ES2945967T3

ES2945967T3 - Método de conformación de preformas y método de formación de materiales compuestos

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Publication number: ES2945967T3
Application number: ES19176101T
Authority: ES
Inventors: Naoyuki Sekine; Yuta Inoue
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-05-23
Also published as: EP3616890B1; US20200070385A1; US11872722B2; EP3616890A1; JP2020032581A; JP7096106B2; CN110861317A; KR20200024701A

Abstract

En un método de formación de preformas, se fabrica una pila de fibras apilando un componente fibroso en forma de lámina, al menos uno de un material secundario y una parte componente que tiene flexibilidad se coloca en el saco de fibra, y se coloca una preforma que tiene una configuración conformada. fabricado presionando y presurizando, contra un molde, la pila de fibras provista de al menos uno de los materiales auxiliares o la parte componente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de conformación de preformas y método de formación de materiales compuestos

Antecedentes

1. Campo técnico

La descripción se refiere a un método de conformación de preformas y a un método de formación materiales compuestos.

2. Técnica relacionada

Se conoce un método RTM (moldeo por transferencia de resina) como uno de los métodos de formación de materiales compuestos cuyos componentes de resina se han reforzado con fibras, tales como plásticos reforzados con fibra de vidrio (GFRP) y plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP).

El método RTM es un método de moldeo para un material compuesto en el que los componentes fibrosos en forma de lámina se apilan, la pila se impregna con una resina termoestable y luego la resina se cura térmicamente. De los diversos métodos RTM, el método en el que la fibra se impregna con resina mediante aspiración se denomina método de moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VaRTM) y el método en el que la impregnación con resina se lleva a cabo mediante el uso de un troquel se denomina método RTM de moldeo por prensado.

En el caso de que se moldee un material compuesto por el método RTM, antes de la impregnación con resina se fabrica una preforma seca (véase, por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No.

2010-150685). La preforma seca es un material obtenido mediante la conformación de una pila de componentes fibrosos en forma de lámina de acuerdo con la configuración de un material compuesto que ha sido moldeado. Un material base fibroso en forma de cinta para usar en la fabricación de una preforma seca se denomina material de cinta seca. Las técnicas para fabricar una preforma seca utilizando un material de cinta seca incluyen una técnica en la que después de que los materiales de cinta seca se apilan en una plantilla de apilamiento planar plana, la pila de material de cinta seca se conforma en una configuración de producto colocando la pila en un molde y presionando la pila contra el molde mientras se calienta.

En el caso de que se moldee un material compuesto por el método RTM, una preforma seca que haya sido sometida a conformación (es decir, una preforma seca conformada) se impregna con resina. Junto con esta etapa, son conocidas una tecnología en la que se monta un medio de flujo en forma de malla para facilitar la impregnación de una preforma seca con una resina y una tecnología en la que se evita que un medio de flujo se consolide con resina en el momento de curar la resina interponiendo una capa desprendible entre ellas (véase, por ejemplo, la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa sin Examinar No. 2007-260925). El medio de flujo se forma a partir de polipropileno, polietileno, etc., y se dispone para formar un espacio que se convierte en un camino de flujo de resina cuando se realiza la aspiración. La capa desprendible es una tela tejida fabricada de una fibra de nailon, poliéster, etc.

Además, el documento WO 2015/156861 A2 describe el apilamiento de una o más capas de una tela unidireccional sin trama y su impregnación con un material matriz para formar un material compuesto unidireccional reforzado con tela. La impregnación por el material matriz puede ocurrir mediante moldeo por transferencia de resina.

Además, el documento US 2003/132543 A1 describe métodos para formar una cinta unidireccional y piezas de material compuesto usando la cinta unidireccional en un proceso RTM. El documento US 2010/181017, párrafo 160 y figura 6, revela con respecto a la producción de una preforma que es preferible que se deseche un material auxiliar, tal como un medio de distribución de resina para una ruta de flujo de la resina matriz infundida en el moldeo por transferencia de resina, y se forme de manera similar al desechar un laminado en una parte convexa hueca de un aparato de moldeo-formación.

Sumario

Un aspecto de la divulgación proporciona un método de conformación de preformas según la reivindicación 1.

Un aspecto de la divulgación proporciona un método de conformación de materiales compuestos según la reivindicación 4.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la divulgación y se incorporan y constituyen una parte de esta memoria descriptiva. Los dibujos ilustran realizaciones ejemplo y, junto con la memoria descriptiva, sirven para explicar los principios de la divulgación.

La FIG. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de un método de formación de materiales compuestos que incluye un método de conformación de preformas de acuerdo con una realización de la divulgación;

Las FIGs. 2A, 2B y 2C son diagramas que ilustran un método para conformar una preforma mediante embolsado;

Las FIGs. 3A, 3B y 3C son diagramas que ilustran un método para conformar una preforma presionando contra un molde;

La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra una estructura de un material de cinta seco en el que se han unido a la fibra partículas finas de una resina termoplástica como aglutinante termoplástico;

La FIG. 5 es una vista en perspectiva que ilustra una estructura de un material de cinta seco en el que se ha unido a la fibra una tela no tejida termoplástica como aglutinante termoplástico;

La FIG. 6 es un diagrama que ilustra un método para moldear un material compuesto mediante un método VaRTM;

La FIG. 7 es un diagrama que ilustra un método para moldear un material compuesto mediante un método RTM de moldeo por prensado;

La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra un primer ejemplo de las configuraciones de una preforma seca y un material compuesto que son objetos para fabricar por el método de conformación de preformas y el método de formación de materiales compuestos ilustrados en la FIG. 1; y

La FIG. 9 es una vista en perspectiva que ilustra un segundo ejemplo de las configuraciones de una preforma seca y un material compuesto que son objetos para fabricar por el método de conformación de preformas y el método de formación de materiales compuestos ilustrados en la FIG. 1.

Descripción detallada

A continuación, se describen en detalle algunas realizaciones de la divulgación con referencia a los dibujos adjuntos. Téngase en cuenta que los tamaños, materiales, valores específicos y cualquier otro factor ilustrado en las realizaciones respectivas son ilustrativos para facilitar la comprensión de la divulgación y no pretenden limitar el alcance de la divulgación a menos que se indique específicamente lo contrario. Además, los elementos en las siguientes realizaciones ejemplo que no se enumeran en una reivindicación independiente más genérica de la descripción son opcionales y se pueden proporcionar según sea necesario. A lo largo de la presente memoria descriptiva y los dibujos, los elementos que tienen sustancialmente la misma función y configuración se indican con los mismos números de referencia para evitar cualquier descripción redundante. Además, en los dibujos no se ilustran los elementos que no están directamente relacionados con la divulgación. Los dibujos son esquemáticos y no se pretende dibujarlos a escala. Cuando una preforma seca tiene una configuración complicada, se requiere una cantidad de mano de obra para colocar y fijar de manera estable un material secundario, tal como un medio de flujo o una capa desprendible, sobre una superficie de la preforma seca. Particularmente, cuando la configuración de una preforma seca es complicada no es fácil colocar y fijar un material auxiliar en una posición apropiada sobre la preforma seca.

Por lo tanto, es deseable facilitar la operación de colocar un material auxiliar o similar sobre una superficie de una preforma seca cuando se va a formar un material compuesto mediante un método RTM, tal como un método VaRTM o un método RTM de moldeo por prensado.

La FIG. 1 es un diagrama de flujo que ilustra un procedimiento de un método de formación de materiales compuestos que incluye un método de conformación de preformas de acuerdo con una realización de la descripción. Las FIGs. 2A, 2B y 2C ilustran un método para conformar una preforma mediante embolsado. Las FIGs. 3A, 3B y 3C ilustran un método para conformar una preforma presionando contra un molde.

La preforma es una materia prima para un plástico reforzado con fibra (FRP) obtenido mediante el refuerzo de una resina con fibra tal como CFRP y GFRP. El FRP también se denomina material compuesto. De las preformas, las preformas que aún no han sido impregnadas con resina se denominan preformas secas.

La FIG. 1 ilustra un método en el que se fabrica una preforma seca y la preforma seca fabricada se usa como materia prima para formar un material compuesto mediante un método RTM. Por otra parte, las FIGs. 2A, 2B y 2C y las FIGs.

3A, 3B y 3C ilustran métodos de fabricación para una preforma seca que se utilizará como material de un material compuesto. Por cierto, el método RTM es un método de moldeo para un material compuesto en el que se apilan los componentes fibrosos, luego se conforma la pila de acuerdo con la configuración del material compuesto, se impregna la pila conformada con una resina sin curar y a continuación la resina se cura térmicamente.

En primer lugar, en la etapa S1 ilustrada en la FIG. 1, los componentes fibrosos en forma de lámina se apilan en una plantilla 1 de apilamiento de placas planas como se ilustra en la FIG. 2A y la FIG. 3A. Como resultado, se fabrica una pila de componentes fibrosos 2 (también denominada "pila de fibras 2"). Se ha producido una fibra en forma de cinta con el nombre de material de cinta seca.

En particular, un componente fibroso en forma de lámina fabricado de una combinación de un aglutinante y una fibra en forma de cinta se vende comercialmente como material de cinta seca. Por lo tanto, si se usa un material de cinta seca al que se ha unido un aglutinante para fabricar una pila de fibras 2, es posible apilar materiales de cinta seca con el aglutinante logrando parcialmente una sujeción tentativa para evitar el deslizamiento entre materiales.

Los ejemplos del aglutinante incluyen un aglutinante termoplástico y un aglutinante termoestable. Entre otros componentes fibrosos en forma de lámina, se han producido componentes fibrosos en forma de lámina a los que se ha unido un aglutinante termoplástico en forma de lámina, en forma de red, en forma de tela no tejida o en forma de polvo, componentes fibrosos en forma de lámina, tales como materiales de cinta secos, a los que se ha unido un aglutinante termoplástico en forma de polvo o un aglutinante termoestable en estado líquido.

La FIG. 4 es una vista en perspectiva que ilustra una estructura de un material de cinta seco en el que se han unido a la fibra partículas finas de una resina termoplástica como aglutinante termoplástico.

Se vende comercialmente un material de cinta seco 12 en el que un haz de fibras 10 atado en forma de lámina ha sido revestido con partículas finas 11 de una resina termoplástica como aglutinante termoplástico, como se ilustra en la FIG. 4.

La FIG. 5 es una vista en perspectiva que ilustra una estructura de un material de cinta seco en el que se ha unido a la fibra una tela no tejida termoplástica como un aglutinante termoplástico.

También se vende comercialmente un material de cinta seco 14 en el que se ha superpuesto una tela no tejida termoplástica 13 como aglutinante termoplástico sobre un haz de fibras 10 atado en forma de lámina, como se ilustra en la FIG. 5.

Por lo tanto, los componentes fibrosos en forma de lámina con un aglutinante deseado unido como se ilustra como ejemplos en la FIG. 4 y la FIG. 5 se pueden apilar mientras los componentes fibrosos se fijan tentativamente mediante calentamiento local.

La fijación tentativa y el apilamiento de los componentes fibrosos en forma de lámina se pueden llevar a cabo automáticamente utilizando un aparato automático de apilamiento de fibras equipado con un calentador para realizar la soldadura por puntos del aglutinante.

Como ejemplo concreto, en el caso de que los materiales de cinta seca con un aglutinante termoplástico unido se apilen en una plantilla de apilamiento de placas planas 1 mientras los materiales de cinta seca se fijan tentativamente, el aglutinante termoplástico se puede condensar térmicamente con cada material de cinta seca a intervalos constantes calentando localmente el aglutinante termoplástico mediante el uso de un aparato automático de apilado de fibras equipado con un calentador. Por lo tanto, los materiales de cinta seca que constituyen cada uno una capa de fibra se pueden apilar mientras cada material de cinta se sujeta tentativamente en forma de sujeción multipunto con el aglutinante termoplástico al material de cinta seca que es adyacente en la dirección de apilamiento.

A continuación, en la etapa S2, se coloca sobre la pila de fibras 2 un objeto 3 que tiene flexibilidad, tal como un material auxiliar o una pieza componente, como se ilustra en la FIG. 2A y la FIG. 3A. Específicamente, al menos uno de un material auxiliar o una pieza componente se monta como el objeto 3 en la pila de fibras 2. El material auxiliar es al menos uno de un medio de flujo y una capa despegable. Por lo tanto, al menos uno de un medio de flujo o una capa despegable se puede montar en la pila de fibras 2.

La pieza componente es una malla de cobre para protección contra rayos.

El medio de flujo es una lámina en forma de malla que se coloca entre la superficie de una preforma seca y una película de embolsado para que la fibra se impregne lo suficiente con resina incluso aspirando solo en el método VaRTM. El medio de flujo está fabricado de un material que tiene flexibilidad, tal como polipropileno o polietileno. La provisión de un medio de flujo formará un espacio entre la película de embolsado y la superficie de la preforma seca. Por lo tanto, se forman caminos de flujo de la resina, lo que facilita la penetración de la resina en la fibra que forma la preforma seca. Como resultado, se puede permitir que la resina permee por toda la fibra manteniendo la flexibilidad, de manera que se puede completar la impregnación con la resina.

La capa despegable es una tela tejida para mejorar la propiedad de adhesión de una superficie de un material compuesto que se forma a partir de una preforma seca utilizada como material. La capa plegable es una lámina fabricada de una fibra de nailon, poliéster, etc.

A menudo ocurre que un objeto típico 3, tal como un material auxiliar o una parte componente, tiene forma de hoja, forma de malla o forma de cuerda. Por lo tanto, el objeto 3 se puede apilar sustancialmente de la misma manera que un componente fibroso en forma de lámina y se puede presurizar y moldear junto con la pila de fibras 2.

A continuación, en la etapa S3, el material auxiliar o la pieza componente se sujeta tentativamente a la pila de fibras 2, como un proceso previo que precede a la presurización para la conformación.

Además, con el fin de sujetar tentativamente el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, con la fuerza suficiente, se proporciona un aglutinante 4 con forma de lámina para que el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, se pueda sujetar tentativamente a la pila de fibras 2 con una fuerza suficiente. La FIG. 2B y la FIG. 3B ilustran ejemplos en los que se ha proporcionado adicionalmente un aglutinante 4 en forma de lámina entre la pila de fibras 2 y el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente. Los ejemplos concretos del aglutinante 4 en forma de lámina incluyen un material de tela tejida con una fibra tejida fabricada de una resina termoplástica y una tela no tejida formada por una fibra fabricada de una resina termoplástica.

Como ejemplo concreto, cuando el aglutinante 4 es un aglutinante termoplástico, el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, también se puede fijar a la pila de fibras 2 fundiendo térmicamente el aglutinante termoplástico en puntos equidistantes mediante el uso de un calentador, sustancialmente de la misma manera que los componentes fibrosos en forma de lámina. La sujeción tentativa del objeto 3 también puede llevarse a cabo automáticamente mediante el uso de un terminal de calefacción del calentador proporcionado en el aparato automático de apilamiento de fibras o manualmente por un operador.

A continuación, en la etapa S4, se conforma el apilamiento de fibras 2 sobre el que se forma el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente. Por lo tanto, se puede fabricar una preforma seca como una pila de fibras 2 que tiene una configuración conformada. La conformación se lleva a cabo presionando y presurizando contra un molde la pila de fibras 2 con un objeto montado 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente.

En el caso de que una preforma seca se moldee mediante embolsado, la preforma seca puede fabricarse embolsando la pila de fibras 2 con el objeto montado 3, tal como un material secundario o una pieza componente, y presionando la pila de fibras 2 contra un molde inferior 5 mediante la presión atmosférica, como se ilustra en la FIG. 2C.

Más concretamente, como se ilustra en la FIG. 2C, el objeto 3 y la pila de fibras 2 se colocan en el molde inferior 5 y se cubren con una película de embolsado 6, y se pega un borde de la película de embolsado 6 al molde inferior 5 con un sellador 7 de modo que el objeto 3 y la pila de fibras 2 estén herméticamente selladas.

A continuación, la región herméticamente sellada por la película de embolsado 6 se puede despresurizar mediante un aparato de aspiración 8. Dicho sea de paso, el aparato de aspiración 8 se puede conectar a la película de embolsado 6 a través de una manguera de vacío o también se puede conectar al molde inferior 5. La aspiración mediante el aparato de aspiración 8 cargará el objeto 3 y la pila de fibras 2 con una diferencia de presión entre la presión atmosférica y la presión dentro de la región sellada herméticamente por la película de embolsado 6. Es decir, el embolsado del objeto 3 y la pila de fibras 2 con la película de embolsado 6 permite presurizar el objeto 3 y la pila de fibras 2. Por lo tanto, se puede obtener una preforma seca con un objeto 3 unido en forma de pila de fibras 2 conformada junto con el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente.

Cuando, como se establece en la reivindicación 1, se ha unido un aglutinante a un componente fibroso en forma de lámina, el calentamiento durante la presurización permite que el aglutinante mantenga la configuración conformada de la preforma seca. Además, el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, se une a la preforma seca mediante el aglutinante 4 añadido. Como ejemplo concreto, en el caso de que se utilice un aglutinante termoplástico como aglutinante, el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, puede fijarse a una preforma seca, constituida por un apilamiento de fibras conformadas 2, por fusión térmica provocada por el calentamiento del aglomerante termoplástico durante la presurización.

En el caso de que se utilice un aglutinante termoplástico, el aglutinante termoplástico se puede fundir, por ejemplo, con un calentador 9 provisto dentro del molde inferior 5. Por supuesto, el objeto 3 y la pila de fibras 2 que se han embolsado se pueden enviar juntos con el molde inferior 5 a un calentador independiente 9, tal como un horno.

Como se ilustra en la FIG. 3C, también se puede fabricar una preforma seca sujetando y presurizando una pila de fibras 2 provista de un objeto montado 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente, entre un molde superior 5A y un molde inferior 5B.

Más concretamente, como se ilustra en la FIG. 3C, el objeto 3 y la pila de fibras 2 son sujetados y presurizados por el molde superior 5A y el molde inferior 5B que tienen rebajes cuyas configuraciones coinciden con la configuración de forma de la preforma seca provista con el objeto adjunto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente. Por lo tanto, se puede obtener una preforma seca con un objeto 3 unido como la pila de fibras 2 conformada junto con el objeto 3, tal como un material auxiliar o una pieza componente.

Incluso en el caso de que el objeto 3 y la pila de fibras 2 estén sujetados por el molde superior 5A y el molde inferior 5B, la conformación de una preforma seca provista de un aglutinante termoplástico requiere que el objeto 3 y la pila de fibras 2 se calienten hasta una temperatura a la que se funda el aglutinante. Por lo tanto, por ejemplo, el calentador 9 puede proporcionarse dentro de al menos uno de los moldes superior 5A o inferior 5B para fundir el aglutinante termoplástico. Por supuesto, también está permitido que el objeto 3 y la pila de fibras 2 se envíen, junto con el molde superior 5A y el molde inferior 5B, a un calentador independiente 9, tal como un horno.

Cuando se ha fabricado una preforma seca con un objeto 3 unido, a saber, un material auxiliar o una pieza componente, mediante el método de conformación de preformas anterior, se puede fabricar un material compuesto impregnando la preforma seca con una resina y curando la resina. Concretamente, en la etapa S5, la fibra que forma la preforma seca se impregna con una resina. A continuación, en la etapa S6, la resina se cura térmicamente. Así, se forma un material compuesto. Es decir, se puede fabricar un material compuesto que tenga una configuración específica.

La FIG. 6 ilustra un método para moldear un material compuesto por un método VaRTM. La FIG. 7 ilustra un método para moldear un material compuesto mediante un método RTM de moldeo por prensado.

Cuando se usa el método VaRTM para moldear un material compuesto, se monta una pila de fibras 2 con un objeto 3 unido, es decir, un material auxiliar o una pieza componente, es decir, una preforma seca provista de un objeto 3, en un molde inferior 20 para moldear el material compuesto como se ilustra en la FIG. 6. El molde inferior 20 puede ser el mismo que el molde inferior 5 ilustrado como ejemplo en la FIG. 2C o también puede ser un molde separado dedicado a moldear un material compuesto. Cuando el molde inferior 20 para moldear un material compuesto es el mismo que el molde inferior 5 para conformar una preforma seca, también pueden ser comunes otros aparatos e instalaciones.

Después de eso, el objeto 3 y la pila de fibras conformadas 2 colocadas en el molde inferior 20 se cubren con una película de embolsado 21 y se pega un borde de la película de embolsado 21 al molde inferior 20 con un sellador 22. Luego, la región herméticamente sellada por la película de embolsado 21 es despresurizada mediante un aparato de aspiración 23. Específicamente, la aspiración mediante el aparato de aspiración 23 lleva a cabo el embolsado del objeto 3 y de la pila de fibras conformada 2.

Cuando se utiliza el método RTM de moldeo por prensado para moldear un material compuesto, una pila de fibras conformadas 2 con un objeto 3 unido, a saber, un material auxiliar o una pieza componente, es decir, una preforma seca provista de un objeto 3, se dispone en un espacio formado entre un molde inferior 20 y un molde superior 24 que se proporcionan para moldear un material compuesto, como se ilustra en la FIG. 7. A continuación, el espacio formado entre el molde inferior 20 y el molde superior 24 es aspirado por un aparato de aspiración 23.

Una vez finalizada la aspiración, se inyecta una resina desde un inyector de resina 25 tanto en el caso en el que la película de embolsado 21 se utiliza para el embolsado como se ilustra en la FIG. 6 como en el caso donde se usa el molde superior 24 como se ilustra en la FIG. 7. Específicamente, la resina se inyecta desde el inyector de resina 25 en una región cubierta con la película de embolsado 21 o una región entre el molde inferior 20 y el molde superior 24. Así, la pila de fibras conformada 2 provista con el objeto 3, a saber un material auxiliar o una pieza componente, puede impregnarse con la resina.

En particular, como se ilustra en la FIG. 6, si una pila de fibras conformadas 2 con un medio de flujo unido como un objeto 3 se impregna con una resina cuando se embolsa con la película de embolsado 21, se puede facilitar la impregnación con una resina y se puede evitar la formación de un vacío.

Además, la resina es calentada por el inyector de resina 25, si es necesario, para que la resina adquiera fluidez. Aún más, en el caso de que se inyecte la resina en estado calentado, la resina puede calentarse mediante un calentador provisto dentro del molde inferior 20 para que la temperatura de la resina no baje. En el caso de que se proporcione un calentador dentro del molde inferior 20, el molde inferior 20 puede estar provisto, por ejemplo, de una tubería integrada a través de la cual fluye un fluido calentado, tal como vapor de agua calentado, aire caliente o agua caliente. Alternativamente, se puede proporcionar un calentador eléctrico dentro del molde inferior 20. Además, en el caso en que se use el molde superior 24 como se ilustra en la FIG. 7, el molde superior 24 también puede estar provisto de un calentador integrado.

A continuación, la resina con la que está impregnada la pila de fibras conformadas 2 se somete a un curado térmico. Concretamente, la resina es calentada por el calentador 26 como se ilustra en la FIG. 6 o 7 a una temperatura a la que cura la resina. El calentador 26 puede ser el mismo que el calentador provisto dentro del molde inferior 20 o el molde superior 24 o también puede ser un calentador separado, tal como un horno, como se mencionó anteriormente. Cuando la resina se calienta a la temperatura de curado, la resina cura, de modo que se fabrica un material compuesto moldeado.

Por cierto, aunque los ejemplos descritos anteriormente con referencia a la FIG. 6 y la FIG. 7 son ejemplos en los que una resina matriz que forma un material compuesto es una resina termoestable, la resina matriz también puede ser una resina termoplástica. En el caso de que la resina matriz sea una resina termoplástica, se pueden usar métodos de producción conocidos para un material compuesto cuya resina matriz sea una resina termoplástica para fabricar un material compuesto.

Después de fabricar el material compuesto, los materiales auxiliares innecesarios, tales como un medio de flujo, se eliminan del material compuesto y se desechan. Por otra parte, los materiales auxiliares que continúan usándose, tal como una capa despegable, permanecen adheridos al material compuesto y se proporcionan junto con él para la siguiente etapa. Además, una pieza componente, si la hay, permanece unida al material compuesto.

La FIG. 8 es una vista en perspectiva que ilustra un primer ejemplo de las configuraciones de una preforma seca y un material compuesto que son objetos para fabricar por el método de conformación de preformas y el método de formación materiales compuestos ilustrados en la FIG. 1.

Como se ilustra en la FIG. 8, se puede fabricar, por ejemplo, una preforma seca y un material compuesto en el que una tela 30 tiene en un lado de la misma dos pestañas curvas 31. En este caso, la preforma seca y el material compuesto se pueden fabricar utilizando un molde 32 que tiene un saliente sobre una placa plana.

Como se ilustra en la FIG. 9, se puede fabricar, por ejemplo, una preforma seca y un material compuesto en el que una tela 30 tiene en sus dos lados dos pestañas curvas 31. En ese caso, también, la preforma seca y el material compuesto se pueden fabricar usando un molde 32 que tiene una protuberancia sobre una placa plana.

Por cierto, en lugar de apilarse sobre la plantilla de apilamiento 1 cuya superficie es una superficie plana como en la FIG. 2A o la FIG. 3A, se puede apilar un componente fibroso en forma de lámina plana en un molde inferior 5 para conformar una preforma seca como se ilustra en la FIG. 2C o un molde inferior 5B para conformar una preforma seca como se ilustra en la FIG. 3C. Cuando, como se establece en la reivindicación 1, la fijación tentativa de la fibra por calentamiento local puntual se lleva a cabo automáticamente mediante un calentador, si los componentes fibrosos en forma de lámina plana se apilan en una plantilla de apilamiento 1 cuya superficie es una superficie plana como se ilustra en la FIG. 2A o la FIG. 3A, la estructura y el control del calentador se pueden simplificar y, por lo tanto, la automatización de la sujeción tentativa será fácil.

Además, en el caso en que un componente fibroso en forma de lámina se apile en un molde para conformar una preforma seca, tal como el molde inferior 5 como se ilustra en la FIG. 2C o el molde inferior 5B como se ilustra en la FIG. 3C, las capas de fibra se pueden doblar a lo largo del borde del molde una capa a la vez a medida que se apilan las capas de fibra. Sin embargo, si el doblado de la fibra se lleva a cabo después de apilar los componentes de fibra, el número de veces que se dobla la fibra se convierte en uno para cada línea de doblado, lo que conduce a una reducción en el tiempo de operación.

Los métodos de conformación de preformas y los métodos de formación de materiales compuestos descritos anteriormente están diseñados de modo que cuando se va a conformar una preforma seca, un material auxiliar, tal como un medio de flujo, y una pieza componente, tal como una malla de cobre, se montan en un pila de fibras y se conforman juntos. Además, los métodos anteriores están diseñados para que un material auxiliar, a saber, un medio de flujo, y una pieza componente, a saber, una malla de cobre, puedan fijarse a una pila de fibras mediante un aglutinante durante un período entre antes y después de la conformación de la preforma seca.

Efectos ventajosos

Por lo tanto, los métodos de conformación de preformas y de formación de materiales compuestos pueden moldear materiales auxiliares, a saber, un medio de flujo, y piezas componentes, a saber, una malla de cobre, de acuerdo con la configuración de una preforma seca. Además, los métodos permiten que los materiales auxiliares, a saber, un medio de flujo, y las piezas componentes, a saber, una malla de cobre, se fijen a la preforma seca mediante un aglutinante.

Por lo tanto, un material auxiliar, a saber, un medio de flujo, y una pieza componente, tal como una malla de cobre, pueden montarse y fijarse fácilmente en una posición apropiada sobre una preforma seca. Como resultado, es posible reducir la mano de obra y el tiempo necesarios para el moldeo de un material compuesto que incluye operaciones de montaje de un material auxiliar, a saber, un medio de flujo, y/o una pieza componente, a saber, una malla de cobre.

Además, incluso en el caso de que una preforma seca conformada tenga una configuración complicada, es posible montar un material auxiliar y una pieza componente. En otras palabras, se hace posible diseñar y fabricar un material compuesto que tenga una configuración más complicada.

Otras realizaciones

Si bien anteriormente se han descrito realizaciones específicas de la divulgación, debe señalarse que las realizaciones anteriores son meramente ilustrativas y no limitan el alcance de la divulgación. Los métodos y aparatos nuevos descritos en el presente documento también se pueden realizar en varios modos distintos de los descritos anteriormente.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método de conformación de preformas, que comprende:

Fabricar una pila de fibras (2) apilando un componente fibroso en forma de lámina;

Colocar sobre la pila de fibras (2) al menos uno de un material auxiliar o una pieza componente (3) que tenga flexibilidad; y

Fabricar una preforma que tiene una configuración conformada presionando y presurizando, contra un molde (5; 20), la pila de fibras (2) provista del al menos uno del material auxiliar o de la pieza componente (3),

En donde

El material auxiliar (3) es al menos uno de un medio de flujo para facilitar la impregnación de la preforma con una resina o una capa desplegable para mejorar la propiedad de adhesión de una superficie de un material compuesto que se moldea usando la preforma como material;

El componente (3) es una malla de cobre para protección contra rayos;

La pila de fibras (2) se fabrica apilando el componente fibroso en forma de lámina al que se ha unido un aglutinante (4) mientras se sujeta tentativamente mediante el aglutinante (4) por calentamiento local;

Se proporciona adicionalmente un aglutinante (4) en forma de lámina entre el al menos uno del material auxiliar o la pieza componente (3) y la pila de fibras (2) para sujetar tentativamente el al menos uno del material auxiliar o el componente pieza (3) a la pila de fibras (2);

El medio de flujo es una lámina en forma de malla configurada para colocarse entre una superficie de una preforma seca y una película de embolsado de modo que la fibra se impregne suficientemente con resina incluso aspirando solo cuando el material compuesto se va a formar mediante un método de moldeo por transferencia de resina asistida por vacío (VaRTM), estando configurado el medio de flujo para ser eliminado del material compuesto después de que se fabrique el material compuesto;

La preforma seca es una preforma que aún está por impregnar con resina;

El aglutinante (4) en forma de lámina es un material de tela tejida con una fibra tejida fabricada de una resina termoplástica o una tela no tejida formada a partir de una fibra fabricada de una resina termoplástica;

La sujeción tentativa y el apilamiento de los componentes fibrosos en forma de lámina se realizan automáticamente utilizando un aparato automático de apilamiento de fibras equipado con un calentador para realizar la soldadura por puntos del aglutinante (4); y

La sujeción tentativa del al menos uno del material auxiliar o de la pieza componente (3) se lleva a cabo automáticamente usando un terminal de calentamiento del calentador provisto en el aparato automático de apilamiento de fibras.

2. El método de conformación de preformas según la reivindicación 1, en el que la preforma se fabrica embolsando la pila de fibras (2) provista con el al menos uno del material auxiliar o la pieza componente (3) y presionando la pila de fibras (2) contra el molde (5; 20) mediante el uso de presión atmosférica.

3. El método de conformación de preformas según la reivindicación 1, en el que la preforma se fabrica sujetando y presurizando la pila de fibras (2) provista con el al menos uno del material auxiliar o la pieza componente (3) entre un molde superior (5A; 24) y un molde inferior (5B; 20).

4. Un método de formación de materiales compuestos, que comprende fabricar un material compuesto impregnando la preforma fabricada por el método de conformado de preformas según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3 con una resina y curando la resina.