ES2952485T3

ES2952485T3 - Preforma de relleno en cuña

Info

Publication number: ES2952485T3
Application number: ES20711957T
Authority: ES
Inventors: Roland Bernicke; Markus Schneider; Marco Pöhler; Julian Lowe
Original assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Current assignee: Teijin Carbon Europe GmbH
Priority date: 2019-04-18
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2023-10-31
Anticipated expiration: 2040-03-23
Also published as: EP3956118B1; AU2020259652A1; CN113710446B; US20220184852A1; CN113710446A; JP2022528796A; EP3956118A1; WO2020212087A1

Abstract

La invención se refiere a una preforma de relleno en forma de cuña (1) que comprende haces de fibras de refuerzo (2) que consisten en filamentos de fibras de refuerzo, en donde los filamentos están dirigidos paralelos entre sí dentro del haz de fibras, en donde el haz de fibras contiene una primera composición de resina. en una concentración en el rango de 1 a 10% en peso con respecto al peso de fibras, en donde los haces de fibras (21) tienen una longitud en el rango de 2 a 20 mm y al menos el 60% de los haces de fibras (21) son fijado reversiblemente en forma curvada dentro de la preforma de relleno de cuña (1), mediante lo cual los flancos (8", 9") de los haces de fibras curvados (21) crean un ángulo de apertura de menos de 120° y el ángulo de apertura de los haces de fibras curvados (21) se refiere a un ángulo de apertura de la forma de cuña de la preforma de relleno de cuña (1). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Preforma de relleno en cuña

La presente descripción se refiere a una preforma de relleno en cuña, un material compuesto de fibras que comprende una preforma de relleno en cuña, un método para producir una preforma de relleno en cuña y un método para producir un material compuesto de fibras que comprende la preforma de relleno en cuña.

Los rellenos radiales son conocidos en la técnica anterior. El agrietamiento de las estructuras de material compuesto rigidizadas integralmente, especialmente en aplicaciones aeroespaciales, a menudo se inicia en un relleno radial (es decir, un cordón) ubicado en una interfaz entre una capa exterior y los elementos rigidizadores integrales de las estructuras de materiales compuestos. Los rellenos radiales tradicionales, también conocidos como "cordones", tienen una gran cantidad de resina.

Una preforma de relleno es una estructura seca tridimensional que tiene casi la forma tridimensional del producto final. Por lo tanto, es un producto preformado. La preforma se diferencia del producto final en la cantidad de resina, que solo se aplica a la preforma durante el proceso de fabricación del producto final. Por lo tanto, una preforma se describe como una estructura seca que contiene menos resina. Menos resina significa una concentración de resina de menos del 15 % en peso del peso total de las fibras de la preforma.

En el Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 9.827.710 por ejemplo, se describe un relleno radial. El relleno radial de la posición de la patente incluye una resina, donde la resina se añade antes o después de una etapa de trenzado. Según la Figura 5 del documento mencionado anteriormente, las fibras secas se trenzan y luego se humedecen en un baño de resina o, alternativamente, las fibras se proporcionan como fibras pre-impregnadas que se impregnan o recubren previamente con resina. Sin embargo, en todas las realizaciones del Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 9.827.710 la cantidad de resina en el relleno radial es muy superior al 10 % en peso en relación con el peso total de las fibras del relleno radial. Por lo tanto, este documento no describe un relleno de preforma. Debido a la gran cantidad de resina, el peso del relleno radial es alto y también la vida útil del relleno está ligada al menos a la vida útil del material de resina.

Además, los rellenos radiales de la técnica anterior tienen las desventajas de que no se adaptan o son menos adaptables a las cavidades.

Por lo tanto, el objetivo de la presente invención es crear una preforma de relleno en cuña que supere las desventajas de la técnica anterior.

El objetivo se logra mediante una preforma de relleno en cuña según la presente reivindicación 1.

En el contexto de esta solicitud, el término "cuña" significa que la preforma de relleno tiene una forma triangular. Una forma de "cuña" significa una forma triangular que comprende dos áreas de flancos, un vértice en el medio y dos áreas de caras de extremo. El área superficial de cada cara de extremo es menor que el área superficial de cada área de flanco. El término "cuña" abarca también una forma de trapecio de la preforma de relleno en cuña.

La preforma de relleno en cuña de la presente idea comprende haces de fibras de refuerzo en donde los haces de fibras contienen una primera composición de resina en una concentración en el intervalo del 1 al 10 % en peso en relación con el peso de las fibras. Al menos el 60 %, preferiblemente al menos el 70 %, de los haces de fibras de refuerzo están presentes en la preforma de relleno en cuña en una forma curva como haces de fibras de refuerzo curvas, por lo que la forma curva de los haces de fibras se fija de forma reversible en la preforma de relleno en cuña a través de la primera composición de resina. Los haces de fibras de refuerzo curvas (también llamados haces de fibras curvas) tienen dos flancos, por lo que los flancos crean un ángulo de apertura a ’. Este ángulo de apertura es menor de 120°. Dentro de la preforma de relleno en cuña, los haces de fibras curvas se disponen de tal manera que un punto de giro mínimo de la forma curva se dirige hacia el vértice de la preforma de relleno en cuña. La dirección de la apertura del ángulo de apertura de los haces de fibras curvas es aproximadamente la misma que la dirección de la apertura del ángulo de apertura de la preforma de relleno en cuña.

Debido a la forma curva fijada de forma reversible, los haces de fibras curvas quedan precargados dentro de la preforma de relleno en cuña.

El Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2013/0209724 describe un cordón, que está hecho de haces de fibras y fibras ligantes, siendo los haces de fibras capaces de tener un material ligante. Los haces de fibras tienen una forma curva, lo que les da una orientación preferida en la que los haces de fibras quedan fijados dentro de la capa por las fibras ligantes. Sin embargo, el Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 2013/0209724 no describe una preforma. Este documento tampoco describe ni muestra una preforma en la que los haces de fibras estén presentes en una forma curva, correspondiendo la forma curva a la forma tridimensional de la preforma. Además, en este documento tampoco se describen haces de fibras que contengan del 1 al 10 % en peso de composición de resina con respecto al peso de las fibras.

El Documento de Patente de Europa de Número EP 3 446 864 describe un material de relleno de huecos que comprende fibras de carbono. Las fibras de carbono se dispersan aleatoriamente por todo el material de relleno de huecos de manera que las fibras se orientan en múltiples direcciones [0011]. En este documento no se describe una preforma con haces de fibras alineados en una dirección preferida. En el proceso de fabricación de materiales de relleno para huecos según el documento EP 3446864 se mezclan una resina y las fibras de carbono, por ejemplo, a través de una extrusora [0030]. Por lo tanto, en este documento tampoco se describe una concentración de resina en el intervalo del 1 al 10 % en peso con respecto al peso de las fibras.

En el Documento de Patente de los EE.UU. de Número US 5.650.229 se describe una preforma de relleno en la que los haces de fibras se alinean dentro de una cavidad y un dispositivo de tapado presiona los haces de fibras dentro de la cavidad. Este documento no describe haces de fibras curvas. Como se ve en las Figuras 4b, 4c y 5b, las fibras no están curvas dentro del relleno.

Los haces de fibras de refuerzo en la preforma de relleno en cuña tienen inventivamente un contenido de un primer componente de resina en el intervalo del 1 al 10 % en peso, preferiblemente del 3 al 5 % en peso, en relación con la proporción de las fibras. Dentro de la preforma de relleno en cuña, la primera composición de resina se distribuye homogéneamente. De este modo, se proporciona una estabilidad suficiente a los haces de fibras de refuerzo y se evita una desintegración en los filamentos individuales. Al mismo tiempo, el uso de las aplicaciones de resina según la invención garantiza que los haces de fibras de refuerzo se adhieran entre sí durante la formación de la preforma de relleno en cuña y de este modo la preforma de relleno en cuña alcance una estabilidad suficiente para una manipulación adicional. En una realización preferida de la invención, la primera composición de resina es un material ligante térmicamente activable, por ejemplo, un termoplástico. Sin embargo, preferiblemente el material ligante se basa en resinas epoxídicas, en donde el material ligante se puede fundir de forma múltiple y se puede convertir a un estado fijo enfriándolo a temperatura ambiente. Las composiciones de resina de este tipo, o las fibras de refuerzo que tienen estos tipos de composiciones de resina, se describen, por ejemplo, en el Documento de Patente de Número WO 2005/095080. El Documento de Patente de Número WO 98/22644 también describe estos tipos de composiciones de resina adecuadas como ligantes. Con respecto a los haces de fibras de refuerzo que comprenden una primera composición de resina, se hace referencia a la Solicitud de Documento de Patente europea de Número EP 2736691 A1, especialmente la descripción de la composición de la resina en las páginas 6 a 15 para la primera composición de resina según la presente descripción.

La pre-impregnación de los haces de fibras de refuerzo con la primera composición de resina permite una colocación compacta y estable de estos haces de fibras de refuerzo durante la producción de la preforma de relleno en cuña.

Preferiblemente, las fibras de refuerzo de los haces de fibras de refuerzo son fibras de carbono. En una realización preferida, cada haz de fibras de refuerzo tiene de 500 a 24.000 filamentos de fibras de refuerzo. Para lograr la distribución más homogénea de los haces de fibras de refuerzo en la preforma de relleno en cuña, el número de filamentos de fibras de refuerzo en los haces de fibras de refuerzo se encuentra de forma especialmente preferente en el intervalo de 500 a 6.000 y de forma especialmente preferente en el intervalo de 1.000 a 3.000. Para lograr altas proporciones de volumen de fibra en la preforma de relleno en cuña, también ha demostrado ser ventajoso que la preforma de relleno en cuña tenga una pluralidad de grupos de haces de fibras de refuerzo con diferentes números de filamentos de fibras de refuerzo, porque esto permite la realización de altas densidades de empaque de los haces en la preforma de relleno en cuña. Por ejemplo, se pueden combinar haces de fibras de refuerzo con 3.000, 6.000 y 12.000 filamentos de fibras de refuerzo.

Preferiblemente, los haces de fibras se distribuyen homogéneamente sobre la preforma de relleno en cuña. El término "distribuidas homogéneamente" significa que la cantidad de haces de fibras es aproximadamente la misma en cada parte de la preforma de relleno en cuña. “Aproximadamente” significa que se incluye una variación inferior al 5 %. La cantidad de haces de fibras especialmente puede variar en la parte del vértice de la preforma de relleno en cuña.

En una realización preferida, los haces de fibras de refuerzo curvas se orientan isotrópicamente en las direcciones paralelas al ángulo de apertura de la preforma de relleno en cuña. Así, por "isotópicamente'' se entiende que, mientras exista una orientación anisotrópica de las fibras dentro de los haces de fibras de refuerzo individuales, los haces en su totalidad no mostrarán una orientación preferida. Los haces de fibras de refuerzo se rocían o vierten en el molde, siendo el vértice del molde el punto más distante desde la abertura de llenado del molde.

Se debe entender que al menos el 60 % de los haces de fibras de refuerzo curvas tienen un ángulo de apertura con casi la misma dirección que el ángulo de apertura del relleno en cuña. El término "casi iguales" significa que los valores difieren en menos de 30°, preferiblemente en menos de 20°. Además, al menos el 60 % de los haces de fibras de refuerzo curvas tienen un ángulo de apertura relacionado con el ángulo de apertura del relleno de cuña. Esto significa que el valor del ángulo de apertura de los haces de fibras de refuerzo curvas difiere del valor del ángulo de apertura de la preforma de relleno en cuña en menos de 5°, preferiblemente en menos de 2°.

En otra realización, los haces de fibras de refuerzo están orientados en una cierta dirección de la preforma de relleno en cuña. Por ejemplo, al menos el 40 %, más preferentemente al menos el 60 % y lo más preferentemente al menos el 70% de la cantidad total de los haces de fibras de refuerzo se orientan en el molde en forma de cuña de manera que la dirección de las fibras de los haces de fibras es casi perpendicular al ángulo de apertura del molde en forma de cuña.

Preferiblemente, el ancho de los haces de fibras (haces de fibras de refuerzo) varía en el intervalo de 0,5 a 10 mm. "Variación" significa que dentro del intervalo mencionado son posibles todos los anchos, por lo que ningún ancho está más presente que otros anchos. Debido a la variación del ancho y a la distribución estadística, los haces de fibras pueden llenar muy bien la preforma para construir muy bien la preforma de relleno en cuña.

En una realización más particularmente preferida de la preforma de relleno en cuña, los haces de fibras de refuerzo dispuestos dentro de la preforma de relleno en cuña tienen diferentes longitudes y/o diferentes anchos y/o diferentes números de filamentos de fibras de refuerzo. Esto conduce a proporciones del volumen de fibras especialmente altos en la preforma de relleno en cuña (y por lo tanto también en el material compuesto que contiene el relleno). Según la invención, la preforma de relleno en cuña tiene en toda su extensión, es decir, en cada punto de su extensión, una proporción de fibras de refuerzo de al menos el 35 % en volumen, preferiblemente una proporción de fibras de refuerzo de al menos el 40 % en volumen, y particularmente preferiblemente del 45 % en volumen. Es especialmente ventajoso que la proporción de fibras de refuerzo ascienda al menos al 50 % en volumen, ya que esto conduce a un componente estructural robusto. Sin embargo, si se necesita un componente de estructura de peso ligero, también son posibles rellenos con haces de fibras de refuerzo de menos del 35 % en volumen. Debido a las posibilidades de variación del ancho y del largo de los haces de fibras y del número de filamentos, la cantidad de fibras dentro del relleno es ajustable.

La proporción de fibras de refuerzo en la preforma de relleno en cuña se puede determinar siguiendo la norma DIN EN 2564:1998. Para este propósito, la preforma de relleno en cuña se impregna según los métodos habituales con una resina epoxi tal como HexFlow RTM 6 (Hexcel) y se cura en un material compuesto. Los cuerpos de prueba se cortan a partir del material compuesto curado, a partir del cual se determinan la masa y la densidad según la norma DIN EN 2564:1998, así como, después del tratamiento con ácido sulfúrico concentrado para separar la resina matriz, la masa de las fibras contenidas en los cuerpos de prueba. Según las disposiciones de la norma DIN EN 2564:1998, se puede determinar así la proporción de la masa de las fibras y, como resultado, la proporción del volumen de las fibras o la proporción de las fibras de refuerzo. Este método también se puede usar para determinar la proporción del volumen de las fibras para el material compuesto.

En una realización preferida, la cantidad total de resina en toda la preforma de relleno en cuña es inferior al 10 % en peso con respecto al peso total de las fibras de la preforma de relleno en cuña. Se prefiere que la resina en el relleno de cuña esté presente solo en forma de la primera composición de resina de los haces de fibras. No hay más resina presente dentro de toda la preforma de relleno en cuña. Debido a la menor cantidad de resina, la preforma de relleno en cuña es ligera. Sin embargo, la cantidad de resina dentro de la preforma de relleno en cuña es suficiente para mantener el relleno en la forma deseada y retener la forma curva de los haces de fibras.

La preforma de relleno en cuña tiene preferiblemente una masa constante por unidad de área. Incluso si el espesor de la preforma de relleno en cuña se puede ajustar de forma variable durante el proceso de fabricación del material compuesto de refuerzo, la masa por unidad sigue siendo constante.

Preferiblemente, se dispone una capa textil en al menos una superficie de la preforma de relleno en cuña o como una funda alrededor de la preforma de relleno en cuña. La capa textil es preferiblemente una capa tejida o UD hecha de fibras de carbono. La capa textil se reviste preferentemente con un material de matriz, por lo que el material de matriz de la capa textil no forma parte de la cantidad total del material de matriz de la preforma de relleno en cuña.

En otra realización, la preforma de relleno en cuña se separa parcial o completamente en partes y se dispone sobre una capa textil. Preferiblemente, la disposición se logra mediante una unión adhesiva entre la preforma de relleno en cuña y la capa textil. La capa textil para esta realización es preferiblemente una capa textil flexible. Flexible significa que la capa textil se puede disponer fácilmente en forma curva.

La capa textil flexible es preferiblemente una capa tejida, no tejida o UD o la capa textil flexible es una composición multicapa que comprende una combinación de las capas mencionadas. Debido a la preforma de relleno en cuña parcial o completamente separada sobre una capa textil flexible, la preforma de relleno en cuña también se adapta fácilmente a formas curvas (rellenos curvos en otras preformas).

En una realización, la preforma de relleno en cuña tiene una cara de extremo en forma de trapecio. Esto significa que las dos superficies de extremo de la forma de cuña tienen forma de trapecio. El ángulo de apertura a' de los haces de fibras curvas se coloca en una dirección similar y se relaciona con un ángulo de apertura a de la preforma de relleno. El ángulo de apertura a de la preforma de relleno en cuña con caras frontales trapezoidales resulta de la extensión imaginaria de las dos áreas de flanco para una forma de cuña (ver Figura 5).

Otro objeto de la presente invención es un material compuesto de fibras que comprende una preforma de relleno en cuña según la disposición anterior. El material compuesto de fibras es preferentemente un material compuesto de fibras de refuerzo.

Otro objeto de la presente invención es un método para producir la preforma de relleno en cuña. Para producir la preforma de relleno en cuña, los haces de fibras de refuerzo que consisten en filamentos de fibras de refuerzo, donde los filamentos están dirigidos paralelos entre sí dentro del haz de fibras y que comprenden una primera composición de resina en el intervalo del 1 al 10 % en peso con respecto al peso de la fibra, se distribuyen en un molde en forma de cuña. Los haces de fibras antes mencionados se rocían preferiblemente en el molde - a este respecto, se usa el aparato según el Documento de Patente Europea de Número EP 2727694 y el Documento de Patente Europea de Número EP 2727693. El método y el aparato de las posiciones de las patentes se usan preferentemente sin un mecanismo de corte longitudinal. Sin embargo, también es posible verter los haces de fibras en el molde en forma de cuña. Para fabricar la preforma de relleno en cuña, al molde se aplican una fuerza y una energía térmica. Debido a la energía térmica, la primera composición de resina se funde y se vuelve pegajosa. El molde en forma de cuña comprende dos flancos y entre ellos un ángulo de apertura del molde p. Además, el molde en forma de cuña comprende dos caras de los extremos, por lo que el área superficial de cada área de los flancos es mayor que el área superficial de cada área de la cara de los extremos. La fuerza aplicada actúa solo en al menos un área de flanco. Debido a esta fuerza, los haces de fibras se presionan en una forma curva y se mantienen de forma reversible en esta forma a través de la primera composición de resina pegajosa. Al menos el 60 %, preferentemente al menos el 70 % de la cantidad total de los haces de fibras de refuerzo se prensan en forma curva. "Forma curva" significa que los haces de fibras curvas tienen un punto de giro mínimo (vértice) en el que los extremos de las fibras forman flancos. Los flancos de los haces de fibras curvas crean un ángulo de apertura de menos de 120°, preferiblemente menos de 100°, más preferiblemente menos de 90° y lo más preferiblemente menos de 45°. Los haces de fibras curvas se disponen dentro del molde en forma de cuña de tal manera que el punto de giro mínimo (vértice) se dirige al punto de giro mínimo (vértice) del molde. La fuerza se aplica al molde de tal manera que los flancos del molde se presionan entre sí. Posteriormente, la primera composición de resina se enfría y la forma curva de los haces de fibras de refuerzo se fija reversiblemente en la preforma de relleno en cuña.

Debido al método de producción, los haces de fibras curvas obtienen una carga inicial similar a la tensión de un resorte. Si la preforma de relleno en cuña se vuelve a calentar, la primera composición de resina se funde de nuevo y los haces de fibras curvas se vuelven flexibles de nuevo. Los haces de fibras curvas tienden a relajarse y tratan de volver a una forma alargada. Este efecto se usa por el método para producir un material compuesto de fibras de refuerzo que comprende la preforma de relleno en cuña. El ángulo de apertura p del molde es igual al ángulo de apertura a de la preforma de relleno en cuña. Esto significa que el valor de los ángulos de apertura a y p son aproximadamente iguales y también es aproximadamente igual la dirección de la apertura.

Para el método para producir el compuesto de fibras de refuerzo, la preforma de relleno en cuña se dispone dentro de otra preforma de fibras dentro de otro molde. Se aplica una segunda composición de resina (caliente) al molde adicional y debido al calor (por ejemplo, de la segunda composición de resina o debido al calor del molde adicional) se calienta la primera composición de resina y los haces de fibras curvas se vuelven flexibles y la apertura aumenta el ángulo de los haces de fibras de refuerzo curvas. Debido a este efecto, el espesor de la preforma de relleno en cuña aumentará en partes de la preforma de relleno en cuña en las que aumenta el ángulo de apertura de los haces de fibras curvas. Este proceso está influenciado por la forma interior o por las cavidades de la composición de fibras de refuerzo en las que se dispone la preforma de relleno en cuña. Se debe entender que el espesor de la preforma de relleno en cuña aumenta hasta que la preforma de relleno en cuña está en contacto físico directo con el material compuesto de fibras de refuerzo. Por lo tanto, la variación de cavidad indeseable o deseable del material compuesto de fibras de refuerzo se puede compensar a través de la preforma de relleno en cuña.

Preferiblemente para al menos el 20 %, más preferiblemente para al menos el 30 % y más preferiblemente para al menos el 60 % de los haces de fibras curvas, el ángulo de apertura aumenta debido a la aplicación de la segunda composición de resina. Preferiblemente, el ángulo de apertura de los haces de fibras curvas aumenta al menos 5°, más preferiblemente al menos 10° y más preferiblemente al menos 20° en comparación con el ángulo de apertura antes de que la preforma de relleno en cuña se disponga dentro de la composición de fibras de refuerzo o el molde adicional.

En una realización preferida, la preforma de relleno en cuña aplicada para producir el compuesto de fibras de refuerzo tiene un gradiente de espesor constante y la preforma de fibras adicionales tiene al menos una cavidad con una variación de espesor.

Los métodos posibles para la infusión o inyección de la composición de resina adicional en este caso son el llamado método de moldeo líquido (LM, por sus siglas en inglés), o métodos relacionados como el moldeo por transferencia de resina (RTM, por sus siglas en inglés), el moldeo por transferencia de resina asistido por vacío (VARTM, por sus siglas en inglés), la infusión de película de resina (RFI, por sus siglas en ingles), la infusión de resina líquida (LRI, por sus siglas en inglés) o mecanizado flexible de infusión de resina (RIFT).

La invención se describe mediante Figuras.

La Figura 1 muestra esquemáticamente un método para producir una preforma de relleno en cuña.

La Figura 2 muestra esquemáticamente una vista lateral de una preforma de relleno en cuña.

La Figura 3 muestra esquemáticamente una forma de un material compuesto de refuerzo.

La Figura 4 muestra una preforma de relleno en cuña.

La Figura 5 muestra esquemáticamente dos realizaciones para una preforma de relleno de cuña.

La Figura 6 muestra esquemáticamente una preforma de relleno en cuña en forma curva.

En la Figura 1 se muestra esquemáticamente un método para producir la preforma de relleno en cuña 1 (no mostrada). En el paso A, los haces de fibras de refuerzo 2 se rocían en un molde en forma de cuña 3. Los haces de fibras 2 se distribuyen homogéneamente en el molde en forma de cuña 3. En este paso del proceso, los haces de fibras casi no curvos 2' (no mostrados) se representan dentro del molde en forma de cuña 3.

En un paso B del proceso, se cierra el molde 1 en forma de cuña y se aplica energía térmica 4 al molde en forma de cuña 3 y, de ese modo, a los haces de fibras 2 distribuidos. Debido a la energía térmica 4, la primera composición de resina de los haces de fibras 2 se funde al menos parcialmente y adquiere un carácter pegajoso.

En un paso C del proceso, se aplica una fuerza 5 al molde en forma de cuña 3 y, por lo tanto, a los haces de fibras 2. La fuerza 5 actúa sobre un flanco 8 del molde en forma de cuña 3 y los haces de fibras 2 se prensan en una forma curva dentro del molde en forma de cuña 3. Debido a la primera composición de resina al menos parcialmente fundida, la forma curva de los haces de fibras 2 se fija de manera reversible dentro del molde 3 en forma de cuña (y por lo tanto dentro de la preforma de relleno en cuña). Se crean haces de fibras de refuerzo curvas. En este ejemplo no se usa ninguna otra composición de resina para producir la preforma de relleno en cuña 1. La fuerza 5 también puede actuar sobre los haces de fibras 2 a través de ambos flancos 8 y 9 simultáneamente.

En la Figura 2 se muestra una preforma de relleno en cuña 1 en una vista lateral. En la vista lateral se puede ver que la preforma de relleno en cuña 1 tiene un vértice 7, dos flancos 8', 9' y un ángulo de apertura a. Dentro de la preforma de relleno en cuña 1, los haces de fibras se disponen y fijan de forma reversible en una forma curva (haces de fibras curvas 2'). Los haces de fibras curvas 2' tienen un vértice, un primer y segundo flanco 8", 9" y un ángulo de apertura a'. El vértice del haz de las fibras curvas 2' es paralelo al vértice 7 de la preforma de relleno en cuña 1. Además, el ángulo de apertura a de la preforma de relleno en cuña 1 está abierto en la misma dirección que el ángulo de apertura a' de los haces de fibras curvas 2'.

En la realización de la Figura 2, la preforma de relleno en cuña 1 tiene una capa textil, por ejemplo, una capa de fibras 13, como una cubierta sobre el lado exterior de la preforma de relleno en cuña 1. Debido a la capa de fibras 13, es más fácil la manipulación de la preforma de relleno en cuña 1.

En la Figura 3 se muestra un ejemplo para una forma de material compuesto de fibras de refuerzo. La forma muestra una cavidad 12 con variaciones diferentes de espesor. Una variación de espesor se puede rellenar con la preforma de relleno en cuña 1 sin cambiar la masa por unidad de la preforma de relleno en cuña 1. Una parte de la cavidad 14 queda vacía después de que la preforma de relleno en cuña 1 se introduzca dentro de la cavidad 12. Después de que se caliente el material compuesto, también parte de la cavidad 14 se llena con el material de la preforma de relleno en cuña.

En la Figura 4 se muestra una preforma de relleno en cuña 1. En el lado superior 15 de la preforma de relleno en cuña 1, los haces de fibras de refuerzo 2 están orientados de forma aleatoria (isotrópicamente), por lo que la forma de los haces (los filamentos son paralelos entre sí dentro del haz) sigue existiendo en la preforma de relleno en cuña 1.

En la Figura 5 se muestran dos realizaciones para un molde en forma de cuña 3 y una preforma de relleno en cuña 1 obtenida. En la parte superior de la Figura 5 se muestra un molde en forma de cuña 3 con una cara de extremo triangular 11 y un ángulo de apertura p. El ángulo de apertura p corresponde al ángulo de apertura a de la preforma de relleno en cuña 1. Esto significa que el valor del ángulo de apertura a es aproximadamente igual al valor del ángulo de apertura p. Además, la dirección del ángulo de apertura a es aproximadamente igual a la dirección de apertura del ángulo de apertura p. En la parte inferior de la Figura 5 se muestra un molde en forma de cuña 3 con una cara de extremo en forma de trapecio 11. El ángulo de apertura p se crea por una extensión imaginaria de los flancos 8 y 9 del molde en forma de cuña 3. Además, la preforma de relleno en cuña 1 obtenida por este molde en forma de cuña 3 comprende una cara de extremo triangular.

En la Figura 6, una preforma de relleno en cuña 1 tiene una capa textil flexible adicional 13 (por ejemplo, un tejido que no se arruga) en la parte posterior de la preforma de relleno en cuña 1. La preforma de relleno en cuña 1 se puede separar parcial o completamente en partes, por lo que la capa textil flexible 13 mantiene unidas las piezas (por ejemplo, pegando las piezas sobre la capa textil flexible 13). Por lo tanto, la capa textil flexible 13 no se separa. Debido a la separación, la preforma de relleno en cuña 1 se puede adaptar a otras preformas curvas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. La preforma de relleno en cuña (1) que comprende haces de fibras de refuerzo (2) que consisten en filamentos de fibras de refuerzo, en donde los filamentos están dirigidos paralelos entre sí dentro del haz de fibras de refuerzo (2), en donde el haz de fibras de refuerzo (2) contiene una primera composición de resina en una concentración en el intervalo del 1 al 10 % en peso con respecto al peso de las fibras, caracterizado por que los haces de fibras de refuerzo (2) tienen una longitud en el intervalo de 2 a 20 mm y al menos el 60 % de los haces de fibras de refuerzo (2) se fijan reversiblemente en una forma curva dentro de la preforma de relleno en cuña (1), por lo que los otros flancos (8', 9') de los haces de fibras de refuerzo curvas (2') crean un ángulo de apertura adicional (a') de menos de 120° y el ángulo de apertura adicional (a') de los haces de fibras de refuerzo curvas (2') se coloca en una dirección similar y se relaciona con un ángulo de apertura (a) de la preforma de relleno en cuña (1).

2. La preforma de relleno en cuña (1) según la reivindicación 1, en donde las fibras de refuerzo de los haces de fibras de refuerzo (2) son fibras de carbono.

3. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde cada haz de fibras de refuerzo (2) tiene de 500 a 24.000 filamentos de fibras de refuerzo.

4. La preforma de relleno en cuña (1), según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los haces de fibras de refuerzo (2) se distribuyen homogéneamente sobre la preforma de relleno en cuña (1).

5. La preforma de relleno en cuña, según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde los haces de fibras de refuerzo curvas (2) están orientados anisotrópicamente en la dirección paralela al ángulo de apertura de la preforma de relleno en cuña (1).

6. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde el ancho de los haces de fibras de refuerzo (2) varía en el intervalo de 0,5 a 10 mm.

7. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad total de resina dentro de toda la preforma de relleno en cuña (1) es inferior al 10 % en peso en relación con el peso total de las fibras de la preforma de relleno en cuña (1).

8. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la preforma de relleno en cuña (1) tiene en al menos un lado de superficie una capa textil (13) o la preforma de relleno en cuña (1) está cubierta por al menos una capa textil (13).

9. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la preforma de relleno en cuña (1) está parcial o totalmente separada en partes y dispuesta sobre una capa textil flexible (13).

10. La preforma de relleno en cuña (1) según la reivindicación 9, en donde la capa textil flexible (13) es una capa de fibra tejida, no tejida o unidireccional.

11. La preforma de relleno en cuña (1) según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en donde la preforma de relleno en cuña (1) tiene una masa constante por unidad de superficie.

12. El material compuesto de fibra que comprende una preforma de relleno en cuña (1) según la reivindicación 1, por lo que la preforma de relleno en cuña (1) se adapta a las cavidades variables del material compuesto.

13. El método para producir una preforma de relleno en cuña (1) según la reivindicación 1, en donde haces de fibras de refuerzo (2) que comprenden una primera composición de resina en una concentración en el intervalo del 1 al 10 % en peso con respecto al peso de la fibra, se llenan en un molde en forma de cuña (10), por lo que el molde en forma de cuña (10) comprende dos flancos (8, 9) y entre un ángulo de apertura del molde (p) y dos caras de extremos (11), por lo que cada área superficial de los flancos (8 ,9) es más grande que cada área superficial de las caras de extremos (11), por lo que los filamentos de las fibras de los haces de fibras de refuerzo (2) están dirigidos paralelos entre sí dentro de cada haz de fibras de refuerzo (2), caracterizado por que se aplica una fuerza (5) y una energía térmica (4) a los haces de fibras de refuerzo (2) en el molde en forma de cuña (10), por lo que la fuerza (5) actúa solo en al menos uno de los flancos (8, 9) del molde en forma de cuña (10) y debido a la fuerza (5) al menos el 60 % de los haces de fibras de refuerzo (2) se curva y los otros flancos (8', 9') de los haces de fibras de refuerzo curvas (2') crean un ángulo de apertura adicional (a') de menos de 120° y el ángulo de apertura adicional (a') de los haces de fibras de refuerzo curvas (2') se coloca en una dirección similar y se relaciona con un ángulo de apertura del molde (p) del molde en forma de cuña (10), por lo que la forma curva de los haces de fibras de refuerzo (2') se fija de forma reversible debido a la fusión parcial de la primera composición de resina por la energía térmica (4).

14. El método para producir un material compuesto de fibras de refuerzo, por el que se usa una preforma de relleno en cuña (1) fabricada según la reivindicación 13, por el que la preforma de relleno en cuña (1) se dispone dentro de otra preforma de fibras, por lo que ambas preformas se colocan en otro molde y se aplica una segunda composición de resina en el molde adicional, por lo que los ángulos de apertura (a') de al menos el 20 % de los haces de fibras de refuerzo curvas (2') aumentan al menos 5° y se fijan en esta posición después de aplicar la segunda composición de resina.

15. El método para producir un compuesto de fibras de refuerzo según la reivindicación 14, por el que la preforma de relleno en cuña (1) tiene un gradiente de espesor constante y la otra preforma de fibras tiene cavidades con variaciones de espesor.