ES2943545T3 - Panel compuesto que comprende un circuito eléctrico integrado, y procedimiento de fabricación del mismo - Google Patents

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ES2943545T3 ES20179943T ES20179943T ES2943545T3 ES 2943545 T3 ES2943545 T3 ES 2943545T3 ES 20179943 T ES20179943 T ES 20179943T ES 20179943 T ES20179943 T ES 20179943T ES 2943545 T3 ES2943545 T3 ES 2943545T3
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Abstract

Un panel compuesto (10, 110) que comprende al menos un circuito eléctrico integrado o empotrado (118, 16), su método de fabricación y su uso en la industria aeronáutica y aeronáutica. También se describen componentes de aeronaves que comprenden el panel compuesto (10, 110). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Panel compuesto que comprende un circuito eléctrico integrado, y procedimiento de fabricación del mismo SECTOR TÉCNICO
El sector técnico está relacionado, en general, con paneles compuestos, sus procedimientos de fabricación y su uso en la industria del transporte y, más particularmente, con un panel compuesto que comprende circuitos eléctricos integrados, sus procedimientos de fabricación y su uso en las industrias aeroespacial y automovilística.
ESTADO DE LA TÉCNICA ANTERIOR
Los materiales compuestos se utilizan ampliamente en las industrias aeroespacial y automovilística. Comparados con el material convencional utilizado habitualmente en estas industrias de fabricación, los materiales compuestos pueden, por ejemplo, proporcionar propiedades mecánicas, físicas y químicas mejoradas. El uso de materiales compuestos puede proporcionar altas relaciones resistencia/peso, rigidez/peso, y propiedades físicas superiores comparado con materiales tradicionales, tales como aluminio. Otra ventaja de los materiales compuestos es que ofrecen una flexibilidad de diseño que permite moldearlos en una variedad de geometrías complejas.
Una de las ventajas y beneficios clave de utilizar materiales compuestos en la industria aeronáutica es la reducción de peso en la aeronave, que conduce a menos consumo de combustible, impactos ambientales negativos y costes operativos directos de la aeronave. Por ejemplo, en la industria aeronáutica se utilizan ampliamente materiales compuestos en la fabricación de estructuras de la aeronave, estructuras de las alas, carenados, hélices y el fuselaje. La utilización de materiales compuestos se está, también, haciendo cada vez más común en la fabricación de diferentes componentes del interior de la cabina de la aeronave, tal como en paneles del interior de la aeronave. Por lo tanto, reducir el peso de la aeronave ha sido un objetivo de investigación y desarrollo, especialmente cuando se fabrican productos, materiales, dispositivos y sistemas. Asimismo, se han realizado esfuerzos significativos para desarrollar procedimientos para intentar reducir más el peso de la aeronave.
Sin embargo, sigue habiendo un significativo margen de innovación en relación con la reducción del peso de la aeronave. Por ejemplo, la aeronave tiene complejos sistemas eléctricos que contribuyen significativamente al peso de la aeronave. Por ejemplo, las cabinas de aeronaves comerciales están dotadas de diversos equipos eléctricos y electrónicos de la cabina para seguridad, comodidad, confort o entretenimiento de los pasajeros. El equipo eléctrico y electrónico requiere una fuente de alimentación eléctrica proporcionada por un conjunto de alambres o cables eléctricos instalados detrás de los paneles interiores de la cabina, o en una estructura circundante. El conjunto de alambres o cables eléctricos se instala, generalmente, utilizando soportes de montaje del cableado. El equipo eléctrico y electrónico contribuye, por lo tanto, significativamente al peso global de la aeronave. Además, la instalación de este cableado involucra asimismo etapas adicionales que añaden condicionamientos al proceso de fabricación de la aeronave, aumentando tanto el tiempo como los costes asociados con la finalización de la cabina o del interior de la aeronave.
Por consiguiente, existe la necesidad de nuevas estrategias para superar una o varias de las desventajas encontradas cuando se utilizan materiales convencionales para aeronave. Por ejemplo, sigue existiendo la necesidad de nuevos materiales y procedimientos para reducir el peso de la aeronave asociado con los sistemas eléctricos y electrónicos.
La Patente US7349225B1 da a conocer una estructura compuesta de tipo sándwich con electrónica incorporada, que, en una realización, incluye dos láminas superficiales compuestas multicapa, un núcleo central, componentes electrónicos incorporados dentro de la zona del núcleo central, conductores eléctricos incorporados dentro de la zona del núcleo central y dos láminas de circuito impreso multicapa que están, de manera secundaria, adheridas a, o curadas en la superficie interior de las láminas superficiales del sándwich. Los componentes electrónicos y los conductores eléctricos, que están situados en la zona del núcleo central del elemento de tipo sándwich, están fijados a una o ambas de las dos láminas de circuito.
La Patente WO2013011306A1 da a conocer un procedimiento para fabricar un artículo a partir de capas de polímero, comprendiendo el procedimiento disponer, como una capa del artículo, un material de hoja calentadora resistiva perforada, aplicar una corriente eléctrica a la hoja para generar calor, y calentar así el material para dejar las capas de polímero en una condición moldeable. ‘Capa de polímero’ incluye materiales de fibra impregnados con resina, tales como fibra de carbono, fibra compuesta, fibra KevlarTM, fibra de basalto, fibra de vidrio, en los que la resina puede ser un material de termoformado o termoendurecible, estando preferentemente basado en polímero. Se da a conocer, asimismo, un artículo de láminas que comprende capas de polímero, comprendiendo, además, el artículo un material de hoja calentadora resistiva perforada, como una capa del artículo, estando dispuesto el material de hoja calentadora para recibir una corriente eléctrica aplicada para hacer que el material de hoja genere calor y, por lo tanto, caliente las capas de polímero. Se da a conocer, asimismo, una bolsa de formación que comprende una hoja calentadora resistiva que está incorporada dentro de una matriz de polímero, o está intercalada entre capas de polímero. Preferentemente, la bolsa tiene forma de hoja flexible y está dispuesta para ser aplicada (directa o indirectamente) contra un material a formar.
CARACTERÍSTICAS
Según un aspecto, la presente tecnología se refiere a un panel compuesto que comprende, por lo menos, un circuito eléctrico integrado, comprendiendo el panel compuesto:
una matriz; y
un conjunto de material reforzado permeable a la matriz, que comprende:
una primera preforma de tela permeable a la matriz y una segunda preforma de tela permeable a la matriz, que se extienden en una relación superpuesta;
por lo menos un circuito eléctrico dispuesto en un sustrato de película, en el que el, por lo menos, un circuito eléctrico está situado entre la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz, y el sustrato de película comprende, por lo menos, un orificio y/o una abertura; y
por lo menos un dispositivo eléctrico o electrónico conectado eléctricamente al, por lo menos, un circuito eléctrico. Según otro aspecto, la presente tecnología se refiere a un componente de aeronave que comprende un panel compuesto, tal como se define en el presente documento.
Según otro aspecto, la presente tecnología se refiere a un proceso para fabricar un panel compuesto, según se define en la presente memoria, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:
disponer una primera preforma de tela permeable a la matriz y una segunda preforma de tela permeable a la matriz, teniendo cada una de la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz un lado interior y un lado exterior;
disponer, por lo menos, un circuito eléctrico entre la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz, en el que dicho, por lo menos, un circuito eléctrico está dotado de un sustrato de película que comprende, por lo menos, un orificio y/o una abertura;
conectar eléctricamente, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico al, por lo menos, un circuito eléctrico; y conectar la primera preforma de tela permeable a la matriz a la segunda preforma de tela permeable a la matriz para obtener un conjunto de material reforzado permeable a la matriz que comprende el, por lo menos, un circuito eléctrico y el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La figura 1 es una vista esquemática, con las piezas desmontadas, de un panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado, según una realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 2 es una imagen, en vista superior, de un panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado, según otra realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 3 es una imagen, en vista superior, de un panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado, según otra realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 4 es una imagen, en vista superior, de un panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado, según otra realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 5 es una imagen, en vista superior, de un circuito eléctrico dispuesto en un sustrato de película, según una realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 6 es una imagen, en vista superior, de un circuito eléctrico dispuesto en un sustrato de película, según otra realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 7 es una imagen, en vista superior, de un circuito eléctrico dispuesto en un sustrato de película, según otra realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 8 es una vista esquemática, con las piezas desmontadas, de un panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado, diseñado para una pared lateral de aeronave, según una realización ilustrativa de la presente invención.
La figura 9 es una vista esquemática que muestra un sistema de calentamiento conectado eléctricamente al circuito eléctrico de un panel compuesto, diseñado para una pared lateral de aeronave, según una realización ilustrativa de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DETALLADA
La siguiente descripción detallada y los ejemplos son ilustrativos y no se deberá interpretar que limitan el alcance de la invención. Por el contrario, se pretende abarcar todas las alternativas, modificaciones y equivalentes que se puedan incluir según se define en la presente descripción. Los objetivos, ventajas y otras características de las presentes técnicas resultarán más evidentes y se comprenderán mejor tras la lectura de la siguiente descripción no restrictiva, proporcionada haciendo referencia a los dibujos adjuntos.
Todas las expresiones y términos técnicos y científicos utilizados en el presente documento tienen las mismas definiciones que las que entiende normalmente un experto en la materia en relación con la presente tecnología. Sin embargo, para mayor claridad se proporciona a continuación la definición de algunos términos y expresiones utilizados en la presente memoria.
En la presente memoria, cuando se utiliza el término “aproximadamente” o su equivalente “en torno a”, significa aproximadamente o en el entorno de, y alrededor de. Cuando se utilizan los términos “aproximadamente” o “en torno a” en relación con un valor numérico, lo modifican; por ejemplo, en una variación del 10 % por encima y por debajo de su valor nominal. Este término puede, asimismo, tener en cuenta el redondeo de un número o la probabilidad de errores aleatorios en medidas experimentales.
Merece la pena mencionar que, en la totalidad de la siguiente descripción, cuando se utiliza el artículo “uno” o “una” para introducir un elemento, no tiene el significado de “solamente uno” y, por el contrario, significa “uno o varios”. Debe entenderse que, cuando la memoria descriptiva indica que una etapa, componente, aspecto o característica “puede” o “podría” estar incluido, no se requiere que ese componente, aspecto o característica particular esté incluido en todas las alternativas. En la presente memoria, cuando se utiliza el término “comprende” o sus términos equivalentes “incluye” o “tiene”, no excluye otros elementos. En lo que sigue, si se define que un grupo incluye, por lo menos, un cierto número de realizaciones, se debe entender, asimismo, que da a conocer un grupo que, preferentemente, consiste solamente en estas realizaciones.
En el presente documento, cuando se menciona un intervalo de valores, los límites superior e inferior del intervalo están, salvo que se indique lo contrario, incluidos siempre en la definición. Cuando se menciona un intervalo de valores en la presente solicitud, se entiende, entonces, que se pretende incluir todos los intervalos intermedios e intervalos secundarios, así como los valores individuales incluidos en los intervalos.
Para mayor claridad, la expresión “material compuesto”, tal como se utiliza en la presente memoria, se refiere a un material multifase que comprende, por lo menos, dos componentes separados por una superficie de contacto, y que tienen diferentes propiedades químicas y/o físicas. El material compuesto puede ofrecer una relación resistencia/peso sustancialmente elevada, una relación rigidez/peso sustancialmente elevada y/o propiedades físicas mejoradas. El material compuesto puede ser un material compuesto reforzado que incluya una fase de refuerzo (por ejemplo, una preforma textil) incorporada en una fase de matriz continua, tal como un aglutinante o una resina (por ejemplo, una resina de baja viscosidad). Por ejemplo, el material compuesto puede ser un compuesto reforzado por fibra. Por ejemplo, el material compuesto o el material compuesto reforzado puede incluir fibra de vidrio, fibras de carbono, fibras sintéticas, fibras de aramida, fibras Kevlar™ o una combinación de, por lo menos, dos de las anteriores, cuando sean compatibles.
Para mayor claridad, las expresiones “compuesto preimpregnado” y “prepreg”, tal como se utilizan en la presente memoria, se refieren a un material compuesto en el que la fase de refuerzo está preimpregnada con la matriz.
En el presente documento, cuando se utiliza el término “orificio” o su término equivalente “abertura”, significa una abertura, una perforación, un intersticio, una rendija, un paso y cualquier otro tipo de espacio lo suficientemente grande como para permitir que la matriz fluya a su través.
Un material compuesto, un sistema de matriz reforzada por fibra, un material reforzado, una preforma de tela, una matriz, un aglutinante, una resina, un dispositivo eléctrico, un dispositivo electrónico, un componente del interior de la aeronave, una fuente de alimentación externa, una instalación eléctrica, un dispositivo electromecánico, un conector eléctrico o un proceso de fabricación diferentes de los que se ejemplifican específicamente pueden utilizarse en la práctica de la invención sin recurrir a experimentación innecesaria. Se contemplan asimismo todos los equivalentes compatibles conocidos en la técnica de cualesquiera de estos materiales y procedimientos.
Varias técnicas descritas en la presente memoria están relacionadas con reducir el peso o minimizar los costes de acabado, y los retardos asociados con sistemas electrónicos y eléctricos.
En la presente solicitud, se describen paneles compuestos que comprenden, por lo menos, un circuito eléctrico integrado o incorporado, sus procedimientos de fabricación y su uso en la industria del transporte. Por ejemplo, el panel compuesto se puede utilizar en las industrias aeroespacial, ferroviaria, de transporte terrestre o por carretera, y automovilística. El panel compuesto se puede utilizar en un sistema o componente de vehículo. Ejemplos no limitativos de vehículos incluyen un vagón, una bicicleta, un vehículo de motor, una motocicleta, un coche, un camión, un autobús, un vehículo ferroviario, un tren, un tranvía, una embarcación, un barco, un vehículo anfibio, un vehículo propulsado por husillo, un aerodeslizador, una aeronave, un aeroplano, un helicóptero y una nave espacial. En una variante de interés, el panel compuesto se puede utilizar en las industrias aeronáuticas y de aeronaves, por ejemplo, el panel compuesto puede utilizarse en un componente de aeronave.
Más particularmente, la presente tecnología se refiere a un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado.
Para una comprensión más detallada de la invención, primero se hace referencia a la figura 1, que da a conocer una ilustración esquemática de un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado 10, según una posible realización.
Tal como se muestra en la figura 1, el panel compuesto 10 incluye un conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz y una matriz (no mostrada en la figura 1). El conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz incluye una primera preforma 14 de tela permeable a la matriz que tiene un lado interior y uno exterior. El conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz incluye, asimismo, por lo menos, un circuito eléctrico 16 dispuesto en el lado interior de la primera preforma 14 de tela permeable a la matriz y, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (no mostrado en la figura 1) conectado al, por lo menos, un circuito eléctrico 16. El conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz incluye, además, una segunda preforma 18 de tela permeable a la matriz que tiene un lado interior y uno exterior.
Tal como se muestra en la figura 1, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 está dotado de un sustrato de película 20. El sustrato de película 20 está dotado de, por lo menos, un orificio y/o una abertura para minimizar un área superficial del sustrato de película 20. En una variante de interés, el sustrato de película 20 puede estar dotado de una serie de orificios y/o aberturas (no mostrados en la figura 1). Por ejemplo, el, por lo menos, un orificio y/o abertura puede ser lo suficientemente grande como para permitir el paso de la matriz de un primer lado a un segundo lado del sustrato de película 20. Por ejemplo, el, por lo menos, un orificio y/o abertura puede proporcionar un flujo deseado de la matriz a través del sustrato de película 20 y formar una red de distribución de la matriz. El, por lo menos, un orificio y/o abertura puede mejorar sustancialmente la impregnación del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz mediante la matriz y, de ese modo, aumentar la adhesión entre los componentes del panel compuesto 10, y reducir sustancialmente o evitar completamente la deslaminación del panel compuesto 10. Por ejemplo, el, por lo menos, un orificio y/o abertura puede ser de cualquier tamaño o forma predeterminados, para mejorar el paso de la matriz. Alternativamente, el sustrato de película 20 puede tener una configuración que siga la forma del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 para minimizar el área superficial del sustrato de película 20.
En algunos ejemplos, el sustrato de película 20 tiene un área superficial de menos de aproximadamente el 85 % del área superficial del panel compuesto 10. Por ejemplo, el sustrato de película 20 puede tener un área superficial de menos de aproximadamente el 75 %, o menos de aproximadamente el 65 %, o menos de aproximadamente el 55 %, o menos de aproximadamente el 45 %, o menos de aproximadamente el 35 %, o menos de aproximadamente el 25 %, o menos de aproximadamente el 15 %, o menos de aproximadamente el 5 % del área superficial del panel compuesto 10.
También haciendo referencia a la realización ilustrada de la figura 1, la primera preforma 14 de tela permeable a la matriz y la segunda preforma 18 de tela permeable a la matriz se extienden en una relación superpuesta. El, por lo menos, un circuito eléctrico 16 está situado entre la primera preforma 14 de tela permeable a la matriz y la segunda preforma 18 de tela permeable a la matriz. Debe entenderse que los lados interiores de la primera preforma 14 de tela permeable a la matriz y la segunda preforma 18 de tela permeable a la matriz están enfrentados entre sí.
El conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz y la matriz se pueden combinar utilizando cualesquiera técnicas estándar adecuadas de impregnación, infusión o inyección conocidas en la técnica. Por ejemplo, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden ser preformas de tela seca y se utiliza una técnica, tal como moldeo por transferencia de resina (RTM, resin-transfer moulding), moldeo por transferencia de resina ligero (Light RTM) o moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM, vacuum assisted resin transfer moulding) para permear el conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz. Alternativamente, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden ser preformas prepreg (o preimpregnadas), en las que las preformas son preimpregnadas con la matriz. La matriz se puede curar utilizando cualquier técnica compatible conocida en la técnica. Por ejemplo, la matriz se puede curar utilizando un procedimiento de curado en autoclave, o un procedimiento de curado fuera de autoclave, por ejemplo, a una temperatura y/o presión seleccionadas para curar adecuadamente la matriz.
El, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico puede ser un dispositivo eléctrico o electrónico integrado o incorporado, de manera coherente con la función prevista del, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico. Por ejemplo, el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico puede estar integrado o incorporado dentro del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz. Alternativamente, el dispositivo eléctrico o electrónico puede ser un componente separado del panel compuesto 10 siempre que el dispositivo eléctrico o electrónico esté conectado al, por lo menos, un circuito eléctrico 16. Debe entenderse que el dispositivo eléctrico o electrónico puede ser extraído del panel compuesto 10, por ejemplo, para ser reparado o sustituido.
La estructura del panel compuesto 10 se puede seleccionar a partir de cualquier estructura compuesta conocida. Por ejemplo, la estructura compuesta se puede seleccionar para su compatibilidad con varios elementos de la aeronave y con respecto a estándares de material aeroespacial (AsTM) o estándares de aeronaves. Ejemplos de estructuras compuestas incluyen, sin limitación, una estructura monolítica, una estructura en sándwich y una estructura en sándwich con un núcleo de tipo panal de abeja o un núcleo de espuma. En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 tiene una estructura compuesta monolítica. El panel compuesto monolítico puede incluir un laminado fabricado de un material de compuesto reforzado de fibra continua, tal como un material de compuesto termoplástico reforzado de fibra continua (CFRTP, continuous fiber reinforced thermoplastic composite).
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 está diseñado para ser instalado en el interior de una aeronave. Por ejemplo, el panel compuesto 10 está diseñado para ser instalado en el interior de un fuselaje de aeronave o en un soporte estructural de aeronave. El panel compuesto 10 puede estar diseñado para reconvertir un interior de aeronave. Por ejemplo, el panel compuesto 10 puede estar diseñado para que una instalación permanente o bien temporal, en el interior de una aeronave, cumpla las necesidades específicas de un fabricante de aeronaves con respecto a estándares ASTM o de aeronaves.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 incluye, además, un conjunto de integración o instalación (no mostrado en la figura 1). Por ejemplo, el conjunto de integración o instalación puede estar moldeado en el panel compuesto 10. En algunos ejemplos, el conjunto de integración o instalación incluye insertos diseñados para fijar el panel compuesto 10 sobre un soporte estructural de la aeronave. Se contempla cualquier tipo de inserto compatible. Por ejemplo, el conjunto de integración o instalación puede incluir un dispositivo para fijar, sujetar y/o montar el panel compuesto 10 en un soporte estructural de la aeronave.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 incluye, además, un conjunto de refuerzo (no mostrado en la figura 1). Por ejemplo, el conjunto de refuerzo puede estar moldeado en el panel compuesto 10. El conjunto de refuerzo puede, por ejemplo, aumentar sustancialmente la relación resistencia/peso del panel compuesto 10. Se contempla cualquier tipo de conjunto de refuerzo compatible. Por ejemplo, el conjunto de refuerzo puede incluir un conducto de refuerzo o un sistema de conductos de refuerzo.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 incluye, además, un revestimiento o tapa del panel (no mostrado en la figura 1). Por ejemplo, el revestimiento o tapa del panel puede consistir en una capa de película sintética. El revestimiento o tapa del panel puede incluirse con propósitos decorativos y estéticos. Por ejemplo, el revestimiento o tapa del panel puede estar moldeado, fijado o encolado en el panel compuesto 10.
El panel compuesto 10 puede ser un único panel compuesto. Alternativamente, el panel compuesto 10 puede estar diseñado para ser modular, por ejemplo, se pueden montar juntos una serie de paneles compuestos 10. Por ejemplo, el panel compuesto 10 puede conectar con, por lo menos, un panel compuesto 10 adyacente para formar una sección de panel compuesto modular interconectada o entrelazada, que comprende una serie de paneles compuestos 10 que incluyen, cada uno, por lo menos, un circuito eléctrico integrado. Por ejemplo, el panel compuesto 10 puede estar diseñado para ser modular con el fin de facilitar la instalación, retirada, mantenimiento o sustitución del panel compuesto 10. El panel compuesto 10 se puede adaptar o personalizar para adecuarse a diferentes componentes del interior de la aeronave o a diferentes tipos de aeronave con el fin de satisfacer las necesidades específicas de los fabricantes de aeronaves.
Por ejemplo, el panel compuesto 10 se puede diseñar de varias formas y grosores para satisfacer los requisitos de cada aeronave. El panel compuesto 10 puede, por ejemplo, diseñarse para ocultar cavidades, controles, conductos, cableado y similares. Por ejemplo, el componente del interior de la aeronave se puede personalizar con fines de confort, seguridad, comodidad, entretenimiento, o estéticos y decorativos. En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 puede estar diseñado, fabricado y/o montado previamente, por ejemplo, para reducir los costes de finalización del interior de la aeronave.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 es un constituyente de un componente del interior de la aeronave. Ejemplos no limitativos de componentes del interior de la aeronave incluyen un panel de revestimiento, un panel decorativo, un panel de la cabina, un panel de la cabina de mando, un panel de la entrada, un panel del área de servicio, un panel del compartimento de equipaje, un panel del compartimento de carga, un panel del guardarropa, un panel del aseo, un panel de pared lateral, una pared lateral de la cabina, una consola de la cabina, una consola lateral, un pedestal central, un recubrimiento de pantalla antideslumbramiento, un poste de ventana, una mampara de la cabina, una mampara, un panel de pared inferior, un panel del techo, una carcasa del asiento posterior de la cabina, un revestimiento del techo, un panel de la unidad de servicio de pasajeros, un panel de puerta o de marco de puerta y un panel del suelo. En algún ejemplo, el componente del interior de la aeronave puede ser una parte añadida o una parte añadida a un componente de aeronave, por ejemplo, una moldura decorativa. En algún ejemplo, la parte añadida puede estar diseñada para estar instalada de manera extraíble o permanente en un componente del interior de la aeronave, incluyendo el panel compuesto 10. Por ejemplo, la parte añadida puede estar instalada en el panel compuesto 10 utilizando, por lo menos, una unión adhesiva, insertos mecánicos y clips. Por ejemplo, dicha parte añadida puede incluir el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico.
En algunos ejemplos, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden incluir, independientemente, fibras multifilamento de alto rendimiento, tales como fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de carbono-vidrio híbridas, fibras de aramida, fibras de boro, fibras de basalto y fibras naturales. Por ejemplo, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden incluir filamentos paralelos (bobinas), hebras sin torsión, hilos, fibras, filamentos, hebras troceadas, una tela tejida o una estera fibrosa. Por ejemplo, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden ser, independientemente, una preforma tejida, no tejida, de punto (por ejemplo, de punto por urdimbre o de punto circular) o trenzada. En una variante de interés, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz están fabricadas del mismo material, cuya compatibilidad se puede seleccionar con varios elementos de la aeronave y con respecto a estándares ASTM o de aeronaves.
En algunos ejemplos, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz son sustancialmente permeables a la matriz. Por ejemplo, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz son sustancialmente permeables para permitir una impregnación sustancialmente uniforme y/o sustancialmente completa del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz, por la matriz. La permeabilidad de las preformas de tela es una medida de la resistencia al flujo de la matriz. Un aumento en la permeabilidad de las preformas de tela puede conducir a un aumento en la adhesión entre los componentes del panel compuesto 10. Por ejemplo, la primera 14 y la segunda 18 preformas de tela permeable a la matriz pueden incluir vacíos, poros o microporos que permiten que la matriz fluya a su través.
En algunos ejemplos, la matriz puede ser un aglutinante o una resina. Por ejemplo, la matriz puede ser una resina, por ejemplo, una resina termoendurecible o una resina termoplástica. Ejemplos no limitativos de matrices incluyen resinas epoxi, resinas fenólicas, resinas de viniléster, resinas de poliéster, resinas de poliuretano, resinas de éster de cianato, caucho de silicona, polieterimida (PEI), polifenilsulfona (PPSU), polieteretercetona (PEEK), polisulfuro de fenileno (PPS), polietercetonacetona (PEKK), poliariletercetona (PAEK), policarbonatos (PC) y poliamida (PA). La matriz se puede seleccionar a partir de cualquier matriz adecuada conocida en la técnica, y se puede seleccionar para su compatibilidad con diversos elementos de la aeronave y con respecto a estándares ASTM o de aeronaves. En algún ejemplo, la matriz incluye, además, por lo menos, un agente de curado y/o, por lo menos, un acelerador.
Debe entenderse que el panel compuesto 10 está diseñado para ser activo o eléctricamente activo. El, por lo menos, un circuito eléctrico 16 incluye, por lo menos, un material conductor eléctrico. Ejemplos de materiales conductores eléctricos incluyen, sin limitación, cobre, aluminio, oro y plata. El, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede seleccionar a partir de cualquier material conductor eléctrico adecuado conocido en la técnica. El, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede seleccionar para su compatibilidad con varios elementos de la aeronave y con respecto a estándares AsTm o de aeronaves. El, por lo menos, un material conductor eléctrico puede, asimismo, seleccionarse por sus propiedades, por ejemplo, por su conductividad eléctrica, resistencia a la tracción, ductilidad, resistencia a la fluencia, resistencia a la corrosión, conductividad térmica, coeficiente de expansión térmica, soldabilidad, resistencia a la sobrecarga eléctrica, compatibilidad con aislantes eléctricos o su facilidad de instalación.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 incluye, además, por lo menos, un cable eléctrico, un cable de alimentación o un alambre eléctrico que incluye, por lo menos, un material conductor eléctrico. El, por lo menos, un cable eléctrico, cable de alimentación o alambre eléctrico puede incluir un alambre no metálico, una funda de aislamiento de cables, una cubierta de cables y/o una cubierta de alambres.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 incluye, además, por lo menos, un sensor táctil capacitivo, por ejemplo, el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo puede ser una red de electrodos de sensor. Por ejemplo, el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo puede incluir un material de electrodo. Ejemplos no limitativos de materiales de electrodo incluyen cobre, aluminio y plata.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 incluye, además, por lo menos, una pantalla. En los casos en que el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo está presente, la, por lo menos, una pantalla se puede situar en estrecha proximidad con dicho, por lo menos, un sensor táctil capacitivo. Por ejemplo, la, por lo menos, una pantalla se puede situar alrededor del, por lo menos, un sensor táctil capacitivo, entre el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo y una fuente de interferencia que puede perjudicar el funcionamiento adecuado del, por lo menos, un sensor táctil capacitivo, o en, por lo menos, un lado del, por lo menos, un sensor táctil capacitivo. Debe entenderse que la, por lo menos, una pantalla no solapa o solapa parcialmente con el área del, por lo menos, un sensor táctil capacitivo (es decir, la, por lo menos, una pantalla no está en contacto directo con el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo). Por ejemplo, puede estar dispuesto un intersticio entre la, por lo menos, una pantalla y el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo. En algunos ejemplos, la distancia entre la, por lo menos, una pantalla y el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo está en el intervalo desde aproximadamente 0,5 mm hasta aproximadamente 3 mm, límites incluidos. La, por lo menos, una pantalla puede estar diseñada para mejorar sustancialmente el rendimiento y/o la relación señal/ruido del, por lo menos, un sensor táctil capacitivo. Esto se puede conseguir, por ejemplo, reduciendo sustancialmente la capacidad parásita, el acoplamiento de ruido y la interferencia electromagnética. Asimismo, esto se puede conseguir dirigiendo o enfocando la zona de detección a un área específica. La, por lo menos, una pantalla puede ser una pantalla pasiva o una pantalla activa.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un material conductor eléctrico del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede ser un material conductor eléctrico impreso. Por ejemplo, el, por lo menos, un material conductor eléctrico del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede ser una tinta conductora, tal como una tinta basada en metal. Ejemplos no limitativos de tintas basadas en metal incluyen tintas basadas en cobre, tintas basadas en plata y tintas basadas en aluminio. El, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede imprimir para obtener un patrón de circuito eléctrico impreso y, por lo tanto, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede ser un circuito eléctrico impreso. El circuito eléctrico impreso se puede imprimir directamente en el sustrato de película 20, por ejemplo, un sustrato de película flexible delgada. El sustrato de película 20 puede estar fabricado de cualquier material adecuado conocido en la técnica. El material del sustrato de película 20 se puede seleccionar por su compatibilidad con varios elementos de la aeronave y/o por sus propiedades eléctricas, mecánicas, químicas o térmicas. En una variante de interés, el sustrato de película 20 está fabricado de plástico. Se debe observar que, en el presente documento, se contempla cualquier técnica de impresión compatible para obtener el circuito eléctrico impreso. En una variante de interés, el circuito eléctrico impreso se obtiene por impresión de pantalla o impresión de serigrafía. Similarmente, el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo y/o la, por lo menos, una pantalla del, por lo menos, un circuito eléctrico 16, si está presente, pueden asimismo estar impresos.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 se puede fabricar utilizando un proceso de adición de material. El, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede depositar, por ejemplo, mediante un proceso de adición de material para obtener un patrón de circuito eléctrico y producir el, por lo menos, un circuito eléctrico 16. Por ejemplo, el, por lo menos, un material conductor eléctrico del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede ser una tinta conductora, tal como una tinta basada en metal. Ejemplos no limitativos de tintas basadas en metal incluyen tintas basadas en cobre, tintas basadas en plata y tintas basadas en aluminio. Por ejemplo, un filamento del, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede depositar utilizando un proceso de adición de material, directamente sobre el lado interior de la primera preforma 14 de tela permeable a la matriz. Cabe señalar que, en el presente documento, se contempla cualquier proceso de adición de material para obtener el, por lo menos, un circuito eléctrico 16. Ejemplos de procesos de adición de material incluyen, sin limitación, procesos de fabricación aditiva y procesos de fabricación aditiva de metal. Similarmente, el, por lo menos, un sensor táctil capacitivo y/o la, por lo menos, una pantalla del, por lo menos, un circuito eléctrico 16, si están presentes, pueden asimismo fabricarse mediante un proceso de adición de material.
En algunos ejemplos, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 incluye, además, una instalación eléctrica que incluye, por lo menos, un dispositivo electromecánico utilizado para unir conductores eléctricos y crear un circuito eléctrico. Por ejemplo, el, por lo menos, un dispositivo electromecánico puede ser un conector eléctrico. En una variante de interés, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede comprender, por lo menos, un primer conector eléctrico y un segundo conector eléctrico. Se contempla cualquier tipo de dispositivo electromecánico compatible. Por ejemplo, el, por lo menos, un dispositivo electromecánico se puede seleccionar por su compatibilidad con varios elementos de la aeronave con respecto a estándares ASTM o de aeronaves.
El, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede estar conectado eléctricamente, permanentemente o bien de manera extraíble, a una fuente de alimentación externa. En casos en los que están presentes dos o más paneles compuestos 10, el, por lo menos, uno de los circuitos eléctricos 16 puede estar conectado eléctricamente, permanentemente o bien de manera extraíble, a una fuente de alimentación externa y/o al, por lo menos, un circuito eléctrico 16 de, por lo menos, un panel compuesto 10 adyacente. Debe entenderse que, por lo menos, uno de los circuitos eléctricos 16 está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación externa para formar una red de distribución de energía eléctrica interconectada. Se puede utilizar cualquier tipo de dispositivo electromecánico o conector eléctrico compatible, para conectar eléctricamente el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 a la fuente de alimentación externa y/o al, por lo menos, un circuito eléctrico 16 de, por lo menos, un panel compuesto 10 adyacente. Por ejemplo, la fuente de alimentación externa puede ser un cableado eléctrico de aeronave. Por ejemplo, la red de distribución de energía eléctrica interconectada puede suministrar energía al, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico. En algunos ejemplos, los paneles compuestos interconectados 10 pueden reunir datos por medio de sensores, transmitir los datos reunidos y controlar, habilitar o deshabilitar el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico.
El, por lo menos, un circuito eléctrico 16 del panel compuesto 10 puede estar conectado eléctricamente, ya sea de manera permanente o extraíble, al, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico. Se puede utilizar cualquier tipo de dispositivo electromecánico o conector eléctrico compatible, para conectar eléctricamente el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 al, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico.
El, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico puede ser, por ejemplo, un sistema de iluminación, un sistema de ventana automática, un sistema de sensor, un sistema de visualización de vuelo, un sistema de control de temperatura, una unidad de control, un dispositivo táctil, un sistema de vigilancia, un dispositivo piezoeléctrico o un sistema de carga de dispositivo electrónico. Por ejemplo, el sistema de carga de dispositivo electrónico puede ser un puerto de carga USB o un sistema de carga inductivo (conocido, asimismo, como un sistema de carga inalámbrico o sin cable) para cargar dispositivos electrónicos, tales como teléfonos inteligentes, tabletas y portátiles. Ejemplos no limitativos de dispositivos eléctricos o electrónicos incluyen una fuente de luz (por ejemplo, diodos emisores de luz (LED, (light-emitting diodes), diodos emisores de luz orgánicos (OLED, organic light-emitting diodes) y dispositivos emisores de luz basados en electroquimioluminiscencia (ECL)), un sistema de calentamiento radiante (por ejemplo, sistemas de calentamiento resistivo y sistemas de control positivo de la temperatura (PTC, positive temperature control)), un sistema de enfriamiento radiante, una pantalla, un monitor, un sistema de vigilancia de vídeo, una cámara de vídeo, un puerto de carga USB, un cargador inalámbrico, una almohadilla de carga inalámbrica, una estación inalámbrica de carga, una persiana regulable automáticamente, una persiana automática, sensores, un sensor de la calidad ambiental de la cabina de la aeronave (por ejemplo, sensores de ozono, de la presión de la cabina, de CO y de CO2), un sensor de luz, un sensor acústico, botones de la unidad de control del pasajero (por ejemplo, un botón para controlar la luz de lectura o una función de llamada al auxiliar de vuelo), controles del asiento y otros medios de control, tales como controles de sensor táctil capacitivo.
A continuación se hace referencia a la figura 2, que proporciona una ilustración esquemática de un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado 10, según una posible realización.
Tal como se muestra en la figura 2, el panel compuesto 10 incluye un conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz y una matriz (no mostrada en la figura 2), ambos según lo descrito en el presente documento. El, por lo menos, un circuito eléctrico 16 está dispuesto, ilustrativamente, sobre un sustrato de película 20. Tal como se muestra en la figura 2, una parte del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 y un sustrato de película 20 pueden sobresalir del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz del panel compuesto 10 para permitir la conexión eléctrica del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 a una fuente de alimentación externa o a, por lo menos, un circuito eléctrico 16 de, por lo menos, un panel compuesto 10 adyacente, si está presente. El panel compuesto 10 incluye, ilustrativamente, un sensor táctil capacitivo 22, un sistema de calentamiento 24 y, por lo menos, una luz 26, todos conectados al, por lo menos, un circuito eléctrico 16. Estando el sensor 22, el sistema de calentamiento 24 y la, por lo menos, una luz 26 integrados o incorporados en el panel compuesto 10.
Haciendo referencia, a continuación, a la figura 3, además de a las figuras anteriores, ilustrativamente y, según una realización de la invención, el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 y el sustrato de película 20 pueden estar completamente integrados o incorporados en el conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz del panel compuesto 10. Tal como se muestra en la figura 3 el, por lo menos, un circuito eléctrico 16 puede incluir, por lo menos, un conector eléctrico 28 que puede sobresalir del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz del panel compuesto 10 para permitir la conexión eléctrica del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 a una fuente de alimentación externa o a, por lo menos, un circuito eléctrico 16 de, por lo menos, un panel compuesto 10 adyacente, si está presente.
A continuación se hace referencia a la figura 4, además de a las figuras anteriores, ilustrativamente, y según una realización de la invención, el panel compuesto 10 puede incluir dos o más sistemas conectores 30, 32 y 34 que están conectados eléctricamente al, por lo menos, un circuito eléctrico 16. En la figura 4, el sensor táctil capacitivo 22, el sistema de calentamiento 24 y la, por lo menos, una luz 26 están conectados, respectivamente, a los sistemas conectores 30, 32 y 34. Tal como se muestra en la figura 4, los sistemas conectores 30, 32 y 34 se pueden conectar eléctricamente al, por lo menos, un circuito eléctrico 16 utilizando conectores eléctricos, que se muestran utilizando numerales de referencia 36, 38 y 40. En, por lo menos, un ejemplo, los conectores eléctricos 36, 38 y 40 sobresalen del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz del panel compuesto 10. El sensor táctil capacitivo 22, el sistema de calentamiento 24 y la, por lo menos, una luz 26, así como los sistemas conectores 30, 32 y 34 pueden, por lo tanto, no estar incorporados en el panel compuesto 10.
A continuación, haciendo referencia a las figuras 5 a 7, además de a las figuras anteriores, ilustrativamente, y según una realización de la invención, el sustrato de película 20 está perforado o diseñado para minimizar el área superficial del sustrato de película 20. Tal como se muestra en la figura 5, el sustrato de película 20 puede estar dotado de, por lo menos, un orificio 40 y, preferentemente, de una serie de orificios 40. Por ejemplo, el, por lo menos, un orificio 40 puede ser sustancialmente circular. Tal como se muestra en la figura 6, el sustrato de película 20 puede estar dotado de, por lo menos, una abertura 42 y, preferentemente, de una serie de aberturas 42. Por ejemplo, la, por lo menos, una abertura 42 puede ser sustancialmente rectangular. Sin embargo, la, por lo menos, una abertura 42 puede ser de cualquier forma adecuada. Tal como se ha descrito anteriormente, el, por lo menos, un orificio 40 o la, por lo menos, una abertura 42 pueden, ventajosamente, ser lo suficientemente grandes como para permitir el paso de la matriz de un primer lado a un segundo lado del sustrato de película 20. Tal como se muestra en la figura 7, el sustrato de película 20 puede tener una configuración que sigue la forma del, por lo menos, un circuito eléctrico 16 para minimizar el área superficial del sustrato de película 20. Tal como se ha descrito anteriormente, el sustrato de película 20, cuando está perforado o diseñado para minimizar el área superficial del sustrato de película 20, puede mejorar sustancialmente la impregnación del conjunto de material de refuerzo 12 permeable a la matriz por la matriz y, de ese modo, puede fomentar una mejor adhesión entre los componentes del panel compuesto 10 y reducir sustancialmente o evitar completamente la deslaminación del panel compuesto 10.
A continuación se hace referencia a la figura 8, que da a conocer una vista esquemática, con las piezas desmontadas, de un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado que se muestra utilizando el numeral de referencia 110. Ilustrativamente, el panel compuesto 110 puede estar instalado en el interior de una aeronave, por ejemplo, en el fuselaje de la aeronave o en los soportes estructurales de la aeronave. El panel compuesto 110 incluye un conjunto de material de refuerzo 114 permeable a la matriz y una matriz (no mostrada en la figura 8). El conjunto de material reforzado 114 permeable a la matriz incluye una primera preforma 116 de tela permeable a la matriz que tiene un lado interior y un lado exterior. El lado exterior de la primera preforma 116 de tela permeable a la matriz está diseñado para enfrentarse a un conjunto de integración y a un conjunto de refuerzo 112 diseñados, respectivamente, para la instalación del panel compuesto 110 en los soportes estructurales de la aeronave y para aumentar la relación resistencia/peso. El conjunto de material de refuerzo 114 permeable a la matriz incluye, asimismo, por lo menos, un circuito eléctrico 118 dispuesto en el lado interior de la primera preforma 116 de tela permeable a la matriz. El conjunto de material de refuerzo 114 permeable a la matriz incluye, además, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico 120 conectado al, por lo menos, un circuito eléctrico 118. El conjunto de material de refuerzo 114 permeable a la matriz incluye, además, una segunda preforma 122 de tela permeable a la matriz conectada a la primera preforma 116 de tela permeable a la matriz. La segunda preforma 122 de tela permeable a la matriz está enfrentada al lado interior de la primera preforma 116 de tela permeable a la matriz, junto al, por lo menos, un circuito eléctrico 118. El panel compuesto 110 incluye, además, ilustrativamente, una tapa 124 del panel.
A continuación se hace referencia a la figura 9, que da a conocer un esquema de un sistema de calentamiento que está conectado eléctricamente a, por lo menos, un circuito eléctrico integrado de un panel compuesto diseñado para una pared lateral de una aeronave.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 puede reducir sustancialmente el peso asociado a los sistemas eléctricos y electrónicos. Por ejemplo, la reducción de peso puede estar en el intervalo desde aproximadamente el 1 % hasta aproximadamente el 35 %, o desde aproximadamente el 5 % hasta aproximadamente el 35 %, o desde aproximadamente el 10 % hasta aproximadamente el 35 %, o desde aproximadamente el 15 % hasta aproximadamente el 35 %, o desde aproximadamente el 20 % hasta aproximadamente el 30 %, en comparación con sistemas eléctricos y electrónicos utilizados normalmente, incluyendo cableados.
En algunos ejemplos, el panel compuesto 10 puede reducir sustancialmente los costes asociados con la instalación de sistemas eléctricos o electrónicos. Por ejemplo, la reducción de costes puede estar en el intervalo desde aproximadamente el 1 % hasta aproximadamente el 40 %, o desde aproximadamente el 5 % hasta aproximadamente el 40 %, o desde aproximadamente el 10 % hasta aproximadamente el 40 %, o desde aproximadamente el 15 % hasta aproximadamente el 40 %, o desde aproximadamente el 20 % hasta aproximadamente el 35 %, en comparación con sistemas eléctricos y electrónicos utilizados normalmente, incluyendo cableados.
La presente tecnología se refiere, asimismo, a un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado, según se define en la presente memoria, para su uso en la industria del transporte, según se define en la presente memoria. Por ejemplo, el panel compuesto, según se define en la presente memoria, puede ser para su uso en las industrias de fabricación aeroespacial, automovilística, aeronáutica y de aeronaves, preferentemente en las industrias de fabricación aeronáutica y de aeronaves. Por ejemplo, el compuesto, según se define en la presente memoria, se puede utilizar como un componente de una aeronave o de un aeroplano, por ejemplo, tal como los mencionados anteriormente.
La presente tecnología se refiere, asimismo, a un componente de aeronave o de aeroplano que incluye un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado, según se define en la presente memoria. Por ejemplo, el componente de aeronave o aeroplano puede ser un componente interior de aeronave o aeroplano, por ejemplo, tal como los mencionados anteriormente.
Según otro aspecto, la presente tecnología se refiere a un proceso para fabricar un panel compuesto que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico integrado, según se define en el presente documento, incluyendo el proceso las siguientes etapas:
disponer una primera preforma de tela permeable a la matriz y una segunda preforma de tela permeable a la matriz, teniendo, cada una de la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz, un lado interior y un lado exterior;
disponer, por lo menos, un circuito eléctrico entre la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz, en el que dicho, por lo menos, un circuito eléctrico está dotado de un sustrato de película que comprende, por lo menos, un orificio y/o una abertura;
conectar eléctricamente, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico al, por lo menos, un circuito eléctrico; conectar la primera preforma de tela permeable a la matriz a la segunda preforma de tela permeable a la matriz para obtener un conjunto de material reforzado permeable a la matriz que comprende el, por lo menos, un circuito eléctrico y el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico; y
opcionalmente, impregnar el conjunto de material reforzado permeable a la matriz con una matriz para obtener dicho panel compuesto que incluye un circuito eléctrico integrado.
En algunos ejemplos, la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz son preformas de tela seca permeable a la matriz, y el proceso incluye la etapa de impregnación, que se puede llevar a cabo después de la etapa de conectar la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz. La etapa de impregnación se puede llevar a cabo mediante inyección o infusión, por ejemplo, utilizando técnicas de moldeo líquido, tales como RTM, RTM ligero o VARTM. Por ejemplo, la etapa de impregnación se puede llevar a cabo insertando el conjunto de material reforzado permeable a la matriz en un molde, que a continuación se cierra, e inyectando después una matriz (por ejemplo, una resina). Alternativamente, la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz son preformas de tela prepreg y están preimpregnadas con la matriz. Debe entenderse que la etapa de impregnación del conjunto de material reforzado permeable a la matriz con una matriz para obtener un panel compuesto que comprende un circuito eléctrico integrado no se requiere en estos casos. Por ejemplo, el conjunto de material reforzado permeable a la matriz impregnado con la matriz puede formar un panel compuesto monolítico, un panel compuesto de estructura en sándwich o un panel compuesto de estructura en sándwich con un núcleo de tipo panal de abeja o un núcleo de espuma.
En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, imprimir, por lo menos, un circuito eléctrico en un sustrato de película para obtener un sustrato de película que incluye, por lo menos, un circuito eléctrico impreso.
En algunos ejemplos, la etapa de proporcionar, por lo menos, un circuito eléctrico puede incluir inmovilizar el, por lo menos, un circuito eléctrico en el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz. En un ejemplo, el, por lo menos, un circuito eléctrico incluye una instalación eléctrica y la etapa de disponer, por lo menos, un circuito eléctrico se puede llevar a cabo inmovilizando la instalación eléctrica en el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz. En otro ejemplo, el, por lo menos, un circuito eléctrico incluye un circuito eléctrico impreso en un sustrato de película, y la etapa de disponer, por lo menos, un circuito eléctrico se puede llevar a cabo inmovilizando el sustrato de película en el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz. Por ejemplo, la etapa de disponer, por lo menos, un circuito eléctrico se puede llevar a cabo, por ejemplo, mediante unión por adhesivo, o mediante técnicas de bordado, tales como cosido, cadeneta, puntada corrida, puntada recta y punto de cruz.
En algunos ejemplos, la etapa de proporcionar, por lo menos, un circuito eléctrico puede incluir depositar el, por lo menos, un circuito eléctrico directamente en el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz. Por ejemplo, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede depositar directamente en el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz utilizando un proceso de adición de material para obtener un patrón de circuito eléctrico y, de ese modo, producir el, por lo menos, un circuito eléctrico. Por ejemplo, un filamento del, por lo menos, un material conductor eléctrico se puede depositar directamente sobre el lado interior de la primera preforma de tela permeable a la matriz utilizando un proceso de adición de material. El proceso de adición de material puede ser, por ejemplo, un proceso de fabricación aditiva (impresión 3D) o un proceso de fabricación aditiva de metal. El proceso de adición de material se puede utilizar, asimismo, para conectar eléctricamente, por lo menos, un componente al, por lo menos, un circuito eléctrico.
En algunos ejemplos, la etapa de conectar la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz se puede llevar a cabo mediante cualquier técnica compatible conocida para conectar dos o más capas de tela. Por ejemplo, la etapa de conectar la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz se puede llevar a cabo mediante unión por adhesivo, cosido de unión, cadeneta, puntada corrida, puntada recta, punto de cruz, tejedura, trenzado, zigzag, punto, intercalado, entrelazado o entrelazado en bucle.
En algunos ejemplos, la etapa de impregnar el conjunto de material reforzado permeable a la matriz con la matriz incluye, además, etapas preparatorias. Por ejemplo, el proceso puede incluir, además, disponer o fabricar un molde con una forma y tamaño predeterminados, por ejemplo, en función de las necesidades específicas del fabricante de la aeronave. El proceso puede incluir, asimismo, introducir y/o colocar un conjunto de material reforzado permeable a la matriz que incluye el, por lo menos, un circuito eléctrico y el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico, en la cavidad del molde. El proceso puede incluir, además, cerrar o sujetar la cavidad del molde. Por ejemplo, la etapa de impregnar el conjunto de material reforzado permeable a la matriz con la matriz puede incluir inyectar la matriz en el molde. Por ejemplo, la matriz puede ser bombeada o inyectada en el molde hasta que la cavidad del molde está sustancialmente llena, por ejemplo, el aire presente originalmente en la cavidad del molde se puede desplazar a través de respiraderos. En algunos ejemplos, el molde se puede calentar y/o presurizar. En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, una etapa de curado de la matriz, en la que la matriz se puede endurecer sustancialmente mediante reticulación. Por ejemplo, el tiempo de curado se selecciona en función de la temperatura del molde y de la composición de la matriz que se esté utilizando. El proceso puede incluir, asimismo, retirar del molde el panel compuesto así obtenido.
En algunos ejemplos, la etapa de disponer la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz puede incluir una etapa de disponer poros en, por lo menos, una de la primera y la segunda preformas de tela permeable a la matriz para facilitar significativamente la penetración de la matriz en el conjunto de material reforzado permeable a la matriz. Los poros en la primera y/o segunda preformas de tela permeable a la matriz se pueden disponer, por ejemplo, mediante perforación o punzonado. Por ejemplo, los poros en la primera y/o la segunda preformas de tela permeable a la matriz pueden conducir a la formación de bolsas de aire en el conjunto de material reforzado permeable a la matriz, lo que puede mejorar sustancialmente la impregnación del conjunto de material reforzado permeable a la matriz con la matriz. Por ejemplo, la impregnación del conjunto de material reforzado permeable a la matriz con la matriz puede ser sustancialmente completa (es decir, impregnación sustancialmente sin vacíos) para garantizar una adhesión óptima entre los diferentes componentes del panel compuesto y reducir sustancialmente o evitar la deslaminación del panel compuesto.
En casos en los que el, por lo menos, un circuito eléctrico incluye un circuito eléctrico impreso sobre un sustrato de película, el proceso puede incluir, además, una etapa de dotar al sustrato de película de, por lo menos, un orificio y/o abertura. En dichos casos, el proceso incluye, preferentemente, dotar al sustrato de película de una serie de orificios y/o aberturas. Por ejemplo, la etapa de dotar al sustrato de película de, por lo menos, un orificio y/o abertura se puede llevar a cabo perforando, cortando y/o punzonando el sustrato de película. La perforación, corte y/o punzonado se pueden llevar a cabo mediante cualquier técnica compatible conocida en la técnica, incluyendo, de forma no limitativa, una técnica de corte por láser.
En algún ejemplo, el proceso incluye, además, una etapa de conectar eléctricamente, de manera permanente o desmontable, el, por lo menos, un circuito eléctrico a una fuente de alimentación externa y/o a, por lo menos, un circuito eléctrico de, por lo menos, un panel compuesto adyacente, si están presentes dos o más paneles compuestos. Debe entenderse que, por lo menos, un circuito eléctrico de, por lo menos, un panel compuesto está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación externa para formar una red de distribución de energía eléctrica interconectada.
En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, una etapa de conectar eléctricamente, de manera permanente o desmontable, el, por lo menos, un circuito eléctrico al, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico.
En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, una etapa de disponer un conjunto de integración o instalación. Por ejemplo, la etapa de disponer un conjunto de integración o instalación se puede llevar a cabo moldeando el conjunto de integración o instalación en el panel compuesto.
En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, una etapa de disponer un conjunto de refuerzo. Por ejemplo, la etapa de disponer un conjunto de refuerzo se puede llevar a cabo moldeando el conjunto de refuerzo en el panel compuesto.
En algunos ejemplos, el proceso incluye, además, una etapa de disponer una tapa o revestimiento del panel. Por ejemplo, la etapa de disponer una tapa o revestimiento del panel se puede llevar a cabo moldeando la tapa o revestimiento del panel en el panel compuesto.
Aunque se han descrito en detalle en el presente documento y mostrado en los dibujos adjuntos realizaciones opcionales de la invención, debe entenderse que la invención no se limita a estas realizaciones concretas, y que se pueden efectuar en las mismas diversos cambios y modificaciones sin apartarse del alcance de la invención, tal como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Panel compuesto (10, 110), que comprende, por lo menos, un circuito eléctrico integrado (16, 118), comprendiendo el panel compuesto (10, 110):
una matriz; y
un conjunto de material reforzado (12, 114) permeable a la matriz, que comprende:
una primera preforma (14, 116) de tela permeable a la matriz y una segunda preforma (18, 122) de tela permeable a la matriz que se extienden en una relación superpuesta;
por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) dispuesto en un sustrato de película (20), en el que el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) está situado entre la primera (14, 116) y la segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz, y el sustrato de película (20) comprende, por lo menos, un orificio (40) y/o una abertura (42); y por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (120) conectado eléctricamente al, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118).
2. Panel compuesto (10, 110), según la reivindicación 1, en el que dicha primera (14, 116) y segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz son preformas de tela seca o están preimpregnadas con la matriz.
3. Panel compuesto (10, 110), según la reivindicación 1 o 2, en el que el sustrato de película (20) tiene un área superficial de menos de aproximadamente el 85 %, o menos de aproximadamente el 75 %, o menos de aproximadamente el 65 %, o menos de aproximadamente el 55 %, o menos de aproximadamente el 45 %, o menos de aproximadamente el 35 %, o menos de aproximadamente el 25 %, o menos del 15 %, o menos de aproximadamente el 5 % del área superficial del panel compuesto (10, 110).
4. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dicha primera (14, 116) y segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz son seleccionadas independientemente del grupo que consiste en preformas de tela tejida, no tejida, de punto y trenzada, y/o comprenden independientemente fibras multifilamento de alto rendimiento seleccionadas del grupo que consiste en fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras híbridas de carbono-vidrio, fibras de aramida, fibras de boro, fibras de basalto y fibras naturales.
5. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que la matriz es una resina termoendurecible o una resina termoplástica seleccionada del grupo que consiste en resinas epoxi, resinas fenólicas, resinas de viniléster, resinas de poliéster, resinas de poliuretano, resinas de éster de cianato, caucho de silicona, polieterimida (PEI), polifenilsulfona (PPSU), polieteretercetona (PEEK), polisulfuro de fenileno (PPS), polietercetonacetona (PEKK), poliariletercetona (PAEK), policarbonatos (PC) y poliamida (PA).
6. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) es un circuito eléctrico impreso (16, 118) y está incorporado completamente o incorporado parcialmente en el panel compuesto (10, 110).
7. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) comprende, por lo menos, un material conductor eléctrico seleccionado del grupo que consiste en cobre, aluminio y plata, siendo preferentemente el, por lo menos, un material conductor eléctrico, cobre.
8. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) comprende una instalación eléctrica, y/o, por lo menos, un cable eléctrico, cable de alimentación o alambre eléctrico que incluye, por lo menos, un material conductor eléctrico, y/o, por lo menos, un conector eléctrico (28, 36, 38).
9. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (120) se selecciona del grupo que consiste en un sistema de iluminación, un sistema de ventana automática, un sistema de sensor, un sistema de visualización de vuelo, un sistema de control de temperatura, una unidad de control, un dispositivo táctil, un sistema de vigilancia, un dispositivo piezoeléctrico y un sistema de carga de dispositivo electrónico, y, preferentemente, seleccionado del grupo que consiste en una fuente de luz, un diodo emisor de luz, un diodo emisor de luz orgánico, un dispositivo emisor de luz basado en electroquimioluminiscencia, un sistema de calentamiento radiante, un sistema de calentamiento resistivo, un sistema de control positivo de la temperatura, un sistema de enfriamiento radiante, una pantalla, un monitor, un sistema de vigilancia de vídeo, una cámara de vídeo, un puerto de carga USB, un cargador inalámbrico, una almohadilla de carga inalámbrica, una estación inalámbrica de carga, una persiana regulable automáticamente, una persiana automática, un sensor, un sensor de la calidad ambiental de la cabina de la aeronave, un sensor de ozono, un sensor de la presión de la cabina, un sensor de monóxido de carbono, un sensor de dióxido de carbono, un sensor de luz, un sensor acústico, un botón de la unidad de control del pasajero, un botón para controlar una luz de lectura, un botón de llamada al auxiliar de vuelo, un control del asiento y controles de sensor táctil capacitivo, y en el que el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (120) está completamente incorporado en el panel compuesto (10, 110) o está separado del panel compuesto (10, 110).
10. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que uno o varios circuitos eléctricos (16, 118) del, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación externa, siendo preferentemente la fuente de alimentación externa un cableado eléctrico de aeronave.
11. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el panel compuesto (10, 110) comprende, además, por lo menos, uno de un conjunto de integración o instalación (112), un conjunto de refuerzo (112), y una tapa o revestimiento (124) del panel, moldeado, preferentemente, en el panel compuesto (10, 110).
12. Panel compuesto (10, 110), según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que dicho panel compuesto (10, 110) es un panel compuesto monolítico (10, 110), un panel compuesto de estructura en sándwich (10, 110) o un panel compuesto de estructura en sándwich (10, 110) con un núcleo de tipo panel de abeja o un núcleo de espuma.
13. Panel compuesto (10, 110), según una de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho panel compuesto (10, 110) está diseñado para ser modular, preferentemente, el panel compuesto (10, 110) interconecta con, por lo menos, un panel compuesto (10, 110) adyacente, más preferentemente, una serie de dichos paneles compuestos (10, 110) están interconectados para formar una sección de panel compuesto que comprende una serie de paneles compuestos (10, 110), y, aún más preferentemente el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) de cada panel compuesto (10, 110) está conectado eléctricamente al, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) del, por lo menos, un panel compuesto (10, 110) adyacente, y en el que, por lo menos, uno de los circuitos eléctricos (16, 118) está conectado eléctricamente a una fuente de alimentación externa para formar una red de distribución de energía eléctrica interconectada.
14. Panel compuesto (10, 110), según una de las reivindicaciones 1 a 13, en el que dicho panel compuesto (10, 110) es para su uso en una aeronave.
15. Componente de aeronave, que comprende un panel compuesto (10, 110), según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, preferentemente, dicho componente de aeronave es un componente del interior de la aeronave seleccionado del grupo que consiste en un panel de revestimiento, un panel de decoración, un panel de la cabina, un panel de la cabina de mando, un panel de la entrada, un panel del área de servicio, un panel del compartimento de equipaje, un panel del compartimento de carga, un panel del guardarropa, un panel del aseo, un panel de pared lateral, una pared lateral de la cabina, una consola de la cabina, una consola lateral, un pedestal central, un recubrimiento de pantalla antideslumbramiento, un poste de ventana, una mampara de la cabina, una mampara, un panel de pared inferior, un panel del techo, una carcasa del asiento posterior de la cabina, un revestimiento del techo, un panel de la unidad de servicio de pasajeros, un panel de puerta o de marco de puerta, un panel del suelo y una parte añadida conectada al panel compuesto (10, 110).
16. Proceso para fabricar un panel compuesto (10, 110), según se define en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, comprendiendo el proceso las siguientes etapas:
disponer una primera preforma (14, 116) de tela permeable a la matriz y una segunda preforma (18, 122) de tela permeable a la matriz, teniendo cada una de la primera (14, 116) y la segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz un lado interior y un lado exterior;
disponer, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) entre la primera (14, 116) y la segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz, en el que dicho, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) está dispuesto en un sustrato de película (20) que comprende, por lo menos, un orificio (40) y/o una abertura (42);
conectar eléctricamente, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (120) al, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118); y
conectar la primera preforma (14, 116) de tela permeable a la matriz a la segunda preforma (18, 122) de tela permeable a la matriz para obtener un conjunto de material reforzado (12, 114) permeable a la matriz que comprende el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) y el, por lo menos, un dispositivo eléctrico o electrónico (120).
17. Proceso, según la reivindicación 16, en el que la primera (14, 116) y la segunda (18, 122) preformas de tela permeable a la matriz son preformas de tela seca y el proceso comprende, además, impregnar el conjunto de material reforzado (12, 114) permeable a la matriz con una matriz, preferentemente, la etapa de impregnación se lleva a cabo mediante una técnica de moldeo líquido seleccionada a partir de moldeo por transferencia de resina, moldeo por transferencia de resina ligero y moldeo por transferencia de resina asistido por vacío.
18. Proceso, según la reivindicación 16 o 17, que comprende, además, por lo menos, una de las siguientes etapas: imprimir el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) en el sustrato de película (20), dotar al sustrato de película (20) del, por lo menos, un orificio (40) y/o abertura (42), conectar eléctricamente el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) a una fuente de alimentación externa, disponer un aislamiento eléctrico, disponer un conjunto de integración o instalación (112), disponer un conjunto de refuerzo (112), disponer una tapa o revestimiento (124) del panel, y conectar eléctricamente el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) al, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) del, por lo menos, un panel compuesto (10, 110) adyacente y conectar eléctricamente, por lo menos, uno de los circuitos eléctricos (16, 118) a una fuente de alimentación externa para formar una red de distribución de energía eléctrica interconectada.
19. Proceso, según cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, en el que la etapa de disponer el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) se lleva a cabo inmovilizando el, por lo menos, un circuito eléctrico (16, 118) en el lado interior de la primera preforma (14, 116) de tela permeable a la matriz.
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