un área de al menos 1 m2. Puede contemplarse que las superficies 23 y 25 definan un área superior a 2 m2 en función de la aplicación deseada, por ejemplo 2,04 m2. Así, el volumen del espacio de recepción 29 es suficiente para recibir el elemento que se va a prensar 27. De manera general, la prensa 1 está diseñada para el prensado de elementos que se van a prensar 27 de superficie relativamente importante, de superficie sustancialmente equivalente o ligeramente inferior a la de las superficies 23 y 25. Por tanto, es posible realizar piezas planas 41 de superficie importante mediante la prensa 1.

[0060] Cada placa 11 y 13 comprende un sistema de tubos o serpentines calefactores 31 y 33 respectivamente, que constituyen un medio de calentamiento de las superficies de prensado 23 y 25. Estos tubos o serpentines 31 y 33 están dispuestos en forma de una red distribuida en el alma de las placas 11 y 13 con el fin de suministrar un calor distribuido lo más uniformemente posible en toda la parte superficial de las superficies 23 y 25. De manera más general, el medio de calentamiento de la prensa 1 está diseñado para generar calor con el fin de llevar las placas 11 y 13 a una temperatura predeterminada y controlada, de manera que este calor se comunica al elemento 27 durante el prensado, por contacto del elemento 27 con las superficies 23 y 25. Más en concreto, el calor se transmite a las impresiones planas 35 y 37 del molde, que transmiten este calor a la pieza plana 41 que contiene el molde. Los tubos o serpentines 31 y 33 son, por ejemplo, termopares, resistencias calefactoras y/o conducciones de líquido caloportador, que están diseñados para llevar las superficies 23 y 25 a la temperatura definida anteriormente con el fin de permitir la impregnación y la consolidación, en función del elemento que se va a prensar 27, y en particular de la naturaleza de los materiales de la pieza plana 41.

[0061] Como variante, solo uno de los miembros 5 y 7 está equipado con dicho medio de calentamiento.

[0062] La prensa 1 comprende al menos un sistema de compensación 44 interpuesto entre la capa de aislante térmico 17 y el armazón 21, para compensar uno o varios defectos de geometría de la superficie de prensado 25. El sistema 44 forma un sobregrosor que deforma la placa 13 con el fin de corregir el defecto de geometría existente en la superficie 25. El sistema 44 se representa de forma exageradamente engrosada en las figuras 1 a 3, con el fin de hacerlo visible.

[0063] Por defecto de geometría se entiende un defecto de forma, por ejemplo, de planicidad, de la superficie de prensado 25, que se extiende preferentemente en una porción solo de la parte superficial de la superficie de prensado 25. Se dispone así el sistema 44 enfrente de solo una parte de la parte superficial de la superficie de prensado 25, dispuesto encima de la zona de defecto de geometría, es decir, bajo el defecto de geometría, en proyección ortogonal con respecto al plano de extensión de la placa 13. En el ejemplo de las figuras 1 y 2, el defecto de geometría está situado en el centro de la superficie 25.

[0064] Es posible implementar simultáneamente una pluralidad de sistemas de compensación, similares al sistema 44, para un mismo miembro, que quedan distribuidos bajo la superficie de la placa 13, con el fin de corregir el mayor número de defectos de geometría. Cada sistema de compensación se dispone así encima de uno de los defectos de geometría.

[0065] El defecto de geometría puede extenderse también en toda la parte superficial de la superficie de prensado 25. El sistema 44 está así adaptado en consecuencia y más extendido, a la vez que se dispone encima de parte o la totalidad de la parte superficial de la superficie 25 y centrado en el centro del defecto de geometría.

[0066] El sistema 44 comprende varias cuñas extraíbles 45, 46 y 47, representadas en la figura 3. Las cuñas extraíbles 45, 46 y 47 están colocadas encima del defecto de geometría. Cada cuña extraíble 45, 46 y 47 comprende al menos una lámina, y presenta una cara dispuesta contra el armazón 21 y otra cara dispuesta contra la capa de aislante 17. Preferentemente, cada cuña 45, 46 y 47 es una lámina metálica, por ejemplo, de acero, de forma general rectangular o trapezoidal, a veces denominada banda. Cada cuña 45, 46 y 47 presenta un grosor predeterminado, comprendido preferentemente entre 0,1 mm y 0,4 mm.

[0067] En el curso de la vida de la prensa calefactora 1, se puede modificar el sistema de compensación retirando o añadiendo una o varias cuñas extraíbles, en función de la evolución de los defectos de geometría.

[0068] En la realización de la figura 3, el sistema 44 comprende una cuña extraíble central 45 y dos cuñas extraíbles laterales 46 y 47, dispuestas a una y otra parte de la cuña extraíble central 45, borde con borde con esta última. El valor del grosor de la cuña extraíble central 45 es superior al valor del grosor de las cuñas extraíbles laterales 46 y 47, de manera que la deformación de la placa 13 sea suave y progresiva, con el fin de evitar un marcado de la capa de aislante 17 y/o de la placa 13 por el sistema 44 y la generación de defectos suplementarios. Cada cuña 45, 46 y 47 se apoya contra el armazón para imponer una deformación de la superficie 25 en la dirección del miembro 5. Dicho de otro modo, cada cuña 45, 46 y 47 empuja la superficie 25 hacia abajo de las figuras 1, 2 y 3.

[0069] En otra realización representada en la figura 4, se implementa un sistema de compensación 144 que se diferencia del sistema 44 en que cada cuña 145, 146 y 147 está formada por un apilamiento de varias láminas 150, con el fin de adaptar el sobregrosor de compensación a la importancia del defecto de geometría. Estas láminas pueden ser del mismo grosor, o de grosores diferentes.

[0070] Como variante, se pueden prever a la vez cuñas obtenidas por apilamiento de láminas o que comprendan una sola lámina.

[0071] Como variante, el sistema de compensación puede comprender además cuñas extraíbles. Se distribuyen ventajosamente las cuñas extraíbles más gruesas en el centro del sistema de compensación y las cuñas extraíbles más finas en los bordes. Como mínimo, el sistema de compensación comprende una única cuña extraíble, en su caso formada por un apilamiento de láminas.

[0072] Como variante, la prensa calefactora 1 está desprovista de capas de aislante, o solo uno de los dos miembros está provisto de una capa de aislante. Preferentemente, al menos el miembro provisto del sistema de compensación comprende una capa de aislante.

[0073] También como variante, el sistema de compensación está interpuesto entre la capa de aislante y la placa de uno de los miembros. Alternativamente, el sistema de compensación está interpuesto entre dos capas previstas entre el armazón y la placa. De manera general, se interpone el sistema de compensación entre la placa y el armazón de un mismo miembro de la prensa.

[0074] Es preferible que el sistema de compensación esté interpuesto entre partes de la prensa que sean permanentes, tales como la placa y el armazón, de manera que el sistema de compensación permanezca en su lugar para el prensado y el calentamiento de una pluralidad de elementos para calentar y prensar, sucesivamente introducidos y retirados de la prensa. Por «partes permanentes» se entienden las partes de la prensa que están previstas para permanecer en la prensa para el prensado y el calentamiento de varios elementos sucesivos, por ejemplo, al contrario que las impresiones planas del molde, que no son partes permanentes, ya que, al pertenecer al elemento destinado a ser calentado y prensado, las impresiones planas del molde se introducen en la prensa para el prensado y el calentamiento, y después se retiran una vez efectuadas estas operaciones.

[0075] Además, es preferible que el sistema de compensación no esté directamente en contacto con el molde, especialmente porque este molde presenta un grosor relativamente bajo, por ejemplo, de menos de 50 mm o menos de 20 mm, lo que permite una mejor distribución de la compensación de grosor aplicada.

[0076] Para regular la prensa 1, y en particular para determinar en qué lugar colocar el sistema de compensación y en qué forma, se implementa el procedimiento que se expone a continuación. En un primer momento, se introduce un sistema de control, no ilustrado, en el espacio de recepción 29. El sistema de control es un objeto deformable, que da fe así de la geometría de las placas cuando se prensa en la prensa 1. En la práctica, el sistema de control está formado ventajosamente por una pluralidad de elementos deformables, o imprimibles, tales como varillas de aluminio, inicialmente del mismo grosor, que se distribuyen sobre la parte superficial de la superficie de prensado 23. Alternativamente, la pluralidad de elementos deformables está dispuesta entre las impresiones 35 y 37, a su vez dispuestas en el espacio de recepción 29. Así, el sistema de control se prensa con ayuda de la prensa 1, por medio del accionador 6, con el fin de imprimir la geometría de las superficies de prensado 23 y 25 en este sistema de control.

[0077] Por «imprimir» se entiende ventajosamente que el sistema de control es deformado de forma plástica o permanente, es decir, definitiva, por la prensa 1.

[0078] Una vez impreso el sistema de control, se efectúan medidas para obtener datos relativos a la geometría de las superficies de prensado 23 y 25, y así identificar, cuantificar y medir cualquier posible defecto de geometría.

[0079] Estas medidas dimensionales del sistema de control son efectuadas ventajosamente cuando el sistema de control ha sido retirado de la prensa, lo que es posible ya que la geometría de las superficies de prensado 23 y 25 es impresa en el sistema de control de forma definitiva por la prensa 1.

[0080] En función de estos datos recogidos, en particular de los que se refieren a defectos de geometría, se modifica el sistema de compensación, es decir, se añaden o se retiran cuñas extraíbles, con el fin de imponer una deformación que corrija los defectos identificados. Si no existe ningún defecto, o si la compensación es demasiado alta, se pueden retirar cuñas extraíbles, o incluso la totalidad del sistema de compensación, de la prensa 1.

[0081] Las características de las diferentes realizaciones y variantes expuestas anteriormente pueden implementarse en cada realización y variante, siempre que sea técnicamente posible.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Prensa calefactora (1) para la realización de una pieza plana (41), siendo la pieza plana preferentemente de material compuesto y que comprende preferentemente al menos una capa de refuerzo fibroso y una matriz de consolidación de este refuerzo fibroso, la prensa calefactora (1) que comprende:

- dos miembros (5, 7), comprendiendo cada miembro una placa (11, 13), presentando cada dos placas una superficie de prensado (23, 25), enfrentadas entre sí, de manera que son sustancialmente paralelas y definen, cada una, una superficie de al menos 1 m2, delimitando las superficies de prensado así entre ellas un espacio de recepción (29) de un elemento (27) destinado a ser calentado y prensado, comprendiendo cada miembro un armazón (19, 21) opuesto a la superficie de prensado, estando la placa de cada miembro apoyada contra el armazón de este miembro,

- un accionador de prensado (6), configurado para ejercer un esfuerzo de prensado (P) en al menos uno de los dos miembros (5), por medio del armazón (19) de este miembro, en dirección al otro miembro (7), y

- un medio de calentamiento (31, 33) de al menos una de las superficies de prensado a una temperatura comprendida entre aproximadamente 300 y 450 °C,

caracterizada porque la prensa calefactora (1) comprende además un sistema de compensación (44; 144), que comprende al menos una cuña extraíble (45, 46, 47; 145, 146, 147) interpuesta entre el armazón (21) y la placa (13) de al menos uno de los dos miembros (7), estando la cuña extraíble así apoyada contra el armazón de este miembro (7) para imponer una deformación de la superficie de prensado (25) de este miembro (7), en dirección al otro miembro (5).

2. Prensa calefactora (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque el sistema de compensación (44; 144) se extiende enfrente de solo una parte de la parte superficial de la superficie de prensado (25), que está dispuesta encima de una zona de defecto de geometría de la superficie de prensado.

3. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el sistema de compensación (44; 144) comprende al menos una cuña extraíble central (45; 145) y dos cuñas extraíbles laterales (46, 47; 146, 147) dispuestas a una y otra parte de la cuña extraíble central borde con borde con esta última, el valor del grosor de la cuña extraíble central superior al valor del grosor de las cuñas extraíbles laterales.

4. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada cuña extraíble (45, 46, 47) está formada por una sola lámina metálica, preferentemente de acero.

5. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la prensa calefactora comprende al menos una capa de aislante térmico (17) interpuesta entre el armazón (21) y la placa (13) del miembro (7) provisto del sistema de compensación (44; 144), estando el sistema de compensación preferentemente interpuesto entre la capa de aislante térmico y el armazón de este miembro.

6. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el accionador de prensado (6) está diseñado para que el esfuerzo de prensado (P) ejercido conlleve una presión sobre el elemento destinado a ser calentado y prensado, teniendo la presión un valor comprendido entre 1 y 15 bares, comprendiendo el accionador de prensado preferentemente al menos un elevador hidráulico.

7. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque: - cada placa (11, 13) comprende un alma metálica de la que está formada la superficie de prensado (23, 25), y - el medio de calentamiento (31, 33) comprende un sistema de tubos calefactores que se extiende dentro del alma metálica de al menos una de las placas.

8. Prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el armazón (21) y la placa (13) de cada uno de los miembros (7) constituyen partes permanentes de la prensa calefactora (1).

9. Conjunto de prensado que comprende:

- una prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y

- el elemento (27) destinado a ser calentado y prensado, que comprende un molde plano, que comprende dos impresiones planas (35, 37) llevadas una contra otra, disponiendo así entre ellas un alojamiento de recepción (39) para la pieza plana (41) destinada a ser prensada y calentada, estando cada impresión plana diseñada para apoyarse en plano contra una de las superficies de prensado (23, 25) de la prensa calefactora, de forma que transmita el esfuerzo de prensado (P) y la temperatura del medio de calentamiento (31, 33) a la pieza plana.

10. Procedimiento de ajuste de una prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el procedimiento incluye las etapas sucesivas siguientes:

- introducción de un sistema de control en el espacio de recepción (29) de la prensa calefactora (1),

- prensado del sistema de control introducido en el espacio de recepción, con ayuda de la prensa calefactora, con el fin de imprimir al sistema de control la geometría de las superficies de prensado (23, 25) de forma definitiva, - recogida de datos relativos a la geometría de las superficies de prensado mediante la toma de medidas dimensionales del sistema de control así imprimido, cuando el sistema de control ha sido retirado de la prensa, y - modificación del sistema de compensación (44; 144) en función de los datos recogidos.

11. Uso de una prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para realizar una pieza plana (41) adaptada para formar una pieza de estructura o de revestimiento de una aeronave.

12. Uso de una prensa calefactora (1) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 para realizar una pieza plana (41) de material compuesto, el material compuesto que comprende al menos una capa de refuerzo fibroso y una matriz de consolidación del refuerzo fibroso.

13. Uso según la reivindicación 12, caracterizado porque el material compuesto es un material compuesto de alto rendimiento, cuyo refuerzo fibroso comprende hilos de material inorgánico, tales como carbono y/o vidrio, y es continuo, y cuya matriz de consolidación comprende un polímero termoplástico de alto rendimiento, tal como PAEK, PEKK, PEEK, PPS, PAI, PES, PEI, o LCP, o sus copolímeros, o una combinación de estos polímeros termoplásticos de alto rendimiento y/o de sus copolímeros.