ES2925917T3

ES2925917T3 - Aparato de transporte y compactación de capas y método para el mismo

Info

Publication number: ES2925917T3
Application number: ES19200603T
Authority: ES
Inventors: Richard A Prause; Allen J Halbritter; Andrew E Modin
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2022-10-20
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: US11318689B2; EP3670159B1; US11697255B2; CN111347752A; PT3670159T; KR20200079182A; US20200198265A1; EP3670159A1; US20220184902A1; RU2019130529A; BR102019026402A2; CN111347752B; JP2020116941A

Abstract

Un aparato de transporte y compactación de capas (200) comprende un marco rígido (202), una hoja de capa superior (204) de material de caucho flexible sujeta al marco y una hoja de capa inferior (208) de material de caucho flexible perforado que tiene aberturas. (210). El aparato también comprende una lámina de capa intermedia (206) de material de medios de flujo dispuesta en una primera área de cámara que se define entre las láminas de capa superior e inferior (204, 208). El aparato comprende además un dispositivo móvil (217) acoplado al marco (202) y dispuesto para bajar el marco y las láminas sobre una capa compuesta (100) en un lugar de recorte para recoger la capa compuesta (100) con una fuerza de succión cuando se dibuja un vacío en el área de la primera cámara impelente para crear la fuerza de succión a través de las aberturas de la lámina de la capa inferior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de transporte y compactación de capas y método para el mismo

Campo

La presente solicitud se refiere a estructuras compuestas y, más particularmente, a un aparato de transporte y compactación de capas y a un método para el mismo.

Antecedentes

Una estructura compuesta suele formarse con una máquina de corte y una herramienta de conformación. La máquina de corte corta una o más piezas de material de capa compuesta, y las piezas cortadas entonces se transportan desde la máquina de corte y se colocan en la herramienta de conformación. A continuación, las piezas cortadas se consolidan en la herramienta de conformación para formar la estructura compuesta. Las formas conocidas de transportar piezas cortadas a una herramienta de conformación, colocar las piezas cortadas en la herramienta de conformación y consolidar las piezas cortadas requieren mucho trabajo y exigen mucho tiempo. Sería deseable superar los inconvenientes de las formas conocidas de transportar, colocar y consolidar una o más piezas cortadas del material de capa compuesta en una herramienta de conformación para formar una estructura compuesta.

El documento WO 2016/005322, de acuerdo con su resumen, afirma que se refiere a una herramienta de aplicación y a un método de aplicación para una pieza de trabajo flexible; la herramienta de aplicación está diseñada como una herramienta combinada para alojar la pieza de trabajo flexible plana y para darle forma tridimensional en una herramienta de conformación externa y se proporciona con un cabezal conformable que puede deformarse, rigidizarse y reconfigurarse de una manera controlada. El cabezal conformable comprende un elemento de soporte que tiene un miembro conformable que se dispone en el elemento de soporte, puede ser deformado de una manera controlada y puede ser rigidizado, y se diseña como una estera, es plegable y opcionalmente no extensible o poco extensible.

Compendio

La materia objeto reivindicada se presenta mediante un aparato de la reivindicación 1, un método de la reivindicación 8 y un sistema de la reivindicación 13. Realizaciones adicionales se reivindican en las reivindicaciones dependientes.

En un aspecto, un aparato de transporte y compactación de capas comprende un bastidor rígido, una lámina superior de material de caucho flexible sujetada al bastidor, y una lámina inferior de material de caucho flexible perforado que tiene aberturas. El aparato también comprende una lámina intermedia de material de medios de flujo dispuesta en una primera área impelente que se define entre las láminas superior e inferior. El aparato además comprende un dispositivo móvil acoplado al bastidor y dispuesto para bajar el bastidor y las láminas sobre una capa compuesta en una ubicación de recorte para recoger la capa compuesta con una fuerza de succión cuando se forma un vacío en la primera área impelente para crear la fuerza de succión a través de las aberturas de la lámina inferior.

En otro aspecto, se proporciona un método para formar una estructura compuesta con una conformación deseada. El método comprende recoger una capa compuesta en una primera ubicación al utilizar una fuerza de succión de una primera cámara hermética al vacío, y transportar la capa compuesta desde la primera ubicación hasta una segunda ubicación. El método también comprende colocar la capa compuesta en una herramienta de conformación en la segunda ubicación, y formar una segunda cámara hermética al vacío cuando la capa compuesta se coloca en la herramienta de conformación en la segunda ubicación. El método además comprende formar un vacío en la segunda cámara hermética al vacío para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que pueda consolidarse la capa compuesta.

En aún otro aspecto, se proporciona un sistema para permitir que una capa compuesta sea recogida en una ubicación de recorte, colocada en una ubicación de conformación y luego embolsada al vacío en la ubicación de conformación. El sistema comprende un bastidor y una primera área impelente soportada por el bastidor. El sistema también comprende un controlador dispuesto para controlar (i) la recogida de la capa compuesta basándose en la información de posición de capa detectada, (ii) la colocación de la capa compuesta basándose en la información de posición de capa detectada, y (iii) el embolsado al vacío de la capa compuesta basándose en la información de presión de vacío detectada en una segunda área impelente que incluye la primera área impelente.

Otros aspectos se volverán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos acompañantes y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La figura 1 es una vista en elevación, en sección, de una pieza cortada ejemplar de una capa compuesta en un estado inicial.

La figura 2 es una vista en elevación, en sección, de un aparato de transporte y compactación de capas sobre la capa compuesta de la figura 1 y construido de acuerdo con una realización.

La figura 3 es una vista en elevación, en sección, que muestra el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 2 bajado sobre la capa compuesta de la figura 1.

La figura 4 es una vista en elevación, en sección, que muestra el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 3 recogiendo la capa compuesta.

La figura 5 es una vista en elevación, en sección, que muestra el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 4 con la capa compuesta movida sobre una herramienta de conformación.

La figura 6 es una vista en elevación, en sección, que muestra el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 5 con la capa compuesta bajada sobre la herramienta de conformación de la figura 5 para formar una estructura compuesta.

La figura 7 es una vista en elevación, en sección, que muestra el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 6 levantado de la estructura compuesta formada en la herramienta de conformación.

La figura 8 es una vista en elevación, en sección, similar a la figura 6 y que muestra una unidad opcional de formación de espigones que puede utilizarse con el aparato de transporte y compactación de capas.

La figura 9 es un sistema informático ejemplar asociado con el aparato de transporte y compactación de capas de la figura 1 y capaz de controlar los dispositivos para formar una estructura compuesta.

La figura 10 es un diagrama de flujo que representa un método ejemplar para formar una estructura compuesta de acuerdo con una realización.

La figura 11 es un diagrama de flujo de una metodología de fabricación y servicio de aeronaves.

La figura 12 es un diagrama de bloques de una aeronave.

Descripción detallada

La presente solicitud se dirige a un aparato de transporte y compactación de capas y a un método para el mismo. La construcción específica del aparato de transporte y compactación de capas y el método para el mismo y la industria en la que se aplican el aparato y método, pueden variar. Debe entenderse que la divulgación siguiente proporciona una serie de realizaciones o ejemplos para implementar diferentes características de varias realizaciones. Se describen ejemplos específicos de componentes y disposiciones para simplificar la presente divulgación. Estos son simplemente ejemplos y no pretenden ser limitantes.

A manera de ejemplo, la divulgación siguiente describe un aparato de transporte y compactación de capas y un método para formar una estructura compuesta para una parte de avión. El aparato de transporte y compactación de capas y el método pueden ser implementados por un fabricante de equipos originales (OEM por sus siglas en inglés) en cumplimiento de normativas militares y espaciales. Es concebible que el aparato de transporte y compactación de capas y el método divulgados puedan implementarse en muchas otras industrias de fabricación de materiales compuestos.

Con referencia a la figura 1, se ilustra una vista en sección transversal de una pieza cortada ejemplar de una capa compuesta 100 en un estado inicial. La capa compuesta 100 se muestra descansando sobre una cama/mesa 102 de una ubicación de corte. Una película de protección perforada 104 se dispone encima de la capa compuesta 100. Por ejemplo, la capa compuesta 100 puede obtenerse o fabricarse con la película de protección perforada 104 ya conectada a la capa compuesta 100. La capa compuesta 100 puede comprender material de fibra de carbono preimpregnado con resina epóxica. La capa compuesta 100 puede comprender una capa compuesta recortada en red, y la ubicación de corte puede comprender una ubicación de recorte.

Con referencia a la figura 2, se ilustra una vista en sección transversal de un aparato de transporte y compactación de capas 200 sobre la capa compuesta de la figura 1, y construido de acuerdo con una realización. El aparato 200 incluye un bastidor rígido 202 al que se sujeta una lámina superior 204. El aparato también incluye una lámina intermedia 206 que se intercala entre la lámina superior 204 y una lámina inferior 208. La lámina superior 204 comprende un caucho flexible sólido, la lámina intermedia 206 comprende medios de flujo 207, y la lámina inferior 208 comprende caucho flexible perforado que tiene aberturas 210. El material de caucho flexible sólido y el material de caucho flexible perforado pueden comprender caucho de silicona, por ejemplo.

La lámina superior 204 y la lámina inferior 208 se acoplan entre sí de manera que proporcionan una primera área impelente 209 (es decir, un colector) en la que se dispone el medio de flujo 207 de la lámina intermedia 206. La primera área impelente 209 es soportada por el bastidor 202. El medio de flujo 207 de la lámina intermedia 206 es capaz de transferir una presión de vacío desde el medio de flujo 207 hasta las aberturas 210 en el caucho flexible perforado de la lámina inferior 208 cuando un vacío en una línea de vacío 212 (la cual se acopla fluidamente con una fuente generadora de vacío portátil 908) se forma en el medio de flujo 207. Por ejemplo, el medio de flujo 207 comprende un material permeable, tal como una malla biplano o un género no tejido, por ejemplo. Son posibles otros tipos de medio de flujo 207.

Con referencia a la figura 3 se ilustra una vista en sección transversal que muestra el aparato de transporte y compactación de capas 200 de la figura 2 bajado sobre la capa compuesta 100. Más específicamente, la lámina inferior 208 se encuentra en acoplamiento con la capa compuesta 100 a través de la película de protección 104 que se dispone sobre la capa compuesta 100. La película de protección 104 actúa como capa intermedia entre la capa compuesta 100 y la lámina inferior 208. Cuando un vacío procedente de la línea de vacío 212 se crea en el medio de flujo 207 en la primera área impelente 209 entre la lámina superior 204 y la lámina inferior 208, el medio de flujo 207 permite que el vacío sea transferido a través de las aberturas 210 en la lámina inferior perforada 208 a la capa compuesta 100. Esto permite que la capa compuesta 100 sea recogida por la fuerza de succión creada por el vacío. La película de protección 104, la cual se acopla de forma liberable con la capa compuesta 100, se perfora para permitir la transferencia de vacío desde la lámina inferior 208 hasta la capa compuesta 100. La película de protección 104 también actúa como barrera entre la lámina inferior 208 y la capa compuesta 100, de modo que la resina pegajosa de la capa compuesta 100 no se pegue a la lámina inferior 208.

Con referencia a la figura 4, se ilustra una vista en sección transversal que muestra el aparato de transporte y compactación de capas 200 de la figura 3 recogiendo la capa compuesta 100 (y la película de protección 104 que se une a la capa compuesta 100). El aparato de transporte y compactación de capas 200 es controlado por un dispositivo móvil 217 para que se eleve de la cama/mesa 102 mientras la fuerza de succión actúa sobre la parte superior de la capa compuesta 100 para mantener la capa compuesta 100 contra la lámina inferior 208 y así recoger la capa compuesta 100. En otras palabras, la película de protección 104 y la capa compuesta 100 unida actúan para sellar las aberturas 210 en la lámina inferior 208 del aparato 200, creando así una conexión formada al vacío entre el aparato 200 y la capa compuesta 100. El dispositivo móvil 217 es convencional y, por lo tanto, no se describirá.

Con referencia a la figura 5, se ilustra una vista en sección transversal que muestra el aparato de transporte y compactación de capas 200 de la figura 4 con la capa compuesta 100 movida sobre una herramienta de conformación 214. La herramienta de conformación 214 se muestra descansando sobre una cama/mesa 215 en una ubicación de conformación que se aleja de la ubicación de corte donde se recogió la capa compuesta 100. Un sello de reborde 216 se dispone en el perímetro exterior de la herramienta de conformación 214. En la figura 5, el aparato de transporte y compactación de capas 200 se encuentra en una posición lista para bajar sobre la herramienta de conformación 214.

Con referencia a la figura 6, se ilustra una vista en sección transversal que muestra el aparato de transporte y compactación de capas 200 de la figura 5 con la capa compuesta 100 bajada por el dispositivo móvil 217 sobre la herramienta de conformación 214. La capa compuesta 100 se drapea sobre la herramienta de conformación 214 o sobre cualesquier capas previamente drapeadas en la herramienta de conformación 214 para crear una segunda área impelente 211 que es más grande que la primera área impelente 209 y que incluye la primera área impelente 209. La segunda área impelente 211 incluye la primera área impelente 209 y se define en parte entre un borde 107 de la capa compuesta 100 y el sello de reborde 216 en la herramienta de conformación 214.

A medida que el aparato 200 baja desde la posición mostrada en la figura 5 hasta la posición mostrada en la figura 6, la lámina superior 204, la lámina intermedia 206 y la lámina inferior 208 se flexionan y doblan para ajustarse a la forma de la herramienta de conformación 214. Cuando esto sucede, la capa compuesta 100 se compacta entre la herramienta de conformación 214 y la lámina inferior 208. La capa compuesta 100 compactada también se flexiona y dobla para ajustarse a la forma de la herramienta de conformación 214. La película de protección 104 proporciona a la lámina inferior 208 cierta capacidad de deslizamiento sobre la capa compuesta 100 a medida que la lámina inferior 208 se estira, de modo que la capa compuesta 100 no se estira en exceso a medida que el aparato 200 baja sobre la herramienta de conformación 214.

El proceso descrito anteriormente de recoger la capa compuesta 100 en la ubicación de corte, transportarla a la ubicación de conformación y luego bajarla sobre la herramienta de conformación 214 se repite para cualquier número adicional de capas compuestas que pueda desearse. Esto forma un laminado de capas compuestas (es decir, una o más capas compuestas) en la herramienta de conformación 214. Después de que el aparato 200 coloque la última capa compuesta sobre la herramienta de conformación 214 y el laminado de capas compuestas contenga el número deseado de capas compuestas, el aparato 200 permanece en la posición bajada, como se muestra en la figura 6. Puede utilizarse cualquier dispositivo de laminado de capas convencional para crear una o más capas. El dispositivo de laminado de capas podría tender cintas o cabos unidireccionales en una disposición adyacente y contigua. Cada capa puede tener una orientación diferente de las fibras. Cada capa puede ser recortada en red antes de ser tendida.

Cuando el aparato 200 se encuentra en la posición mostrada en la figura 6, se forma un vacío a través de la línea de vacío 212 en el medio de flujo 207 de la lámina intermedia 206. Como se menciona, el medio de flujo 207 permite que el vacío se transfiera a través de las aberturas 210 en la lámina inferior perforada 208 a la capa compuesta 100 que se encuentra en la herramienta de conformación 214. El sello de reborde 216 proporciona un sello hermético al vacío entre la herramienta de conformación 214 y la lámina inferior 208. El material de la herramienta de conformación 214 es impermeable. Así, la capa compuesta 100 mostrada en la figura 6 se encuentra en un recinto hermético al vacío de la segunda área impelente 211 (es decir, una "estructura de bolsa de vacío") definida por el aparato 200, la herramienta de conformación 214 y el sello de reborde 216.

La capa compuesta 100 mostrada en la figura 6 tiene la forma deseada, que corresponde a la forma de la herramienta de conformación 214 (o la forma de cualesquier capas previamente drapeadas en la herramienta de conformación 214). La capa compuesta 100 puede permanecer en la posición de la figura 6 durante el tiempo que se desee para permitir que la capa compuesta 100 se compacte más por el vacío en el ambiente de la bolsa de vacío.

Con referencia a la figura 7, una vista en sección transversal muestra el aparato 200 elevado de la capa compuesta consolidada 101 que se ha colocado sobre la herramienta de conformación 214. La capa compuesta consolidada 101 mostrada en la figura 7 se designa con el número de referencia "101" para distinguirla de la capa compuesta 100 mostrada en las figuras 1-6. Cuando el aparato 200 se eleva de la posición mostrada en la figura 6 hasta la posición mostrada en la figura 7, se libera el vacío en la estructura de bolsa de vacío y la capa compuesta consolidada 101 puede someterse a un procesamiento adicional (por ejemplo, curado) o una o más capas compuestas adicionales 100 pueden tenderse sobre la capa compuesta consolidada 101 para formar un laminado de capas de compuestas consolidadas.

Con referencia a la figura 8, se ilustra una vista en sección transversal similar a la figura 6. En particular, la figura 8 muestra una unidad de formación de espigones 220 opcional que puede utilizarse con el aparato 200 de la figura 6 para proporcionar la formación mecánica de una capa compuesta. Para evitar confusión, la realización en la figura 8 se describe utilizando números similares en la figura 6 con el sufijo "a" agregado. La unidad de formación de espigones 220 opcional puede comprender cualquier unidad de formación de espigones adecuada disponible en el mercado para aplicar la formación mecánica de la capa compuesta 100a, tal como en o alrededor de los contornos 224 y los puntos de inflexión 226. La estructura y operación de las unidades de formación de espigones son conocidas y convencionales y, por lo tanto, no se describirán.

La unidad de formación de espigones 220 opcional está controlada por CNC. Como tal, no se requieren sensores. La unidad de formación de espigones 220 opcional se baja sobre el aparato 200a utilizando cilindros neumáticos (no mostrados) para facilitar la conformación de la capa compuesta 100a. Un plano de deslizamiento 222 se dispone entre la unidad de formación de espigones 220 opcional y la lámina superior 204a. El material del plano de deslizamiento 222 permite que la unidad de formación de espigones 220 opcional se deslice en una posición con respecto a la herramienta de conformación 214 para aplicar presión mecánica, eliminando así el puente a través de un punto de inflexión 226. La unidad de formación de espigones 220 opcional puede tener el tamaño y la forma para ajustarse a la herramienta de conformación 214 de manera que se evita el puente a través de un punto de inflexión. El plano de deslizamiento 222 puede comprender un material elástico tal como fibra de vidrio revestida con Teflón™ (marca comercial de The Chemours Company), por ejemplo, disponible en el mercado en Armalon Limited ubicado en el Reino Unido.

Con referencia a la figura 9, se ilustra un sistema informático 900 ejemplar asociado con el aparato de transporte y compactación de capas 200 de la figura 2 y capaz de controlar los dispositivos para formar una capa compuesta consolidada 101 (figura 7) o un laminado de capas compuestas consolidadas. El sistema informático 900 incluye la unidad de procesamiento 902 que ejecuta las instrucciones almacenadas en la unidad de almacenamiento de datos interna 904, la unidad de almacenamiento de datos externa (no mostrada), o una combinación de las mismas. La unidad de procesamiento 902 puede comprender cualquier tipo de tecnología. Por ejemplo, la unidad de procesamiento 902 puede comprender un procesador electrónico de propósito general. Son posibles otros tipos de procesadores y tecnologías de unidad de procesamiento. La unidad de almacenamiento de datos interna 904 puede comprender cualquier tipo de tecnología. Por ejemplo, la unidad de almacenamiento de datos interna 904 puede comprender memoria de acceso aleatorio (RAM), memoria de sólo lectura (ROM), memoria de estado sólido o cualquier combinación de las mismas. Son posibles otros tipos de memorias y tecnologías de unidad de almacenamiento de datos.

El sistema informático 900 además incluye una serie de dispositivos de entrada/salida (E/S) 906 que pueden comprender cualquier tipo de tecnología. Por ejemplo, los dispositivos de E/S 906 pueden comprender un teclado, un teclado alfanumérico, una pantalla sensible al tacto, una pantalla de cristal líquido (LCD), un micrófono, un altavoz, o cualquier combinación de los mismos. Son posibles otros tipos de dispositivos y tecnologías de E/S. Una unidad de detección opcional 910 proporciona señales de entrada al sistema informático 900. La unidad de formación de espigones 220 opcional descrita en la presente también puede proporcionar señales de entrada al sistema informático 900.

La unidad de procesamiento 902 controla el aparato de transporte y compactación de capas 200 para recoger las piezas cortadas de la capa compuesta. La unidad de procesamiento 902 también controla una fuente generadora de vacío 908 para formar un vacío a través de la línea de vacío 212 en la primera área impelente 209 (es decir, al medio de flujo 207 de la lámina intermedia 206) para que la capa compuesta conformada 100 en la herramienta de conformación 214 pueda curar en el entorno hermético al vacío como se describe en la presente. La unidad de procesamiento 902 también controla la unidad de formación de espigones 220 opcional y el dispositivo móvil 217.

El sistema informático 900 puede comprender un sistema basado en control numérico por computador (CNC). El sistema basado en CNC se basa en coordenadas de ubicación (por ejemplo, coordenadas (x, y, z)) que forman parte de los parámetros de un programa de CNC creado previamente que se almacena en la unidad de almacenamiento de datos 904 del sistema informático 900. Las coordenadas de ubicación almacenadas permiten el control del aparato de transporte y compactación de capas 200 y la unidad de formación de espigones 220.

Las coordenadas de ubicación de una capa compuesta 100 (figura 1) en la cama/mesa 102 (figura 1) en la ubicación de corte se almacenan en el programa de NC creado previamente. Las coordenadas de ubicación almacenadas de una capa compuesta indican al aparato 200 la ubicación hacia donde debe desplazarse para recoger la capa compuesta 100. Las coordenadas almacenadas de la capa compuesta 100 también indican al aparato 200 la ubicación hacia donde debe desplazarse para transportar la capa compuesta 100 sobre la herramienta de conformación 214 en la cama/mesa 215 en la ubicación de conformación. Este proceso se repite para todas las capas compuestas (es decir, una o más capas compuestas) que se utilizan para formar la estructura compuesta resultante.

Las coordenadas de ubicación de la unidad de formación de espigones 220 opcional de la figura 8 también se almacenan en el programa de NC creado previamente, así como el tamaño y las dimensiones de la unidad de formación de espigones 220 y la configuración de la herramienta de conformación 214 donde se desea la interfaz en la parte superior del aparato 200. Esta información indica a los cilindros neumáticos (no mostrados) o a cualesquier otros tipos de sistema de movimiento la ubicación hacia donde deben desplazarse para alinearse de modo que la unidad de formación de espigones 220 pueda descender sobre la ubicación adecuada para facilitar la formación de una estructura compuesta. Es concebible que no se necesite ningún sensor para que el sistema informático 900 mostrado en la figura 9 controle la operación del aparato de transporte y compactación de capas 200 para formar una estructura compuesta.

Aunque la descripción anterior describe que el sistema informático 900 no requiere ningún sensor para controlar la operación del aparato de transporte y compactación de capas 200, es concebible que se proporcione una unidad de detección opcional 910 para determinar la ubicación y/o validar la ubicación de una capa compuesta contra la ubicación indicada por las coordenadas de ubicación almacenadas en el programa de NC. Cualesquier diferencias detectadas en la ubicación de una capa compuesta pueden ajustarse en consecuencia (mediante el control de retroalimentación realizado por la unidad de procesamiento 902) para alinear con precisión el aparato 200 con la capa compuesta. La unidad de detección opcional 910 puede comprender un sistema de reconocimiento óptico/cámara situada en la parte superior, por ejemplo. También se contempla el uso de radar, lidar, detección de video o similares para detectar la ubicación.

Con referencia a la figura 10, un diagrama de flujo 1000 representa un método ejemplar para operar el sistema informático ejemplar de la figura 9 para controlar la operación del aparato 200 para formar una estructura compuesta de acuerdo con una realización. En el bloque 1002, se recoge una capa compuesta en una primera ubicación al utilizar una fuerza de succión de una primera cámara hermética al vacío. A continuación, el proceso pasa al bloque 1004, en el que la capa compuesta se transporta desde la primera ubicación hasta una segunda ubicación. Luego, en el bloque 1006, la capa compuesta se coloca en una herramienta de conformación en la segunda ubicación. Se forma una segunda cámara hermética al vacío cuando la capa compuesta se coloca sobre la herramienta de conformación en la segunda ubicación, como se muestra en el bloque 1008. En el bloque 1010, se forma un vacío en la segunda cámara hermética al vacío para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que la capa compuesta pueda consolidarse. El proceso entonces finaliza.

En algunas realizaciones, la capa compuesta se coloca sobre cualesquier capas previamente drapeadas, de modo que la capa compuesta se forma con drapeado en contornos de las capas previamente drapeadas o en contornos de la herramienta de conformación.

En algunas realizaciones, se forma un vacío en la segunda cámara hermética al vacío para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que se forma una preforma compuesta a partir de una pluralidad de capas compuestas.

En algunas realizaciones, el método además comprende permitir que la preforma compuesta sea compactada por el vacío en la estructura de bolsa de vacío y así formar la estructura compuesta con la forma deseada.

En algunas realizaciones, se libera el vacío que se encuentra en la estructura de bolsa de vacío y se retira la estructura compuesta formada con la conformación deseada.

En algunas realizaciones, la capa compuesta se recorta antes de recoger la capa compuesta.

Debe ser evidente que el aparato 200 descrito anteriormente está controlado de forma robótica. Se elimina la necesidad de que personal operativo recoja y transporte las capas compuestas cortadas hacia una herramienta de conformación. Como tal, se proporciona un proceso automatizado para formar una estructura compuesta. Por consiguiente, el proceso automatizado reduce un daño potencial en la estructura compuesta formada.

También debe ser evidente que las láminas superior e inferior 204, 208 definen la primera área impelente 209 a través de la cual puede formarse un vacío a partir de la fuente generadora de vacío 908. El sistema informático 900, que incluye la unidad de procesamiento 902, controla los dispositivos, incluyendo la fuente generadora de vacío 908, para controlar (i) la recogida de la capa compuesta 100 basándose en la información de posición de capa detectada, (ii) la colocación de la capa compuesta 100 basándose en la información de posición de capa detectada, y (iii) el embolsado al vacío de la capa compuesta 100 basándose en la información de presión de vacío detectada en la segunda área impelente 211 que incluye la primera área impelente 209.

Además, debe ser evidente que el aparato de transporte y compactación de capas 200 descrito anteriormente funciona tanto como un portador de capa compuesta como una bolsa de vacío. El aparato 200 se utiliza como un "mandril" de vacío para retener una capa compuesta, de modo que la capa compuesta pueda transportarse desde una ubicación de corte (o una ubicación de recorte) hasta una ubicación de conformación con un indexado preciso. El aparato 200 también se utiliza como una bolsa de vacío para permitir que la capa compuesta sea más compactada por el vacío en la bolsa de vacío para formar una capa compuesta consolidada con un indexado preciso. Se utiliza un único dispositivo para llevar las capas compuestas y consolidar al vacío las capas compuestas. Esto no sólo reduce el espacio de piso en fábrica necesario para formar una estructura compuesta, sino que también reduce el tiempo necesario para formar una estructura compuesta, ya que se reduce el tiempo entre el corte de una capa compuesta y la colocación de la capa compuesta cortada en una herramienta de conformación. De esta manera, se reducen los costes totales de producción.

También debe ser evidente que una capa compuesta se coloca sobre una herramienta de conformación en la ubicación de formación con un indexado preciso. Esto proporciona un indexado más preciso y repetible de la capa compuesta en la posición de conformación deseada en la herramienta de conformación. Por otra parte, cuando se utiliza una estructura de bolsa de vacío descrita en la presente, no es necesario un paso de retracción de un dispositivo seguido de un paso de aplicación de una bolsa de vacío separada. Esto se debe a que la estructura de bolsa de vacío descrita en la presente es efectivamente una bolsa de vacío, y se forma cuando se coloca una capa compuesta en la herramienta de conformación. De esta manera, la estructura de bolsa de vacío no sólo elimina la necesidad de una recortadora después de que se ha formado la estructura compuesta, sino que también elimina la necesidad de una bolsa de vacío separada durante la compactación del laminado de una o más capas compuestas para formar la estructura compuesta.

Ejemplos de la divulgación pueden describirse en el contexto de un método de fabricación y servicio de aeronaves 1100, como se muestra en la figura 11, y una aeronave 1102, como se muestra en la figura 12. Durante la preproducción, el método de fabricación y servicio de aeronaves 1100 puede incluir la especificación y diseño 1104 de la aeronave 1102 y la adquisición de materiales 1106. Durante la producción, tiene lugar la fabricación de componentes/subensambles 1108 y la integración de sistemas 1110 de la aeronave 1102. Posteriormente, la aeronave 1102 puede pasar por la certificación y entrega 1112 con la finalidad de ser puesta en servicio 1114. Aunque se encuentre en servicio por un cliente, la aeronave 1102 está programada para mantenimiento y servicio de rutina 1116, el cual también puede incluir modificación, reconfiguración, reacondicionamiento y similares.

Cada uno de los procesos del método 1100 puede ser realizado o llevado a cabo por un integrador de sistemas, un tercero y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para fines de esta descripción, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitación, cualquier número de fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir, sin limitación, cualquier número de vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una compañía aérea, empresa de arrendamiento, entidad militar, organización de servicios, etc.

Como se muestra en la figura 12, la aeronave 1102 producida por el método ejemplar 1100 puede incluir un fuselaje 1118 con una pluralidad de sistemas 1120 y un interior 1122. Ejemplos de la pluralidad de sistemas 1120 pueden incluir uno o más de un sistema de propulsión 1124, un sistema eléctrico 1126, un sistema hidráulico 1128 y un sistema ambiental 1130. Puede incluirse cualquier cantidad de otros sistemas.

El aparato y método divulgados pueden emplearse durante una o más de las etapas del método de fabricación y servicio de aeronaves 1100. Como ejemplo, una porción (o porciones) de la aeronave 1102 puede ser ensamblada utilizando el aparato y método divulgados. Como otro ejemplo, componentes o subensambles que corresponden a la fabricación de componentes/subensambles 1108, la integración de sistemas 1110, y/o el mantenimiento y servicio 1116 pueden ser ensamblados utilizando el aparato y método divulgados. Como otro ejemplo, el fuselaje 1118 puede construirse utilizando el aparato y método divulgados. También, uno o más ejemplos de aparatos, ejemplos de métodos o una combinación de los mismos pueden utilizarse durante la fabricación de componentes/subensambles 1108 y/o la integración de sistemas 1110, por ejemplo, al acelerar sustancialmente el ensamblaje de, o al reducir el coste de, una aeronave 1102, tal como el fuselaje 1118 y/o el interior 1122. De manera similar, uno o más de los ejemplos de sistemas, ejemplos de métodos, o una combinación de los mismos pueden ser utilizados mientras la aeronave 1102 se encuentra en servicio, por ejemplo y sin limitación, para el mantenimiento y servicio 1116.

Aspectos de las realizaciones divulgadas pueden implementarse en software, hardware, firmware o una combinación de los mismos. Los diversos elementos del sistema, ya sea individualmente o en combinación, pueden implementarse como un producto de programa informático (programa de instrucciones) representado de forma tangible en un dispositivo de almacenamiento legible por máquina (medio de almacenamiento) para su ejecución por un procesador. Varios pasos de las realizaciones pueden ser realizados por un procesador de ordenador que ejecuta un programa representado de forma tangible en un medio legible por ordenador para realizar funciones al operar en la entrada y generar la salida. El medio legible por ordenador puede ser, por ejemplo, una memoria, un medio transportable tal como un disco compacto o una unidad de memoria flash, de manera que un programa informático que representa aspectos de las realizaciones divulgadas puede cargarse en un ordenador.

El aparato y método descritos anteriormente se describen en el contexto de una aeronave. Sin embargo, alguien de experiencia ordinaria en la técnica reconocerá fácilmente que el aparato y método divulgados son adecuados para una variedad de aplicaciones, y la presente divulgación no se limita a aplicaciones de fabricación de aeronaves. Por ejemplo, el aparato y método divulgados pueden implementarse en varios tipos de vehículos, incluyendo, por ejemplo, helicópteros, barcos de pasajeros, automóviles, productos marinos (barcos, motores, etc.) y similares. También se contemplan aplicaciones no relacionadas con vehículos.

También, aunque la descripción anterior describe un aparato y un método para formar una estructura compuesta para una parte de aeronave en la industria de la aviación de acuerdo con las normativas militar y espacial, se contempla que el aparato y método pueden implementarse para facilitar la formación de una estructura compuesta en cualquier industria de acuerdo con las normas industriales aplicables. El aparato y método específicos pueden seleccionarse y adaptarse dependiendo de la aplicación particular.

Además, aunque se han mostrado y descrito varios aspectos de las realizaciones divulgadas, aquellos de experiencia en la técnica pueden hacer modificaciones al leer la memoria descriptiva. La presente solicitud incluye dichas modificaciones y sólo se limita por el alcance de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato de transporte y compactación de capas (200) que comprende:

un bastidor rígido (202);

una lámina superior (204) de material de caucho flexible sujetada al bastidor (202); caracterizada por una lámina inferior (208) de material de caucho flexible perforado que tiene aberturas (210); y

una lámina intermedia (206) de material de medio de flujo dispuesta en una primera área impelente (209) que se define entre las láminas superior e inferior (204, 208).

2. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 1, además comprende un dispositivo móvil (217) acoplado al bastidor (202).

3. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 2, en donde el dispositivo móvil (217) se configura para bajar el bastidor (202) y las láminas (204, 206, 208) sobre una capa compuesta (100) en una ubicación de recorte y para recoger la capa compuesta (100) con una fuerza de succión cuando se forma un vacío en la primera área impelente (209) para crear la fuerza de succión a través de las aberturas (210) de la lámina inferior (208).

4. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 3, en donde el dispositivo móvil (217) se dispone para transportar la capa compuesta (100) que ha sido recogida desde la ubicación de recorte hasta una ubicación de conformación.

5. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 4, en donde el dispositivo móvil (217) se dispone para drapear la capa compuesta sobre una herramienta de conformación (214) en la ubicación de conformación o cualesquier capas previamente drapeadas en la herramienta de conformación (214) para crear una segunda área impelente (211) que es más grande que la primera área impelente (209).

6. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 5, en donde la segunda área impelente (211) incluye la primera área impelente (209) y se define en parte entre un borde de la capa compuesta (100) y un sello de reborde (216) en la herramienta de conformación (214).

7. El aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 6, además comprende:

una fuente generadora de vacío portátil (908) que puede formar un vacío en la segunda área impelente (211) para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que la capa compuesta (100) pueda consolidarse.

8. Un método (1000) para formar una estructura compuesta con una conformación deseada mediante un aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 1, el método comprende:

recoger (1002) una capa compuesta en una primera ubicación al utilizar una fuerza de succión de una primera cámara hermética al vacío;

transportar (1004) la capa compuesta desde la primera ubicación hasta una segunda ubicación;

colocar (1006) la capa compuesta sobre una herramienta de conformación en la segunda ubicación;

formar (1008) una segunda cámara hermética al vacío cuando la capa compuesta se coloca sobre la herramienta de conformación en la segunda ubicación; y

formar (1010) un vacío en la segunda cámara hermética al vacío para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que la capa compuesta pueda consolidarse.

9. El método (1000) de la reivindicación 8, en donde la colocación (1006) de la capa compuesta sobre una herramienta de conformación en la segunda ubicación incluye:

colocar la capa compuesta sobre cualesquier capas previamente drapeadas, de modo que la capa compuesta se forma con drapeado en contornos de las capas previamente drapeadas o en contornos de la herramienta de conformación.

10. El método (1000) de la reivindicación 8 o 9, además comprende:

formar un vacío en la segunda cámara hermética al vacío para proporcionar una estructura de bolsa de vacío en la que se forma una preforma compuesta a partir de una pluralidad de capas compuestas.

11. El método (1000) de la reivindicación 10 además comprende: permitir que la preforma compuesta sea compactada por el vacío en la estructura de bolsa de vacío y así formar la estructura compuesta con la forma deseada.

12. El método de cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en donde la estructura compuesta con la forma deseada es una porción de una aeronave (1102).

13. Un sistema (900) para permitir que una capa compuesta (100) sea recogida en una ubicación de recorte, colocada en una ubicación de conformación y, luego, embolsada al vacío en la ubicación de conformación, el sistema comprende: un bastidor (202);

una primera área impelente (209) soportada por el bastidor (202) y definida entre una lámina superior (204) y una lámina inferior (208); el aparato de transporte y compactación de capas (200) de la reivindicación 1 y

un controlador dispuesto para controlar dicho aparato de transporte y compactación de capas (200),

(i) recogida de la capa compuesta basándose en la información de posición de capa detectada, (ii) colocación de la capa compuesta basándose en la información de posición de capa detectada, y (iii) embolsado al vacío de la capa compuesta basándose en la información de presión de vacío detectada en una segunda área impelente (211) que incluye la primera área impelente (209).

14. El sistema (900) de la reivindicación 13, además comprende:

una fuente generadora de vacío (908) acoplada a la primera área impelente (209) que se define entre la lámina superior (204) y la lámina inferior (208).

15. El sistema (900) de la reivindicación 12 o 13, además comprende:

una herramienta de conformación (214) en la que la capa compuesta (100) se coloca en la ubicación de conformación.