ES2954328T3

ES2954328T3 - Plantilla de moldeo de materiales compuestos y método de moldeo de materiales compuestos

Info

Publication number: ES2954328T3
Application number: ES18837979T
Authority: ES
Inventors: Tamotsu Osada
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2017-07-25
Filing date: 2018-04-02
Publication date: 2023-11-21
Anticipated expiration: 2038-04-02
Also published as: JP6774571B2; WO2019021537A1; CN110891752A; EP3659774A1; JPWO2019021537A1; EP3659774A4; EP3659774B1; US11701797B2; US20200156332A1

Abstract

Una plantilla de moldeo de material compuesto 3 según una realización permite moldear fácilmente una estructura de material compuesto O (O1, O2) que tiene una estructura hueca, y se utiliza con la introducción de aire. La plantilla de moldeo de material compuesto 3 comprende: un cuerpo cilíndrico 5 que tiene flexibilidad; y al menos un cuerpo en forma de placa 6 (6A, 6B) que es un cuerpo rígido que refuerza parcialmente la resistencia del cuerpo cilíndrico 5. Además, un método de moldeo de material compuesto según una realización permite una estructura de material compuesto O(O1 , O2) que tiene una estructura hueca para ser moldeada fácilmente, y es un método para fabricar una estructura de material compuesto O (O1, O2) usando la plantilla de moldeo de material compuesto 3 anterior. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Plantilla de moldeo de materiales compuestos y método de moldeo de materiales compuestos

CAMPO TÉCNICO

Las realizaciones aquí descritas se refieren generalmente a una plantilla de moldeo de material compuesto y a un método de moldeo de material compuesto.

ANTECEDENTES

Convencionalmente, un material compuesto, como el GFRP (Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio) o el CFRP (Plástico Reforzado con Fibra de Carbono), que es una resina reforzada con fibras, se ha utilizado como material de un objeto estructural, como un objeto estructural aeronáutico.

Se conocen dos métodos para moldear un material compuesto. Un método se realiza laminando preimpregnados consistentes en láminas de fibra impregnadas con una resina termoendurecible no curada, formando el cuerpo laminado de los preimpregnados en una forma para ser moldeada, y el posterior curado térmico del cuerpo laminado de los preimpregnados con vacío. Los preimpregnados se calientan y curan mediante un horno o un aparato de autoclave.

El proceso de dar forma a los preimpregnados se denomina conformado para distinguirlo del moldeo de un material compuesto mediante curado térmico. Mientras tanto, el otro método es un método RTM (Moldeo por Transferencia de Resina) según el cual las láminas de fibra previamente laminadas de acuerdo con la forma de un material compuesto que se va a moldear se impregnan con una resina termoendurecible mediante vacío y, posteriormente, la resina termoendurecible se calienta y se cura.

Se han ideado diversas plantillas, como un molde rígido y una bolsa tipo vejiga, para laminar y dar forma a preimpregnados y fibras. Como ejemplo concreto, con el fin de moldear un alma de un larguero incluido en una estructura de ala de una aeronave, compuesta por un panel y largueros unidos a los paneles, se ha propuesto una plantilla para mantener una forma, compuesta por placas hechas de GFRP y acopladas entre sí a través de una lámina de goma de silicona de modo que pueda realizarse el vacío (por ejemplo, consúltese la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa JP 1991-268911 A ).

Mientras tanto, se ha propuesto una bolsa de vacío compuesta por un diafragma flexible y un marco rígido encerrado en el diafragma flexible de manera que se pueda utilizar repetidamente (por ejemplo, consulte la publicación de solicitud de patente japonesa JP 2013-078937 A ).

Por otro lado, como método de moldeo de un armazón de material compuesto utilizado como parte de una aeronave o similar, también se ha propuesto un método RTM que utiliza un núcleo tubular hecho de una resina sintética flexible, tal como un caucho, además de un molde exterior metálico y un molde interior hecho de una resina sintética o un caucho (por ejemplo, consulte la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa JP 2001-150465 A ).

Una estructura de ala y una estructura de fuselaje de una aeronave están compuestas a menudo de un material compuesto que tiene una estructura en la que se han fijado miembros de refuerzo alargados a un panel. Ejemplos de un miembro de refuerzo de un panel incluyen una nervadura y un larguerillo además de un larguero.

En los últimos años, una estructura de material compuesto formada por un panel y miembros de refuerzo fijados al panel se produce mediante co-curado, en lugar de curado térmico de las partes respectivas, con el fin de reducir el aumento del coste de fabricación y el tiempo de fabricación debido al ensamblaje de las partes. El co-curado es un método de moldeo que calienta y cura simultáneamente los miembros de refuerzo y un panel.

Cuando una estructura de material compuesto formada por un panel y miembros de refuerzo fijados al panel se moldea mediante co-curado, se producen respectivamente un cuerpo laminado de preimpregnados para cada miembro de refuerzo y un cuerpo laminado de preimpregnados para el panel. A continuación, los cuerpos laminados de los preimpregnados se ensamblan y, posteriormente, los cuerpos laminados ensamblados de los preimpregnados se calientan y se curan.

De este modo, se puede producir la estructura de material compuesto. Alternativamente, se puede producir un cuerpo laminado integrado de preimpregnados que tenga un panel y miembros de refuerzo formados en el panel, y posteriormente, el cuerpo laminado integrado de los preimpregnados se calienta y se cura.

Cuando un miembro de refuerzo fijado a un panel tiene una sección transversal en forma de sombrero, la estructura del material compuesto es hueca. Por lo tanto, es necesario dar forma a las fibras, impregnadas con una resina no curada, en una estructura hueca. Por lo tanto, se han utilizado varias plantillas de conformado para dar forma a las fibras, impregnadas con una resina no curada, en una estructura hueca, y también realizar el posterior curado térmico con vacío.

Los métodos convencionales para moldear una estructura de material compuesto formada por un panel y un miembro de refuerzo, cuya sección transversal tiene forma de sombrero, unido al panel se clasifican generalmente en un método de plantilla OML (línea de molde exterior) y un método de plantilla IML (línea de molde interior). El método de plantilla OML se realiza disponiendo un molde rígido en una superficie de un panel en la que no se coloca el miembro de refuerzo, es decir, el lado OML del panel, mientras que se embolsa la otra superficie del panel en la que se coloca el miembro de refuerzo, es decir, el lado IML del panel, para aplicar la presión atmosférica.

Por el contrario, el método de plantilla IML se realiza disponiendo un molde rígido en el lado IML de un panel mientras se embolsa el lado OML del panel para aplicar la presión atmosférica.

Como ejemplo específico de método para moldear una estructura hueca de material compuesto según el método de plantilla IML, se conoce un método de colocación de una bolsa tipo vejiga entre una resina para un panel y una resina para un miembro de refuerzo, es decir, dentro del miembro de refuerzo (por ejemplo, consúltese la publicación de solicitud de patente japonesa JP 2011-062846 A ).

Una bolsa tipo vejiga está hecha de elastómero, y es una especie de mandril inflable en el que se inyecta aire para ser utilizado. Incluso con el método de plantilla IML, es necesario colocar una placa rígida en el lado OML de un panel antes de embolsarlo para garantizar la precisión.

Mientras tanto, como ejemplo específico de método para moldear una estructura hueca de material compuesto según el método de plantilla OML, existe un método para colocar un mandril sólido que sirve como plantilla de núcleo entre una resina para un panel y una resina para un miembro de refuerzo, es decir, dentro del miembro de refuerzo (por ejemplo, consulte la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa JP 2010-510111 A ).

Además, se propone un método de plantilla OML para colocar un miembro interior hueco, hecho de una resina termoendurecible, dentro de un miembro de refuerzo e integrar el miembro interior con el miembro de refuerzo mediante curado térmico (por ejemplo, consulte la Publicación de Solicitud de Patente Japonesa JP 2003-039566 A ).

Sin embargo, el método de plantilla IML requiere un molde correspondiente a una forma de un miembro de refuerzo. Por lo tanto, existe el problema de que es necesario producir un molde que tenga una estructura complicada. Además, los preimpregnados para un panel tienen que laminarse en una bolsa tipo vejiga. Por lo tanto, puede resultar difícil mantener un panel plano.

En otras palabras, es necesario diseñar la elasticidad y la resistencia de una bolsa tipo vejiga para que la bolsa tipo vejiga pueda soportar un cuerpo laminado de preimpregnados para un panel. Además, dado que una resina no curada se coloca entre un molde rígido superior y un molde rígido inferior, existe el problema de que se aplica una presión no uniforme a la resina no curada incluso cuando se aplica la presión atmosférica.

Mientras tanto, en el caso del método de plantilla OML en el que un mandril como plantilla central se coloca dentro de un miembro de refuerzo, es necesario extraer el mandril rígido después de curar un material compuesto. Por lo tanto, la forma de un material compuesto se limita a una forma tal que pueda extraerse un mandril. Además, el peso de un mandril también está restringido a un peso tal que el mandril pueda extraerse. En particular, cuando se coloca un mandril que tiene un peso grande, sacar el mandril requiere tiempo de trabajo y mano de obra.

Por otro lado, el método de plantilla OML, según el cual un miembro interior hueco se dispone dentro de un miembro de refuerzo y se integra con el miembro de refuerzo, requiere colocar una placa de capó, que es un molde rígido, fuera del miembro de refuerzo.

Incluso si una bolsa tipo vejiga se coloca dentro de un miembro del refuerzo en vez de colocar un miembro interno hueco, la bolsa tipo vejiga se deforma de una forma ideal durante el curado termal de un material compuesto puesto que la bolsa tipo vejiga sí mismo no tiene una función para guardar una forma. Por lo tanto, también en el caso de colocar una bolsa tipo vejiga dentro de un miembro de refuerzo, es necesario colocar una placa de cubierta, que es un molde rígido, fuera del miembro de refuerzo.

Como resultado, existe el problema de que no sólo se complica la configuración de las plantillas, sino que también se aplica una presión no uniforme a una resina no curada, incluso cuando se aplica la presión atmosférica, ya que la resina no curada se coloca entre un molde rígido superior y un molde rígido inferior, de forma similar al método de plantilla IML.

En consecuencia, un objeto de la presente invención es hacer posible moldear fácilmente una estructura de material compuesto que tenga una estructura hueca.

El documento " MUSCH G ET AL: "Tooling with reinforced elastomeric materials”, COMPOSITES MANUFACTURING, BUTTERWORTH SCIENTIFIC, GUILDFORD, SURREY, GB, vol. 3, no. 2, 1 de enero de 1992 (1992-01-01), páginas 101 111 ,ISSN: 0956-7143, DOI: 10.1016/0956-7143(92)90122-B " divulga una plantilla del moldeado del material compuesto y su uso en la fabricación compuesta, dicha plantilla del moldeado del material compuesto que comprende: un tubo que tiene flexibilidad; y por lo menos una placa rígida que refuerza fuerza del tubo parcialmente, en donde el tubo es usable en un estado donde el aire se introduce dentro del tubo.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

En general, según una realización, una plantilla de moldeo de material compuesto incluye un tubo y al menos una placa rígida. El tubo tiene flexibilidad. La al menos una placa rígida refuerza parcialmente la resistencia del tubo. El tubo se utiliza en un estado en el que se introduce aire en su interior.

Además, según una realización, un método de moldeo de material compuesto incluye el uso de la plantilla de moldeo de material compuesto mencionada anteriormente para producir una estructura de material compuesto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

En los dibujos adjuntos:

FIG. 1 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una unidad de plantilla de moldeo que incluye una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la primera realización de la presente invención;

FIG. 2 es una vista en perspectiva que muestra una estructura de la parte final de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 mostrada en la FIG. 1;

FIG. 3 es una vista en sección longitudinal para explicar un método de sellado de la parte final de la bolsa tipo vejiga reforzada mostrada en la FIG. 1;

FIG. 4 es una vista en sección transversal que muestra un ejemplo de un larguerillo corrugado y un panel, al que está unido el larguerillo corrugado, que componen una estructura de material compuesto, que puede moldearse utilizando las bolsas tipo vejiga reforzadas mostradas en la FIG. 1 como plantillas de núcleo;

FIG. 5 es una vista en sección transversal que muestra un ejemplo de un panel superior, un panel inferior y larguerillos que acoplan el panel superior al panel inferior, componiendo una estructura de material compuesto, que puede ser moldeada utilizando las bolsas tipo vejiga reforzadas mostradas en la FIG. 1 como plantillas de núcleo; FIG. 6 es un diagrama de flujo que muestra el primer ejemplo de un método para moldear la estructura de material compuesto utilizando la unidad de plantilla de moldeo mostrada en la FIG. 1;

FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra el segundo ejemplo de un método para moldear la estructura de material compuesto utilizando la unidad de plantilla de moldeo mostrada en la FIG. 1;

FIG. 8 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo el método de plantilla OML utilizando un mandril como plantilla central;

FIG. 9 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo el método de plantilla IML utilizando moldes superior e inferior además de una bolsa tipo vejiga normal;

FIG. 10 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo el método de plantilla OML utilizando moldes superior e inferior además de una bolsa tipo vejiga normal;

FIG. 11 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la segunda realización de la presente invención;

FIG. 12 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la tercera realización de la presente invención; y

FIG. 13 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la cuarta realización de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

Una plantilla de moldeo de material compuesto y un método de moldeo de material compuesto según realizaciones de la presente invención se describirán con referencia a los dibujos adjuntos.

Primera realización.

Estructura y función de la plantilla de moldeo de materiales compuestos

La FIG.1 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una unidad de plantilla de moldeo que incluye una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la primera realización de la presente invención.

Una unidad de plantilla de moldeo 1 es una plantilla para moldear una estructura hueca de material compuesto O que tiene una superficie cerrada bidimensional. Específicamente, la unidad de plantilla de moldeo 1 es una plantilla para laminar preimpregnados no curados, cada uno de los cuales consiste en un haz de fibras en forma de lámina impregnado con una resina termoendurecible, dando forma a los preimpregnados laminados, y realiza el curado térmico del cuerpo laminado de los preimpregnados.

Obsérvese que las fibras en forma de lámina pueden impregnarse con la resina termoendurecible una vez laminadas las fibras en forma de lámina. En ese caso, las láminas preimpregnadas laminadas utilizando la unidad de plantilla de moldeo 1 se sustituyen por láminas de fibra.

Un método de moldeo de material compuesto en el que la impregnación con una resina se realiza después de laminar las láminas de fibra se denomina método RTM, como se ha mencionado anteriormente. Un método de impregnación de láminas de fibra con una resina mediante presión de vacío, que es uno de los métodos RTM, se denomina método VaRTM (moldeo por transferencia de resina asistido por vacío).

Alternativamente, la unidad de plantilla de moldeo 1 también puede utilizarse para moldear un material compuesto mediante un método de moldeo híbrido que incluye la laminación de preimpregnados y el método RTM. Bajo un método de moldeo híbrido, las láminas de fibra se laminan sobre un cuerpo laminado de preimpregnados, y posteriormente, las láminas de fibra laminadas se impregnan con una resina. A continuación, la resina se calienta y se cura. Por lo tanto, cuando la unidad de plantilla de moldeo 1 se utiliza para moldear un material compuesto mediante el método de moldeo híbrido, se laminan tanto los preimpregnados como las láminas de fibra.

Como método de curado térmico de un material compuesto, puede adoptarse el método que se desee. Ejemplos típicos de un método de curado térmico de un material compuesto incluyen un método de llevar el material compuesto sin curar a un aparato de moldeo en autoclave y realizar el curado térmico bajo presurización por vacío.

Mientras tanto, también se conocen varios métodos de moldeo OoA (fuera del autoclave) en los que se moldea un material compuesto sin utilizar ningún aparato de moldeo en autoclave. Como ejemplo concreto, se conoce un método para utilizar un horno para el curado térmico de un material compuesto. En consecuencia, la unidad de plantilla de moldeo 1 en la que se ha colocado un material compuesto sin curar y moldeado puede llevarse a un aparato deseado según un método de curado térmico del material compuesto.

Ejemplos típicos de un material de la estructura de material compuesto O incluyen CFRP, que es una resina reforzada con fibras de carbono, y GFRP, que es una resina reforzada con fibras de vidrio. Mientras tanto, los ejemplos de la estructura de material compuesto O que tiene una estructura hueca incluyen la estructura de material compuesto O compuesta por un panel O1 y al menos una estructura alargada O2, que tiene una sección transversal en forma de sombrero, dispuesta sobre el panel O1, como se ejemplifica en la FIG. 1. Una estructura de material compuesto O que tiene tal estructura se utiliza principalmente como una estructura de ala y una estructura de fuselaje de una aeronave. Ejemplos de una estructura alargada O2 que tiene una sección transversal en forma de sombrero incluyen un miembro de refuerzo, tal como una nervadura y un larguerillo, que tiene una forma alargada.

El uso de la unidad de plantilla de moldeo 1 permite el co-curado mediante el cual el miembro de refuerzo y el panel O1 se calientan y curan simultáneamente, así como el laminado de preimpregnados similares a láminas o láminas de fibra para el miembro de refuerzo y el panel O1, y la conformación de una resina no curada para el miembro de refuerzo y el panel O1. Es decir, tras ensamblar el miembro de refuerzo y el panel O1 en estado no curado, el miembro de refuerzo y el panel O1 pueden embolsarse, y simultáneamente calentarse y curarse.

Para ello, la unidad de plantilla de moldeo 1 se compone de un molde 2, una bolsa tipo vejiga reforzada 3 y una película de embolsado 4.

El molde 2 es un molde rígido que soporta el lado OML del panel O1. La superficie del panel O1 en el lado OML no se limita únicamente a un plano, sino que puede ser una superficie curva con una pequeña curvatura. Por lo tanto, la superficie del molde 2 tiene una forma plana aproximada que coincide con una superficie del panel moldeado O1 en el lado OML.

El molde 2 se utiliza para laminar preimpregnados similares a láminas o láminas de fibra para el panel O1, dando forma a una resina no curada para el panel O1 en el lado OML, y soportando el panel O1 durante el curado térmico del panel O1 mientras se mantiene una forma del panel O1 en el lado o Ml Dado que la unidad de plantilla de moldeo 1 soporta el lado OML del panel O1 mediante el molde 2, puede decirse que la unidad de plantilla de moldeo 1 es una unidad de plantilla para el método de plantilla OML.

La bolsa tipo vejiga reforzada 3 es un mandril inflable parcial que se utiliza como plantilla de núcleo introduciendo aire en su interior. Es decir, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se utiliza colocándola dentro de la estructura de material compuesto O, que tiene una estructura hueca. Por lo tanto, la bolsa de aire reforzada 3 en estado inflado tiene una forma que se ajusta al interior de la estructura de material compuesto O que tiene una estructura hueca.

La bolsa tipo vejiga reforzada 3 se compone de un miembro tubular 5 y de al menos un miembro de placa rígida 6. El miembro tubular 5 tiene flexibilidad mientras que cada miembro de placa rígida 6 se ha incrustado por completo en la parte interna del miembro tubular 5 para reforzar la resistencia del miembro tubular 5 parcialmente.

En un ejemplo mostrado en la FIG. 1 , tres miembros de placa 6, orientados en direcciones diferentes entre sí, han sido insertados en el interior del miembro tubular 5 de forma que los espacios entre los miembros de placa 6 están alineados en la dirección perpendicular a la dirección de longitud del miembro tubular 5 .

El miembro tubular 5 está hecho del mismo material que el de la bolsa tipo vejiga convencional. Específicamente, el miembro tubular 5 puede estar hecho de un elastómero. El elastómero es un material polimérico que tiene propiedades elastoméricas. Mientras tanto, cada miembro de placa 6 puede estar hecha de metal o de un material compuesto, como el CFRP, que tiene suficiente resistencia mecánica para funcionar como un cuerpo rígido.

En particular, cuando cada miembro de placa 6 se hace de un material compuesto, la fuerza necesaria para el miembro de placa 6 puede ser asegurada mientras que el aumento en peso de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 debido a proporcionar el miembro de placa 6 puede ser disminuido. El miembro tubular 5 en cuyo interior se han incrustado los miembros de placa 6 puede fabricarse disponiendo los miembros de placa 6 en las posiciones adecuadas y, posteriormente, vulcanizando y moldeando un elastómero.

Cuando una pluralidad de los miembros de la placa 6 se encajan en el miembro tubular 5, los miembros de la placa 6 se pueden disponer con separaciones en la dirección perpendicular a la dirección de la longitud del miembro tubular 5. Por consiguiente, el miembro tubular 5 puede deformarse parcialmente en la sección transversal del miembro tubular 5 mientras que la deformación del miembro tubular 5 en un plano paralelo a la dirección de la longitud del miembro tubular 5 puede ser prevenida.

En otras palabras, la forma de la sección transversal del miembro tubular 5 puede modificarse de forma limitada, mientras que puede darse rigidez al miembro tubular 5 en un plano paralelo a la dirección de longitud del miembro tubular 5.

Cuando la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, cuya sección transversal tiene forma de sombrero, formada sobre el panel O1 es un objeto a moldear como se muestra en la FIG. 1 , la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se utiliza como una plantilla de núcleo dispuesta dentro de la estructura alargada O2 cuya sección transversal tiene forma de sombrero.

Por lo tanto, la sección transversal del miembro tubular 5 también tiene una forma que se ajusta al interior en forma de sombrero de la estructura alargada O2. Más concretamente, la forma de la sección transversal del miembro tubular 5 es un trapecio isósceles al que se aplica un chaflán redondo en cada uno de los cuatro vértices.

La estructura alargada O2, cuya sección transversal es en forma de sombrero, tiene una estructura en la que una placa plana-como tapa O3 bloquea dos redes en forma de planchas planas O4. Por lo tanto, cuando la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, cuya sección transversal tiene forma de sombrero, formada en el panel O1 es un objeto a moldear, el primer miembro de placa 6A y el segundo miembro de placa 6B que consisten en dos placas se pueden incrustar dentro del miembro tubular 5 como se ejemplifica en la FIG. 1 para que la estructura de material compuesto O se pueda soportar desde el interior de la estructura alargada O2 durante el curado.

El primer miembro de placa 6A refuerza la resistencia de una parte del miembro tubular 5 que soporta la tapa O3 de la estructura alargada ^o2 desde el interior. Mientras tanto, los segundos miembros de placa 6B consistentes en las dos placas refuerzan respectivamente la resistencia de las partes del miembro tubular 5 que soportan las dos planchas O4 de la estructura alargada O2 desde el interior respectivamente. Por lo tanto, el primer miembro de placa 6A está dispuesto en una posición correspondiente a la parte inferior superior del trapecio isósceles al que se ha aplicado el chaflán redondo. Mientras tanto, los dos segundos miembros de placa 6B están dispuestos respectivamente en posiciones correspondientes a los dos catetos del trapecio isósceles al que se ha aplicado el chaflán redondo.

Por otra parte, el miembro 6 de la placa no se dispone en cada una de las partes del miembro tubular 5 que caben con las esquinas redondo-chaflanadas de la estructura O2 alargada de los interiores y del lado del panel O1 del miembro tubular 5. Es decir, las partes de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 que soportan las esquinas redondeadas de la estructura alargada O2 desde el interior y la parte en el lado del panel O1 de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no están reforzadas con los miembros de placa 6 y están hechas sólo de elastómero.

Por lo tanto, es posible hacer que las partes, que no tienen miembro de placa 6, de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sigan el cambio de forma de la estructura de material compuesto O durante el curado térmico. Es decir, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede deformarse de acuerdo con la deformación de la estructura alargada O2 durante el curado térmico.

Además, es posible sacar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 del interior de la estructura alargada O2 fácilmente doblando la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en el interior, después del curado térmico de la estructura de material compuesto O, ya que el miembro de placa 6 no está insertado en la parte en el lado del panel O1.

Cuando la bolsa tipo vejiga reforzada 3 que tiene tal estructura se utiliza como plantilla de núcleo, se puede mantener una forma de la estructura alargada O2 antes y después del curado térmico. Específicamente, las fibras impregnadas con una resina no curada pueden moldearse en una forma de la estructura alargada O2 utilizando la bolsa tipo vejiga reforzada 3, que ha sido reforzada con los miembros de placa 6, sin utilizar un molde rígido. A continuación, la resina sin curar moldeada puede calentarse y curarse manteniendo la forma.

La película de embolsado 4 es una película para embolsar la estructura de material compuesto O antes del curado térmico. La película de embolsado 4 se pega al molde 2 y al miembro tubular 5 de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 con sellador 7. El área cubierta con la película de embolsado 4 se descomprime mediante un dispositivo de vacío 8 que tiene una bomba de vacío.

La FIG. 2 es una vista en perspectiva que muestra una estructura de la parte final de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 mostrada en la FIG. 1.

Como se muestra en la FIG. 2 , la longitud de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se determina para que sea mayor que la longitud de la estructura alargada O2. Además, la longitud de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se determina para que pueda sobresalir de los bordes del panel O1. Esto se debe a que el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 está hecho para abrirse hacia el exterior mientras que la película de embolsado 4 está pegada a la bolsa tipo vejiga reforzada 3, en el exterior de una resina no curada, con el sellador 7.

Cada cara extrema de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no debe estar necesariamente ocluida. Esto se debe a que es preferible introducir el aire para el calentamiento en el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en el momento del curado térmico de la estructura de material compuesto O.

Además, otra razón es porque es preferible insertar un miembro de posicionamiento rígido 9 en el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 para evitar que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se doble en la dirección longitudinal de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en el momento del posicionamiento de la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Por el contrario, las caras extremas de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 pueden ocluirse para asegurar su resistencia, mientras que en la bolsa tipo vejiga reforzada 3 pueden formarse orificios pasantes para introducir aire. Alternativamente, las caras extremas de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 pueden ocluirse con tapas que puedan abrirse.

La FIG. 3 es una vista en sección longitudinal para explicar un método de sellado de la parte final de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 mostrada en la FIG. 1.

Como se muestra en la FIG. 3 , una parte de la película de embolsado 4 que cubre la estructura alargada no curada O2 puede pegarse a la bolsa tipo vejiga reforzada 3 mediante el sellador 7. Mientras tanto, otra parte de la película de embolsado 4 que cubre el panel no curado O1 puede pegarse al molde 2 mediante el sellador 7. Además, un espacio libre, equivalente al grosor del panel O1, formado entre la bolsa tipo vejiga reforzada 3 y el molde 2 puede ser también sellado por el sellador 7.

De este modo, el área cubierta con la película de embolsado 4 puede sellarse para ser evacuada por el dispositivo de vacío 8. Es decir, la presión atmosférica se puede aplicar sobre una resina antes y después de curar descargando el aire del área cubierta por la película 4 del embolsado.

Aunque la FIG. 1 muestra un caso de ejemplo en el que la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, cuya sección transversal tiene forma de sombrero, formada sobre el panel O1 es un objeto a moldear, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede utilizarse para el procesamiento de moldeo de diversas estructuras de material compuesto, cada una de las cuales tiene una estructura hueca formada con al menos una superficie cerrada bidimensional.

La FIG. 4 es una vista en sección transversal que muestra un ejemplo de un larguerillo ondulado O5 y un panel O6, al que está unido el larguerillo ondulado O5, componiendo una estructura de material compuesto O7, que puede moldearse utilizando las bolsas tipo vejiga reforzada 3 mostradas en la FIG. 1 como plantillas de núcleo.

Como se muestra en la FIG. 4 , la estructura de material compuesto O7 compuesta por el panel O6 y el larguerillo ondulado O5 acoplado al panel O6 puede moldearse utilizando una pluralidad de bolsas tipo vejiga reforzada 3. El larguerillo ondulado O5 tiene una estructura ondulada formada por el acoplamiento de una pluralidad de miembros de refuerzo, cada uno con una sección transversal en forma de sombrero, entre sí.

Específicamente, la estructura de material compuesto O7 puede calentarse y curarse en un estado en el que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se ha colocado en cada uno de los espacios, rodeados por superficies cerradas respectivamente, que se forman entre el larguerillo ondulado O5 y el panel O6.

La FIG. 5 es una vista en sección transversal que muestra un ejemplo de un panel superior O8, un panel inferior O9 y larguerillos O10 que acoplan el panel superior O8 al panel inferior O9, componiendo una estructura de material compuesto O11, que puede ser moldeada utilizando las bolsas tipo vejiga reforzada 3 mostradas en la FIG. 1 como plantillas de núcleo.

Como se muestra en la FIG. 5 , la estructura de material compuesto O11 que tiene una estructura en la que el panel superior O8 está acoplado al panel inferior O9 con la pluralidad de larguerillos O10 puede ser moldeada usando una pluralidad de bolsas tipo vejiga reforzadas 3 . Concretamente, la estructura de material compuesto O11 puede calentarse y curarse en un estado en el que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se ha colocado en cada uno de los espacios, rodeados por superficies cerradas respectivamente, que se forman entre el panel superior O8, el panel inferior O9 y cada dos adyacentes de los larguerillos O10. Por supuesto, la sección transversal del larguerillo O10 puede tener una forma deseada distinta de la forma en I.

Método de moldeo de materiales compuestos mediante plantilla de moldeo de materiales compuestos

A continuación, se describirá un método de moldeo de material compuesto para producir la estructura hueca de material compuesto O, que tiene una superficie cerrada bidimensional, utilizando la unidad de plantilla de moldeo 1 que incluye la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

La FIG. 6 es un diagrama de flujo que muestra el primer ejemplo de un método para moldear la estructura de material compuesto O utilizando la unidad de plantilla de moldeo 1 mostrada en la FIG. 1.

En primer lugar, en el paso S1, las láminas preimpregnadas P1 para el panel O1 se laminan sobre el molde 2. Mientras tanto, en el paso S2, las láminas preimpregnadas P2 para la estructura alargada O2, que es un refuerzo del panel O1, se laminan en la bolsa tipo vejiga 3 reforzada. Los preimpregnados P1 para el panel O1 y los preimpregnados P2 para la estructura alargada o 2 pueden laminarse en el molde 2 y en la bolsa tipo vejiga reforzada 3 con dispositivos de laminación automáticos respectivamente. Alternativamente, los preimpregnados P1 para el panel O1 y los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 pueden ser respectivamente laminados manualmente por un trabajador.

La bolsa tipo vejiga reforzada 3 sobre la que se laminan los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 se ha reforzado parcialmente con los miembros de placa 6. Específicamente, la resistencia de la parte del miembro tubular 5 que soporta la tapa O3 de la estructura alargada O2 desde el interior se ha reforzado con el primer miembro de placa 6A. Mientras tanto, la fuerza de las partes del miembro tubular 5 que soporta las dos planchas O4 de la estructura alargada O2 desde el interior respectivamente se han reforzado con los dos segundos miembros de placa 6B respectivamente.

Por consiguiente, el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 puede conformarse de acuerdo con una forma de la estructura alargada O2 únicamente laminando los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Obsérvese que, el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 puede conformarse utilizando una plantilla rígida, como el miembro de posicionamiento 9 que se describe a continuación.

A continuación, en el paso S3, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en la que se han laminado los preimpregnados similares a láminas P2 para la estructura alargada O2 se coloca sobre los preimpregnados similares a láminas laminados P1 para el panel O1.

Obsérvese que los preimpregnados similares a láminas P2 para la estructura alargada O2 pueden laminarse sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3 después de colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sobre los preimpregnados similares a láminas P1 para el panel O1. No obstante, la laminación por separado de los preimpregnados P1 para el panel O1 y los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 antes del montaje reduce el tiempo de trabajo.

Cuando los preimpregnados P1 para el panel O1 y los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 se laminan por separado, el cuerpo laminado de los preimpregnados ^p2 para la estructura alargada O2, previamente producido laminando los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 en un molde rígido para la estructura alargada O2 y conformando los preimpregnados laminados P2 en el molde rígido para la estructura alargada O2, puede colocarse en la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

En otras palabras, una preforma, que es un material compuesto no curado, para la estructura alargada O2 puede ser conformada no por la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sino por otra plantilla rígida. En este caso, la preforma para la estructura alargada O2 es moldeada por la plantilla rígida. Por lo tanto, la preforma puede producirse con alta calidad.

La bolsa tipo vejiga reforzada 3 tiene una estructura alargada, y también tiene flexibilidad. Por lo tanto, cuando la bolsa tipo vejiga reforzada 3 es larga, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se dobla mientras la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se transporta con un polipasto o similar, incluso cuando la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se ha reforzado con los miembros de placa 6.

En particular, es difícil transportar y posicionar la bolsa tipo vejiga reforzada 3, en la que se han laminado los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2, manteniendo al mismo tiempo una forma del cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2.

En consecuencia, es deseable colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sobre la lámina preimpregnada P1 en un estado en el que el miembro de posicionamiento rígido 9 para evitar que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se doble se ha insertado en el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, desde el punto de vista de colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en una posición más precisa.

El miembro de posicionamiento 9 puede insertarse dentro de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 antes de laminar los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2, o puede insertarse dentro de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 después de laminar los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2.

Cuando el miembro de posicionamiento 9 se inserta en el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 antes de laminar los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2, la rigidez de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede asegurarse mejor en el momento de laminar los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2. Es decir, la rigidez de la bolsa reforzada 3 puede mantenerse igual que la de un molde rígido.

Por lo tanto, se puede producir una preforma para la estructura alargada O2 con una calidad equivalente a la de una preforma para la estructura alargada O2 conformada utilizando un molde rígido, incluso en un caso de utilización de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 para conformar la preforma para la estructura alargada O2.

Es apropiado diseñar una forma del miembro de posicionamiento 9 para que sea similar a una forma de un espacio formado dentro de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, de modo que se pueda impedir que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se doble adecuadamente y que el miembro de posicionamiento 9 se pueda extraer de la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Por lo tanto, el miembro de posicionamiento 9 tiene una estructura alargada cuya forma transversal es un trapecio isósceles con cuatro vértices redondeados. Además, es apropiado hacer una separación entre un tamaño de la superficie externa del miembro de posicionamiento 9 y un tamaño de la superficie interna de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 para que el miembro de posicionamiento 9 pueda extraerse fácilmente de la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Cuando se ha completado el ensamblaje del cuerpo laminado de los preimpregnados P 1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2, se realiza el embolsado en el paso S4. Específicamente, las láminas preimpregnadas P 1 para el panel O1 y las láminas preimpregnadas P2 para la estructura alargada O2 se cubren con la película de embolsado 4.

En este momento, el cuerpo laminado de los preimpregnados P1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 están cubiertos por la película de embolsado 4, de modo que el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no puede sellarse, sino abrirse hacia el exterior.

A continuación, el dispositivo de vacío 8 se acciona y el aire se descarga de la zona cubierta con la película de embolsado 4. Es decir, la zona cubierta con la película de embolsado 4 se descomprime mediante el dispositivo de vacío 8. De este modo, una diferencia de presión entre la presión atmosférica aplicada desde el exterior de la película de embolsado 4 y una presión de vacío en el área cubierta con la película de embolsado 4 se aplica en el área cubierta con la película de embolsado 4.

En este momento, la presión en el interior de la bolsa de aire reforzada 3 se convierte en la presión atmosférica, ya que el interior de la bolsa de aire reforzada 3 no está sellado por la lámina 4. Por lo tanto, la presión atmosférica aplicada sobre la bolsa de aire reforzada 3 desde el exterior de la bolsa de aire reforzada 3 a través de la película de embolsado 4 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 se equilibra con la presión atmosférica aplicada sobre la bolsa de aire reforzada 3 desde el interior de la bolsa de aire reforzada 3.

Además, las partes planas de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 que se ajustan a la tapa O3 y a las planchas O4 de la estructura alargada no curada O2 se han reforzado con el primer miembro de placa 6A y los segundos miembros de placa 6B respectivamente. Como resultado, la forma del cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 puede ser mantenida por la bolsa tipo vejiga reforzada 3, de acuerdo con la forma de la estructura alargada O2 después del moldeo, antes y después del embolsado.

A continuación, en el paso S5, el cuerpo laminado de los preimpregnados P1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 que han sido embolsados, es decir, la resina termoendurecible no curada reforzada con las láminas de fibra se calienta y se cura.

Para ello, el cuerpo laminado de los preimpregnados P1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 que han sido embolsados se llevan a un horno o a un aparato de autoclave junto con el molde 2 y la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

A continuación, el cuerpo laminado de los preimpregnados P1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 que han sido presurizados se calientan mediante un horno o un aparato de autoclave. De este modo, la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2 unida al panel O1 se curan conjuntamente y se moldean.

Mientras la estructura de material compuesto O está siendo calentada y curada, la estructura de material compuesto O se deforma ligeramente debido al curado térmico. Mientras tanto, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 tiene flexibilidad excepto para las partes planas en el lado de la tapa O3 y en los lados de la plancha O4, que se han reforzado con el primer miembro de placa 6A y los segundos miembros de placa 6B respectivamente, ya que un material del miembro tubular 5 que compone la bolsa tipo vejiga reforzada 3 es un elastómero.

Por lo tanto, incluso cuando la estructura de material compuesto O que incluye la estructura alargada O2 se deforma debido al curado térmico, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede ajustarse con la superficie interior de la estructura alargada O2. De este modo, la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, unida al panel O1 puede producirse con alta calidad.

A continuación, en el paso S6, la estructura de material compuesto curada térmicamente O se extrae del horno o del aparato de autoclave junto con el molde 2 y la bolsa tipo vejiga reforzada 3. A continuación, la estructura de material compuesto curada térmicamente O se extrae de la plantilla de moldeo 1 incluyendo la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Como parte del trabajo de extracción de la estructura de material compuesto O, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se extrae de la estructura de material compuesto curada térmicamente O. En este momento, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede deformarse fácilmente hacia el interior, ya que no hay ningún miembro de placa 6 incrustado en el lado del panel O1 del miembro tubular 5 que compone la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Por lo tanto, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede extraerse fácilmente del interior de la estructura alargada O2 curada térmicamente. Obsérvese que, el miembro de posicionamiento 9 para evitar que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se doble puede extraerse de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 tras el embolsado o el curado térmico.

Aunque la FIG. 6 muestra el método de moldeo de material compuesto en el que los preimpregnados P1 para el panel O1 y los preimpregnados P2 para la estructura alargada O2 se laminan, calientan y curan para producir la estructura hueca de material compuesto O, la estructura hueca de material compuesto O también puede producirse mediante un método VaRTM.

La FIG. 7 es un diagrama de flujo que muestra el segundo ejemplo de un método para moldear la estructura de material compuesto O usando la unidad de plantilla de moldeo 1 mostrada en la FIG. 1.

En primer lugar, en el paso S10, las láminas de fibra F1 para el panel O1 se laminan sobre el molde 2. Mientras tanto, en el paso S11, las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2, que es un refuerzo del panel O1, se laminan sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3. Las láminas de fibra F1 para el panel O1 y las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 pueden laminarse en el molde 2 y en la bolsa tipo vejiga reforzada 3 respectivamente mediante dispositivos de laminación automáticos.

Alternativamente, un trabajador puede laminar manualmente las láminas de fibra F1 para el panel O1 y las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2. Nótese que, las láminas de fibra F2 pueden ser unidas con un aglutinante, según sea necesario, ya que las láminas de fibra F2 no son adhesivas.

A continuación, en el paso S12, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en la que se han laminado las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 se coloca sobre las láminas de fibra laminadas F1 para el panel O1.

Obsérvese que las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 pueden laminarse sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3 después de colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sobre las láminas de fibra F1 para el panel O1. No obstante, el laminado de las láminas de fibra F1 para el panel O1 y de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 por separado antes del montaje reduce el tiempo de trabajo.

En un caso de producción de la estructura de material compuesto O según el método VaRTM, es deseable colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 sobre las láminas de fibra en un estado en el que el miembro de posicionamiento rígido 9 para evitar que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se doble se ha insertado dentro de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, desde el punto de vista de colocar la bolsa tipo vejiga reforzada 3 en una posición más precisa.

A continuación, en el paso S13, se realiza el embolsado. Específicamente, las láminas de fibra laminada F1 para el panel 01 y las láminas de fibra laminada F2 para la estructura alargada O2 se cubren con la película de embolsado 4. En este momento, el cuerpo laminado de las láminas de fibra F1 para el panel O1 y el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 se cubren con la película de embolsado 4, de modo que el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no puede sellarse, sino abrirse hacia el exterior.

A continuación, se acciona el dispositivo de vacío 8 y se descarga el aire del área cubierta con la película de embolsado 4. Es decir, el área cubierta con la película de embolsado 4 se descomprime mediante el dispositivo de vacío 8. De este modo, una diferencia de presión entre la presión atmosférica aplicada desde el exterior de la película de embolsado 4 y una presión de vacío en el área cubierta con la película de embolsado 4 se aplica sobre el área cubierta con la película de embolsado 4.

A continuación, en el paso S14, se inyecta una resina termoendurecible no curada en el área cubierta con la película de embolsado 4. Es decir, la resina termoendurecible no curada se suministra al área cubierta con la película de embolsado 4 desde un depósito de resina 10. De este modo, las láminas de fibra F1 para el panel O1 y las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 pueden impregnarse con la resina termoendurecible no curada.

La resina termoendurecible no curada puede inyectarse no sólo desde una posición en la que las láminas de fibra F1 del panel O1 han sido laminadas, sino también desde una posición en la que las láminas de fibra F2 de la estructura alargada 02 han sido laminadas. Entonces, las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2 pueden impregnarse rápidamente con la resina no curada. Como resultado, el tiempo requerido para la impregnación de la resina puede ser acortado.

Cuando la estructura de material compuesto O se produce según el método VaRTM y la resina no curada se suministra desde al menos una posición en la que se han laminado las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2, un puerto de suministro 4A de la resina se une a una parte de la película de embolsado 4 que cubre el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2.

La FIG. 7 muestra un ejemplo de suministro de resina desde una posición en la que las láminas de fibra F1 del panel O1 han sido laminadas y desde una posición en la que las láminas de fibra F2 de la estructura alargada O2 han sido laminadas.

La presión del interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 se convierte en la presión atmosférica antes y después de la inyección de la resina, ya que el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no está sellado por la película de embolsado 4. Por lo tanto, la presión atmosférica aplicada sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3 desde el exterior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 a través de la película de embolsado 4 y el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2, que ha sido impregnada con la resina, se equilibra con la presión atmosférica aplicada sobre la bolsa tipo vejiga reforzada 3 desde el interior de la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Además, las partes planas de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, que se ajustan a la tapa no curada O3 y a las planchas no curadas O4 de la estructura alargada O2, han sido reforzadas con el primer miembro de placa 6A y los segundos miembros de placa 6B respectivamente.

Como resultado, después de inyectar la resina, el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2, que ha sido impregnado con la resina, puede moldearse de acuerdo con una forma de la estructura alargada O2 después del moldeo. Además, la forma del cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 para la estructura alargada O2, que ha sido impregnada con la resina, puede ser mantenida por la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

Tras el embolsado y la inyección de la resina, la resina termoendurecible no curada reforzada con las láminas de fibra consistentes en el cuerpo laminado de las láminas de fibra F1 impregnadas con la resina para el panel O1 y el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 impregnadas con la resina para la estructura alargada O2 se cura térmicamente, en el paso S15.

Para ello, el cuerpo laminado de las láminas de fibra F1 impregnadas con la resina para el panel O1 y el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 impregnadas con la resina para la estructura alargada O2 se llevan a un horno o a un aparato de autoclave junto con el molde 2 y la bolsa tipo vejiga reforzada 3, de forma similar al paso S5 de la FIG. 6 .

A continuación, el cuerpo laminado de las láminas de fibra F1 impregnadas con la resina para el panel O1 y el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 impregnadas con la resina para la estructura alargada O2, que se han presurizado, se calientan mediante el horno o el aparato de autoclave.

De este modo, la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2 unida al panel O1 se co-curan y moldean. Como resultado, la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, unida al panel O1 puede producirse con alta calidad.

A continuación, en el paso S16, la estructura de material compuesto curada térmicamente O se extrae del horno o del autoclave junto con el molde 2 y la bolsa tipo vejiga reforzada 3. Como resultado, la estructura de material compuesto curada térmicamente O se extrae de la plantilla de moldeo 1 incluyendo la bolsa tipo vejiga reforzada 3.

En este momento, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede extraerse fácilmente del interior de la estructura alargada O2 deformando el lado del panel O1 de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, que no ha sido reforzado con el miembro de placa 6, hacia el interior, de forma similar al paso S6 de la FIG. 6 .

Además de los métodos de moldeo de material compuesto mostrados en la FIG. 6 y FIG. 7 respectivamente, la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada sobre el panel O1 también puede ser producida por el método de moldeo híbrido que incluye la laminación de preimpregnados y el método VaRTM, como se describió anteriormente.

Como ejemplo concreto, el cuerpo laminado de las láminas de fibra F1 impregnadas con la resina para el panel O1 puede producirse laminando los preimpregnados P1 mientras que el cuerpo laminado de las láminas de fibra F2 impregnadas con la resina para la estructura alargada O2 puede producirse por el método VaRTM.

Por supuesto, no sólo la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada sobre el panel O1, sino también una estructura hueca de material compuesto deseada puede ser producida por el método de moldeo de material compuesto arriba mencionado.

Efectos

El método de moldeo de material compuesto antes mencionado consiste en moldear una estructura de material compuesto que tiene una estructura hueca, utilizando una plantilla de núcleo que consiste en la bolsa tipo vejiga reforzada 3 parcialmente reforzada con los miembros de placa rígida 6. Es decir, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 es una bolsa tipo vejiga a la que se le ha dado una función para mantener una forma mientras se mantiene la extensibilidad requerida para el moldeo.

Por lo tanto, de acuerdo con el método de moldeo de material compuesto que utiliza la bolsa tipo vejiga reforzada 3, se puede asegurar la flexibilidad en el diseño de una estructura hueca de material compuesto a moldear, mientras que la configuración de las plantillas se puede simplificar más que una convencional.

La FIG. 8 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo un método de plantilla OML utilizando un mandril como plantilla central.

Como se muestra en la FIG. 8 , uno de los métodos convencionales de moldeo de material compuesto para producir la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada en el panel O1 es un método de dirigir el lado OML del panel O1 hacia abajo y colocar la estructura de material compuesto O no curada en un molde OML 20 mientras se coloca un mandril sólido 21 dentro de la estructura alargada O2 no curada.

Sin embargo, el uso del mandril sólido 21 limita una forma de la estructura de material compuesto O a una forma que permite extraer el mandril 21. Además, la operación de manipulación, incluido el transporte del mandril 21, requiere mano de obra.

Por el contrario, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede deformarse. Por lo tanto, la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede extraerse fácilmente del interior de la estructura alargada curada térmicamente O2. En consecuencia, puede garantizarse la flexibilidad en el diseño no sólo de la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, unida al panel O1, sino también de otra estructura hueca de material compuesto. Además, la operación de manipulación de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, incluido el transporte de la bolsa tipo vejiga reforzada 3, es fácil, ya que la bolsa tipo vejiga reforzada 3 es hueca y ligera.

La FIG. 9 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo un método de plantilla IML utilizando moldes superior e inferior además de una bolsa tipo vejiga normal.

Como se muestra en la FIG. 9 , otro método convencional de moldeo de material compuesto para producir la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada en el panel O1 es un método de dirigir el lado IML del panel O1 hacia abajo e insertar una bolsa tipo vejiga no reforzada 30 en el interior de la estructura alargada no curada O2 mientras se soporta toda la estructura de material compuesto no curada O desde dos direcciones con un molde lateral IML 31 y un molde lateral OML 32.

Sin embargo, el método de plantilla IML requiere que el molde lateral IML 31 tenga una estructura complicada. Además, existe la desventaja de que el panel O1 está soportado de forma inestable antes y después del curado, ya que el panel O1 está soportado por la bolsa tipo vejiga 30, que no está reforzada.

Por el contrario, el método de plantilla OML que utiliza la bolsa tipo vejiga reforzada 3 no requiere ningún molde que tenga una estructura complicada para producir la estructura de material compuesto O. Además, el panel O1 puede ser soportado de forma estable por el molde rígido 2.

La FIG. 10 muestra un método convencional de moldeo de material compuesto para moldear una estructura de material compuesto cuya sección transversal tiene forma de sombrero, bajo el método de plantilla OML utilizando moldes superior e inferior además de una bolsa tipo vejiga normal.

Como se muestra en la FIG. 10 , otro método convencional de moldeo de material compuesto para producir la estructura de material compuesto O compuesta por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada en el panel O1 es un método de dirigir el lado OML del panel O1 hacia abajo e insertar una bolsa tipo vejiga no reforzada 40 en el interior de la estructura alargada no curada O2 mientras se sostiene toda la estructura de material compuesto no curada O desde dos direcciones con un molde lateral IML 41, denominado placa de capó, y un molde lateral OML 42.

Por el contrario, el método de plantilla OML que utiliza la bolsa tipo vejiga reforzada 3 puede producir la estructura de material compuesto O sin la placa de capó que sirve como molde lateral IML 41. Es decir, no se requiere ninguna placa de capó para evitar problemas, como la deformación de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 a una forma cilíndrica durante el curado térmico de la estructura de material compuesto O, así como la deformación y/o abolladura de la tapa O3 y las planchas O4 debido a la gravedad.

Además, el uso de la bolsa tipo vejiga reforzada 3 permite omitir una plantilla rígida que se ha colocado convencionalmente en el lado de la atmósfera. Por consiguiente, se puede reducir la mano de obra y el tiempo necesarios para la colocación, retirada, limpieza o similares de las plantillas. Además, puede reducirse el peso de la estructura de material compuesto O, incluidas las plantillas. Por lo tanto, no sólo se facilita el transporte, sino que el volumen del objeto a calentar puede ser pequeño. Como resultado, el tiempo y la energía necesarios para el curado térmico de la estructura de material compuesto O pueden reducirse.

Además, el método de moldeo de material compuesto que utiliza la bolsa tipo vejiga reforzada 3 difiere de un método convencional de moldeo de material compuesto con la disposición de una resina no curada entre los moldes rígidos superior e inferior en el punto de que no se coloca ningún molde rígido en el lado de la atmósfera.

En consecuencia, la presión correspondiente a la presión atmosférica puede aplicarse uniformemente sobre la estructura de material compuesto O durante el curado térmico. Como resultado, la estructura de material compuesto O puede producirse con alta calidad.

Además, en un caso de producción de la estructura de material compuesto O por el método VaRTM, se puede inyectar una resina desde una posición en el lado O2 de la estructura alargada ya que no se coloca un molde rígido en el lado de la atmósfera. En consecuencia, el tiempo necesario para impregnar las fibras con una resina, que es un problema en el método VaRTM, puede acortarse.

Además, un medio de distribución de resina consistente en una red hecha de plástico o similar puede colocarse fuera de la estructura alargada O2 para una impregnación eficiente con la resina.

Segunda realización

La FIG.11 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la segunda realización de la presente invención.

Una unidad de plantilla de moldeo 1A en la segunda realización mostrada en FIG. 11 es diferente de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización en una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada 3A que los terceros miembros de placa 6C están incrustados en el lado del panel O1 del miembro tubular 5.

Dado que otras configuraciones, efectos y acciones de la unidad de plantilla de moldeo 1A en la segunda realización no son sustancialmente diferentes de los de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización, los mismos signos se adjuntan a los mismos elementos y los elementos correspondientes, mientras que la explicación de los mismos se omite.

Como se muestra en la FIG. 11 , los terceros miembros de placa 6C en el lado del panel O1 además del primer miembro de placa 6A en el lado de la tapa O3 de la estructura alargada O2, teniendo la sección transversal en forma de sombrero, y los segundos miembros de placa 6B incluyendo las dos placas en los lados de la plancha O4 de la estructura alargada O2 pueden ser incrustados en el miembro tubular 5 que compone la bolsa tipo vejiga reforzada 3A. Seguidamente, la bolsa tipo vejiga reforzada 3A puede reforzarse con los terceros miembros de placa 6C también en el lado del panel O1.

Es deseable dividir una placa, que debe ser encajada en el lado del panel O1 del miembro tubular 5, en una pluralidad de los terceros miembros 6C de la placa. Específicamente, es deseable disponer la pluralidad de los terceros miembros de placa 6C en el lado del panel O1 del miembro tubular 5 de modo que los terceros miembros de placa 6C no se solapen entre sí. En un ejemplo mostrado en la FIG. 11 , los terceros miembros de placa 6C, consistentes en dos placas dispuestas para tener holgura entre sí, se han incrustado en el lado del panel O1 del miembro tubular 5.

Cuando la bolsa tipo vejiga reforzada 3A se refuerza con los terceros miembros de placa divididos 6C como se ha descrito anteriormente, la resistencia de la bolsa tipo vejiga reforzada 3A en el lado del panel O1 puede reforzarse parcialmente por los terceros miembros de placa 6C mientras que la bolsa tipo vejiga reforzada 3A puede doblarse fácilmente en el lado del panelO1. En consecuencia, la bolsa tipo vejiga reforzada 3A puede extraerse fácilmente de la estructura de material compuesto curado térmicamente O.

Esto se aplica no sólo a la estructura de material compuesto O formada por el panel O1 y la estructura alargada O2, que tiene la sección transversal en forma de sombrero, fijada en el panel O1, sino también a otra estructura hueca de material compuesto. Específicamente, la resistencia de la bolsa tipo vejiga reforzada 3A puede reforzarse parcialmente mientras que la bolsa tipo vejiga reforzada 3A puede extraerse fácilmente de una estructura de material compuesto hueca doblando la bolsa tipo vejiga reforzada 3A siempre que el miembro tubular 5 se refuerce en la misma dirección con una pluralidad de miembros de placa 6 dispuestos en paralelo de modo que las direcciones de grosor de los miembros de placa 6 sean iguales entre sí.

Tercera realización

La FIG. 12 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la tercera realización de la presente invención.

Una unidad de plantilla de moldeo 1B en la tercera realización mostrada en la FIG. 12 es diferente de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización en una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada 3B que una parte de cada miembro de placa 6 está incrustada en el miembro tubular 5. Otras configuraciones, efectos y acciones de la unidad de plantilla de moldeo unidad 1B en la tercera realización no es sustancialmente diferente de aquellos de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización. Por lo tanto, sólo la bolsa tipo vejiga reforzada 3B está ilustrada, y los mismos signos están unidos a los mismos elementos y los elementos correspondientes mientras la explicación del mismo está omitida.

Como se muestra en la FIG. 12 , la bolsa tipo vejiga reforzada 3B también puede componerse incrustando sólo una parte de cada miembro de placa 6 en el miembro tubular 5, en lugar de incrustar la totalidad de cada miembro de placa 6 en el miembro tubular 5. En este caso, cada miembro de placa 6 puede intercambiarse, según sea necesario.

Por lo tanto, una parte o la totalidad de los miembros de placa 6 se pueden intercambiar fácilmente, por ejemplo, cuando uno o algunos de los miembros de placa 6 se deforman, o cuando los miembros de placa 6 que tienen diferente resistencia se van a utilizar. Como cuestión de curso, en la segunda realización, al menos un miembro de la placa 6 puede ser parcialmente incrustado en el miembro tubular 5, en lugar de incrustar la totalidad de los miembros de la placa 6 en el miembro tubular 5.

Cuarta realización

La FIG. 13 es una vista en sección transversal que muestra una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada que es una plantilla de moldeo de material compuesto según la cuarta realización de la presente invención.

Una unidad de plantilla de moldeo 1C en la cuarta realización mostrada en FIG. 13 es diferente de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización en una estructura de una bolsa tipo vejiga reforzada 3C que cada miembro de placa 6 son unidos en la superficie interior del miembro tubular 5.

Otras configuraciones, efectos y acciones de la unidad de plantilla de moldeo 1C en la cuarta realización no son sustancialmente diferentes de las de la unidad de plantilla de moldeo 1 en la primera realización. Por lo tanto, sólo se ilustra la bolsa tipo vejiga reforzada 1C, y se adjuntan los mismos signos a los mismos elementos y a los elementos correspondientes, mientras que se omite la explicación de los mismos.

Como se muestra en la FIG. 13 , la bolsa tipo vejiga reforzada 3C también puede ser compuesta pegando una superficie de cada miembro de placa 6 en la superficie interior del miembro tubular 5 con adhesivo, en lugar de incrustar los miembros de placa 6 en el miembro tubular 5. En este caso, la bolsa tipo vejiga reforzada 3C puede fabricarse simplemente pegando los miembros de placa 6 en una bolsa tipo vejiga existente, así como uno o algunos de los miembros de placa 6 pueden intercambiarse, según sea necesario.

Por lo tanto, una parte o la totalidad de los miembros de placa 6 se pueden intercambiar o pegar fácilmente, por ejemplo, cuando uno o algunos de los miembros de placa 6 se deforman, o cuando los miembros de placa 6 que tienen diferente resistencia se van a utilizar, de forma similar a la tercera realización. Naturalmente, en la segunda realización, una superficie de al menos un miembro de plato 6 puede ser pegado en la superficie interior del miembro tubular 5, en vez de enteramente integrados los miembros de plato 6 en el miembro tubular 5.

Otras realizaciones

Aunque se han descrito ciertas realizaciones, estas se han presentado únicamente a modo de ejemplo y no pretenden limitar el alcance de la invención. De hecho, los métodos y sistemas novedosos descritos en el presente documento pueden ser incorporados en una variedad de otras formas; además, varias omisiones, sustituciones y cambios en la forma de los métodos y sistemas descritos en el presente documento se pueden hacer dentro del alcance definido por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una plantilla de moldeo de material compuesto (3) que comprende:

- un tubo (5) flexible; y

- al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) que refuerza parcialmente la resistencia del tubo (5),

en el que el tubo (5) es utilizable en un estado en el que se introduce aire en el interior del tubo (5)

en el que la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) incluye placas colocadas con al menos una holgura en una dirección perpendicular a una dirección de longitud del tubo (5), estando las placas dispuestas de tal manera que permiten la deformación parcial del tubo (5) en una sección transversal del tubo (5) y suprimen la deformación del tubo (5) en un plano paralelo a la dirección de longitud del tubo (5), en el que la plantilla de moldeo de material compuesto (3) está configurada para soportar una estructura de material compuesto (0) durante el curado, la estructura de material compuesto (0) tiene una estructura alargada (O2) y un panel (O1), la estructura alargada (O2) tiene una sección transversal en forma de sombrero, la estructura alargada (O2) tiene una tapa (O3) dos planchas (O4) y esquinas redondeadas, la estructura alargada (O2) se coloca sobre el panel (O1), la plantilla de moldeo de material compuesto (3) está configurada para soportar un interior de la estructura alargada (O2), y

donde la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) incluye:

- una primera placa (6A) que refuerza la resistencia de una primera parte del tubo (5), estando la primera parte configurada para soportar un interior de la tapa (O3) de la estructura alargada (O2); y

- dos segundas placas (6B) que refuerzan la resistencia de las segundas partes del tubo (5) respectivamente, estando las segundas partes configuradas para soportar el interior de las dos planchas (O4) de la estructura alargada (O2) respectivamente,

en el que las placas rígidas (6, 6A, 6B, 6C) no están dispuestas en cada una de las partes del tubo (5) que están configuradas para encajar con las esquinas redondeadas de la estructura alargada (O2) desde el interior.

2. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según la reivindicación 1, en el que la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) no está dispuesta en un lado del panel (O1).

3. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según la reivindicación 1, en el que la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) incluye además terceras placas (6C) que no se solapan entre sí, estando las terceras placas (6C) dispuestas en un lado del panel (O1).

4. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la totalidad de la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) está enteramente integrada en una porción interna del tubo (5).

5. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que una parte de la al menos una placa rígida (6, 6A, 6B, 6C) está integrada en el tubo (5).

6. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la al menos una placa rígida (6) está adherida a una superficie interior del tubo (5).

7. La plantilla de moldeo de material compuesto (3) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el tubo (5) está hecho de un elastómero mientras que la al menos una placa rígida (6) está hecha de un material compuesto que es una resina reforzada con fibras.

8. Un método de moldeo de material compuesto que comprende:

- utilizando la plantilla de moldeo de material compuesto (3) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 para producir una estructura de material compuesto (0).

9. Un método de moldeo de material compuesto que comprende:

- utilizando la plantilla de moldeo de material compuesto (3) según la reivindicación 1 para producir una estructura hueca de material compuesto (O) que tenga una superficie cerrada bidimensional.

10. El método de moldeo de material compuesto según la reivindicación 8 o 9, que comprende:

- laminación de primeras láminas de preimpregnado o primeras láminas de fibra (P1) para un panel (O1) en un molde (2);

- colocar la plantilla de moldeo de material compuesto (3), en la que se han laminado las segundas láminas de preimpregnado o las segundas láminas de fibra (P2) para un refuerzo del panel (O1), sobre las primeras láminas de preimpregnado laminadas o las primeras láminas de fibra para el panel (O1);

- embolsar las primeras y segundas láminas de preimpregnado laminadas o las láminas de fibra (P1, P2) cubriendo las primeras y segundas láminas de preimpregnado laminadas o las láminas de fibra (P1, P2) con una película de embolsado (4) y descomprimiendo un área cubierta con la película de embolsado (4), quedando excluido un interior de la plantilla de moldeo de material compuesto (3) de ser sellado por la película de embolsado (4);

- producción de la estructura de material compuesto (O) mediante curado térmico de una resina termoendurecible reforzada con fibras no curada después del embolsado; y

- retirar la plantilla de moldeo de material compuesto (3) de la estructura de material compuesto (0) tras el curado térmico.

11. El método de moldeo de material compuesto según la reivindicación 10, en el que la plantilla de moldeo de material compuesto (3) se coloca sobre las primeras láminas preimpregnadas laminadas o las primeras láminas de fibra (P1) en un estado en el que una plantilla de posicionamiento rígida (9) para evitar la flexión de la plantilla de moldeo de material compuesto (3) se ha insertado en el interior de la plantilla de moldeo de material compuesto (3), comprendiendo además:

- extraer la plantilla de posicionamiento rígida (9) de la plantilla de moldeo de material compuesto (3) tras el embolsado o el curado térmico.

12. El método de moldeo de material compuesto según la reivindicación 10 u 11, en el que las primeras láminas de fibra para el panel (O1) se laminan en el molde, mientras que las segundas láminas de fibra para el refuerzo se laminan en la plantilla de moldeo de material compuesto (3), que comprende además:

- impregnar las láminas de fibra primera y segunda con una resina termoendurecible no curada inyectando la resina termoendurecible no curada en la zona cubierta con la película de embolsado (4).

13. El método de moldeo de material compuesto según la reivindicación 12, en el que la resina termoendurecible no curada se inyecta desde al menos una posición en la que se han laminado las segundas láminas de fibra para el refuerzo.