ES2955386T3 - Método de fabricación de una estructura de material compuesto utilizando un proceso de cocurado - Google Patents

Abstract

La presente invención proporciona un método para fabricar una estructura curando juntos un laminado base (2) y componentes estructurales (1) colocados sobre el mismo. En particular, el componente estructural sin curar (1) tiene un borde de pie cónico periférico (1.1.1) de modo que la bolsa de vacío colocada encima sigue todas las capas sin curar sin un salto abrupto desde el pie del componente estructural (1.1) al laminado base (2).). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de una estructura de material compuesto utilizando un proceso de cocurado

Campo técnico de la invención

La presente invención pertenece al campo de la fabricación de piezas compuestas, y en particular, la invención proporciona un método para fabricar una estructura mediante el curado conjunto de un laminado base y componentes estructurales colocados sobre el mismo.

Por consiguiente, un objeto de la presente invención es proporcionar al menos un componente estructural no curado con un borde de patilla ahusada periférica para que la bolsa de vacío colocada sobre el mismo siga todas las capas no curadas sin un salto abrupto desde la patilla del componente estructural hasta el laminado base.

En realizaciones ventajosas, una bolsa de vacío está formada por la unión de tiras o bandas que envuelven los componentes estructurales con piezas complementarias del mismo material dando como resultado una bolsa de vacío que se extiende sobre todo el laminado base sin curar.

Antecedentes de la invención

Los componentes estructurales se utilizan normalmente como refuerzos para añadir rigidez y resistencia a los paneles o revestimiento superficial de carga adyacentes. Un ejemplo de tales componentes estructurales son los larguerillos de 'perfil T' o 'perfil O' ('omega'), que evitan que el revestimiento superficial de una aeronave se pandee o doble bajo cargas de compresión o de cizallamiento. Adicionalmente, estos componentes estructurales (por ejemplo, de refuerzo) pueden transferir cargas aerodinámicas que actúan sobre el revestimiento superficial -del ala, la sección de fuselaje, etc.-sobre otra estructura de soporte tal como bastidores, vigas o nervaduras.

La estructura resultante (paneles o revestimiento superficial reforzados) suele estar hecha de material compuesto mediante métodos de unión conjunta bien conocidos en donde estos componentes estructurales (por ejemplo, larguerillos) en estado sin curar (es decir, hechos de capas "preimpregnadas" apiladas) se unen a un revestimiento superficial o paneles en estado curado (es decir, ya sometidos a un ciclo de curado).

Por ejemplo, un larguerillo de 'perfil en T' está formado convencionalmente por dos mitades en 'forma de L', que luego se unen. Cada mitad puede ser la imagen especular de la otra y se colocan de tal manera que ambas descansan una sobre la otra haciendo que sus respectivas almas entren en contacto.

La pieza compuesta de perfil en T resultante se divide teóricamente en un alma (formada por las almas respectivas de las mitades en forma de "L") y las dos patillas, en donde cada pie apunta en una dirección opuesta. Una vez instalada, la patilla entra en contacto con el revestimiento superficial o los paneles dejando el alma sobresaliendo de la superficie del revestimiento superficial.

Por otro lado, un 'larguerillo omega' tiene un perfil sustancialmente trapezoidal con un lado abierto, desde cuyos extremos dos patillas se extienden hacia fuera apuntando en direcciones opuestas (la denominada patilla del larguerillo). El larguerillo se une al revestimiento superficial o los paneles a través de esta patilla. Al igual que el larguerillo de 'perfil en T', los larguerillos omega normalmente se unen conjuntamente a un revestimiento superficial o paneles curados.

La solicitud de patente de EE. UU. 2016/03182382 divulga un proceso de unión conjunta utilizado en superficies de elevación rígidas. En otras palabras, los métodos de unión conjunta implican dos ciclos de curado, si ambas partes compuestas se curan juntas y luego se unen con adhesivo, o si una parte se cura primero y la otra parte se coloca y se cura sobre ella como se describe en el documento de patente anterior.

En el último escenario de un método típico de unión conjunta, el primer ciclo de curado se utiliza para consolidar de forma independiente el laminado base o los larguerillos. A continuación, el segundo ciclo de curado completa la integración mutua curando y uniendo la parte restante a la ya curada.

Aunque este enfoque de dos etapas de curado - método de unión conjunta- es una tecnología madura y fiable que implica una solución industrial robusta, no es rentable debido a la mano de obra adicional (piezas semiacabadas rodando en diferentes etapas) y el consumo de energía (autoclaves/hornos, materias primas, almacenamiento, etc.) asociado a dos ciclos de curado. Asimismo, la unión requiere la colocación de una capa de película adhesiva interpuesta, junto con un tratamiento de superficie adecuado (normalmente logrado mediante una cubierta provisional adicional preimpregnada) para asegurar una correcta unión a la pieza precurada.

Los métodos de fabricación por cocurado, que implican curar juntas ambas partes no curadas, reducen el tiempo de entrega a niveles razonables. No obstante, este método de fabricación es exclusivo de las geometrías más simples, debido a la baja calidad lograda debido a la dificultad de evitar huellas y ondulaciones en sitios donde cambia la geometría. Este inconveniente se destaca en la aeronáutica, donde las huellas u ondulaciones crean áreas débiles que pueden afectar la integridad estructural.

A modo de ejemplo, para moldear las almas de los larguerillos en estado no curado es necesario utilizar placas de calafateo rígidas. En particular, las áreas donde terminan estas placas de calafateo rígidas, implican un alto riesgo de crear arrugas u ondulaciones indeseables en los métodos de cocurado. En consecuencia, los paneles endurecidos finales o la tensión del revestimiento superficial se reducen significativamente descartando esta tecnología hasta el momento.

De este modo, dado que la fabricación de componentes estructurales (p. ej. la fabricación de larguerillos) es un proceso de producción en serie, crítico, que requiere mucha mano de obra y que consta de varias etapas, y que exige una alta calidad o tolerancias dimensionales estrictas; actualmente, con métodos de unión conjunta, la combinación de una serie de etapas y la alta precisión requerida pueden causar retrasos que provoquen un inconveniente para la industria aeronáutica.

En consecuencia, existe la necesidad de reducir los plazos de entrega de la estructura compuesta -paneles o revestimiento superficial rigidizados- sin poner en peligro la calidad estructural de la estructura final.

Por último, el documento WO 2015/020675 divulga un panel reforzado que comprende un panel compuesto y un refuerzo que incluye una brida de base en el panel compuesto. La brida de base se estrecha hacia el panel. El panel reforzado comprende además una capa envolvente de material compuesto únicamente sobre el panel compuesto y una superficie ahusada de la brida de base.

Sumario de la invención

La presente invención proporciona una solución a los problemas antes mencionados mediante un método para la fabricación por cocurado de una estructura de material compuesto formada por al menos un componente estructural posicionado sobre un laminado base de acuerdo con la reivindicación 1.

En un primer aspecto inventivo, la invención proporciona un método para fabricar una estructura de material compuesto utilizando un proceso de cocurado, estando formada la estructura por al menos un componente estructural posicionado sobre un laminado base, comprendiendo el método las siguientes etapas:

a) para cada componente estructural sin curar, fabricarlo mediante etapas de laminado y conformado de modo que el componente estructural comprenda una patilla adaptada para contactar con el laminado base, en donde dicha patilla comprende un borde ahusado periférico; cada componente estructural no curado está rodeado por una tira de vacío asegurada entre herramientas de curado;

b) posicionar cada uno de al menos un componente estructural sin curar sobre un laminado base sin curar en las zonas previstas para la unión y formar una bolsa de vacío junto con piezas complementarias del mismo material de manera que la bolsa de vacío resultante se extienda por todo el laminado base sin curar;

c) aplicar un ciclo de curado al conjunto resultante de la etapa anterior para curar conjuntamente cada uno de los al menos uno de los componentes estructurales con el laminado base, fabricándose la estructura de material compuesto de ese modo.

Cabe señalar que cada componente estructural sin curar está rodeado por una tira de bolsa de vacío de tal manera que, una vez colocados los componentes estructurales, la bolsa de vacío resultante que se extiende sobre todo el laminado base sin curar puede formarse uniendo dichas tiras con tales piezas complementarias del mismo material. De lo contrario, esta bolsa de vacío se puede proporcionar como una sola pieza con una extensión adecuada para cubrir todo el laminado base sin curar, así como todos los componentes estructurales sin curar -colocados sobre él-previstos (entendiendo por zonas delimitadas de la bolsa individual más grande las tiras de vacío y sus piezas complementarias).

El laminado base se entiende como un elemento estructural compuesto delgado que proporciona la superficie exterior de la estructura. Normalmente, varias capas compuestas (es decir, preimpregnadas) se colocan una sobre otra de manera plana, dando así como resultado una pila de capas.

En caso necesario, esta pila de capas -laminado base sin curar- se puede recortar a la forma deseada. El laminado plano resultante (recortado o no) se conoce como preforma compuesta.

De forma similar, la fabricación de componente(s) estructural(es) sin curar abarca la laminado de capas preimpregnadas e incluye además un proceso de conformado para obtener la forma transversal deseada o el perfil del componente estructural (por ejemplo, un larguerillo).

A modo de ejemplo, si el componente estructural tiene un 'perfil en T', dos laminados planos separados, cada uno correspondiente a una sola mitad en 'forma de L', se puede doblar entre el alma y la patilla para formar dos 'perfiles en L'. Las tecnologías típicas de conformado para este proceso son el conformado en caliente y el conformado a presión; en donde el conformado en caliente utiliza una membrana y calor, mientras que el conformado a presión utiliza una prensa y fuerza. A continuación, ambos 'perfiles en L' formados se colocan y juntan haciendo que sus respectivas almas contacten simétricamente para lograr el 'perfil en T' deseado.

Por otro lado, los desarrollos recientes intentan formar el 'perfil en T' en una sola etapa. Sea como fuere, una vez que se completa la etapa de conformado, la fabricación del componente estructural sin curar da como resultado que el componente estructural sin curar esté rodeado por una tira de bolsa de vacío asegurada entre las herramientas de curado.

Es decir, hay un conjunto para cada componente estructural en donde se envuelve la preforma colocada y conformada, a excepción de la base de la patilla, por una tira de vacío dispuesta entre dichas herramientas de curado.

No obstante, a diferencia de la fabricación convencional de componentes estructurales donde el borde de la patilla es recto (es decir, el borde es perpendicular al laminado base una vez colocado), la presente divulgación proporciona a la patilla del componente estructural de un borde ahusado periférico para que la bolsa de vacío pueda adherirse a él ya que hay una transición progresiva hacia el laminado base evitando saltos bruscos que puedan succionar debajo de él (en el vacío generado).

Por consiguiente, una vez que la bolsa de vacío se extiende sobre dicha transición, no hay espacios vacíos que causen succión del laminado base (fuente de creación de ondulaciones) por la presente invención. Por lo tanto, esta forma ahusada periférica (es decir, una rampa para la disposición de la bolsa de vacío) evita la creación de ondulaciones en el laminado de revestimiento superficial cerca del borde del componente estructural.

De este modo, la invención proporciona un proceso de fabricación fiable utilizando un solo ciclo de curado para la integración de componentes estructurales con forma compleja (larguerillos) sobre un laminado base ya moldeado en una herramienta (ya que el laminado base también está sin curar) replicando la forma aerodinámica de la superficie externa de una parte de la superficie de elevación.

Además, proporciona las siguientes ventajas:

- reducción del trabajo, desperdicios, consumo de energía y plazo de fabricación, ya que la estructura compuesta se fabrica de una sola vez;

- evitación de fallos en la unión adhesiva;

- tolerancias de espesor ajustadas; y

preferentemente, el borde de la patilla ahusada periférica se crea durante la etapa de flexión - etapa (a)- de la patilla del laminado plano por el deslizamiento de las capas. A continuación en el presente documento se describirán otras realizaciones ventajosas.

A modo de ejemplo, en una realización particular, la etapa (a) comprende además laminar las capas preimpregnadas escalonadas en el área del borde de la patilla para formar el borde de la patilla ahusada periférica. En otras palabras, durante la etapa (a) se puede crear una geometría de borde de patilla ahusada periférica especial laminando las capas preimpregnadas comenzando en diferentes posiciones en el área del borde de la patilla.

En una realización preferida, la etapa (a) comprende además recortar el borde de la patilla periférica del al menos un componente estructural para formar el borde de patilla ahusada periférica.

Ventajosamente, esto permite un proceso de fabricación ágil, adaptable y fácil de implementar.

En una realización particular, la etapa (a) comprende además fabricar por separado el al menos un componente estructural y unir adyacente a su borde de patilla periférica una cuña sin curar para formar el borde de patilla ahusada periférica.

Esta cuña compuesta sin curar puede ser similar a un relleno compuesto o de surco. Normalmente se entiende como un haz de fibras que pueden ser unidireccionales y no hiladas o moldeadas en patrones para proporcionar continuidad estructural y evitar huecos.

Esta cuña compuesta se puede fabricar de forma independiente, colocándose posteriormente junto al borde periférico de la patilla del componente estructural. Sin perjuicio de que el borde periférico de la patilla sea recto o ahusado, la cuña compuesta lo compensa para conseguir una correcta inclinación.

Ventajosamente, permite un utillaje de fabricación más sencillo del componente estructural permitiendo así una reducción del tiempo de desarrollo y con una alta capacidad de adaptación a cambios tardíos de diseño.

En una realización particular, la etapa (b) comprende además la laminado de las capas preimpregnadas adicionales de una manera no plana que cubra al menos el borde de patilla ahusada periférica de modo que los umbrales estén desplazados.

Laminando las capas preimpregnadas horizontalmente, se produce un efecto escalera debido a la aproximación de ángulos, lo cual es compensado o contrarrestado por las capas adicionales de preimpregnado depositadas sobre ellas. En otras palabras, el efecto de escalera es el resultado de la aproximación de las superficies en ángulo por el espesor de la capa de preimpregnado como la altura de un escalón durante la fabricación.

Una ventaja adicional de esta realización es que las propiedades mecánicas del borde de la patilla también mejoran en la dirección Z, es decir, sustancialmente perpendicular al laminado base.

En una realización preferida, la etapa (b) comprende además laminar el laminado base sin curar sobre un molde que da forma a una superficie aerodinámica, de modo que el laminado base sea preferentemente una parte del revestimiento superficial de una aeronave.

A medida que se colocan sobre un molde de depósito que da forma a una superficie aerodinámica, el laminado base sin curar comprende una hoja frontal aerodinámica inferior construida por capas sucesivas.

Los componentes estructurales, si hay más de uno, están todos colocados en la cara opuesta a la hoja frontal aerodinámica.

En una realización particular, al menos un componente estructural es un larguerillo longitudinal de refuerzo tal como un larguerillo de perfil en T o un larguerillo de perfil omega.

Como se ha mencionado, un larguerillo de perfil omega es un componente de refuerzo semitubular común o larguerillo en aeronáutica.

En cuanto al larguerillo de perfil omega, la herramienta de curado puede ser una herramienta macho (también conocida como 'mandril' tal como de tipo cilindro), una herramienta hembra, o ambas.

En una realización particular, si el larguerillo longitudinal de refuerzo es un larguerillo de perfil en T, las herramientas de curado son dos perfiles angulares adaptados para dar forma al larguerillo de perfil en T. En una realización preferida, estos dos perfiles angulares son dos placas de calafateo de perfil en L.

El ángulo específico depende del ángulo que finalmente se forme entre el alma y la patilla del larguerillo de 'perfil en T'.

En una realización particular, las herramientas de curado están hechas de un material capaz de mantener una forma estable a las temperaturas de solidificación de la matriz compuesta, tal como acero o aleación INVAR.

A modo de ejemplo, la matriz compuesta puede ser un polímero termoplástico o termoendurecible tal como una resina epoxi.

En una realización particular, las tiras de vacío y las piezas complementarias para formar conjuntamente una bolsa de vacío comprenden una película de plástico impermeable. El lado interno de la película de plástico impermeable, es decir, el que está orientado hacia la pieza compuesta, puede tratarse con un agente antiadherente o cubrirse con una película antiadherente.

La película de plástico impermeable es la bolsa de vacío exterior de la que la bomba evacua el aire. Esta película es resistente al desgarro y se adhiere bien a la cinta para sellar bolsas.

La película antiadherente es una película de plástico configurada para no adherirse al laminado compuesto. Además, la película antiadherente puede tener un acabado mate para mejorar la apariencia superficial.

En una realización preferida, se dispone un tejido de ventilación entre la película de plástico impermeable y la película antiadherente. Un tejido de ventilación es un tipo de tejido poroso que promueve el movimiento de gases dentro de la bolsa de vacío.

En una realización particular, al menos una pieza complementaria comprende una primera parte del mismo ancho que las tiras de vacío, y una segunda parte adaptada para cubrir la zona restante del laminado base (2).

Ventajosamente, esto permite reducir los costes de fabricación.

En una realización particular, tanto la al menos una tira de vacío como dicha primera parte de la al menos una pieza complementaria comprenden cintas de sellado aplicadas en cualquiera o ambos de sus respectivos bordes laterales; de manera que las tiras contiguas y primeras partes de las piezas complementarias estén en contacto por las cintas de sellado para facilitar la unión entre la tira de vacío y la primera parte de una pieza complementaria.

La cinta de sellado de bolsas es una cinta especialmente pegajosa, similar a la goma, para sellar perfectamente dos bordes de una bolsa de vacío o entre la bolsa de vacío y un molde.

En una realización particular, en la etapa (a) los bordes laterales de las tiras de vacío se fijan a las herramientas de curado para asegurar la alineación adecuada de las tiras de vacío durante la colocación del componente estructural sin curar sobre el laminado base.

En un segundo aspecto, la divulgación proporciona una estructura de material compuesto formada por al menos un componente estructural posicionado sobre un laminado base fabricado por el método de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del primer aspecto inventivo.

En resumen, la característica más notable de la estructura compuesta formada por el método de acuerdo con la invención es la presencia de un borde de patilla periférica ahusada del al menos un componente estructural así como la evitación de ondulaciones en el laminado base cerca de dicho borde de patilla.

Descripción de los dibujos

Estas y otras características y ventajas de la invención se comprenderán claramente a la vista de la descripción detallada de la invención que resultará evidente a partir de una realización preferida de la invención, dada solo a modo de ejemplo y sin limitarse a ello, con referencia a los dibujos.

Figura 1 Esta figura muestra una vista en planta esquemática de una estructura compuesta (revestimiento superficial rigidizado) formada por un laminado base (una cubierta de ala de una aeronave) sobre el que se posicionan una pluralidad de componentes estructurales (larguerillos).

Figura 2 Esta figura muestra una representación transversal esquemática de un borde de patilla de larguerillo convencional curado junto con un laminado base (cocurado convencionalmente).

Figuras 3a-3b Estas figuras muestran (a) un larguerillo de 'perfil en T' y (b) un larguerillo de 'perfil omega' colocado sobre un laminado base.

Figuras 4a-4c Estas figuras muestran una realización de un componente estructural y dos vistas detalladas de diferentes bordes de patilla ahusada periférica.

Figuras 5a-5b Estas figuras muestran (a) una vista en planta esquemática de la estructura compuesta antes de someterla al ciclo de curado ilustrando en particular las tiras y piezas complementarias con las que se forma la bolsa de vacío; y (b) una vista lateral parcial de una realización de la tira y pieza complementaria.

Descripción detallada de la invención

El experto en la materia reconoce que los aspectos de la presente invención que se describen a continuación en el presente documento se pueden realizar como un método para fabricar por cocurando una estructura compuesta (10) o la propia estructura de material compuesto (10).

A continuación se describirá un método de fabricación de una estructura (10) como la cubierta de un ala de una aeronave (véase figura 1) formada por un revestimiento superficial de material compuesto (es decir, el laminado base (2)) reforzado por larguerillos de perfil en T hechos de material compuesto (es decir, los componentes estructurales (1)).

En aeronáutica, los componentes estructurales (1) normalmente se colocan a lo ancho del ala.

Tal método comprende las siguientes etapas básicas:

a) para cada componente estructural sin curar (1), fabricarlo mediante etapas de laminado y conformado de manera que el componente estructural (1) comprenda una patilla (1.1) adaptada para contactar sobre un laminado base (2) en donde dicha patilla (1.1) comprende un borde ahusado periférico (1.1.1); cada componente estructural sin curar (1) está rodeado por una tira (3) de bolsa de vacío asegurada entre herramientas de curado (no mostradas en estas figuras);

b) posicionar cada uno de los al menos un componente estructural sin curar (1) sobre un laminado base sin curar (2) en las áreas previstas para la unión, formando la tira de vacío (3) de cada componente estructural sin curar (1) una bolsa de vacío con piezas complementarias (4.1, 4.2) del mismo material de manera que la bolsa de vacío resultante se extienda por todo el laminado base sin curar (2);

c) aplicar un ciclo de curado al conjunto resultante de la etapa anterior para curar conjuntamente cada uno de los al menos un componentes estructurales (1) con el laminado base (2), fabricando así la estructura (10).

En particular, el componente estructural sin curar (1) se fabrica laminando capas preimpregnadas sobre un laminado plano, seguido de un proceso de conformado donde el alma o la patilla se doblan a la forma del perfil deseado.

El proceso de conformado se puede lograr mediante un conformado de vacío de diafragma convencional, mediante herramientas especializadas donde el laminado se encierra, se calienta y se mueve de forma controlada o mediante métodos de conformado continuos.

Como se ha mencionado, el borde de la patilla ahusada se puede lograr mediante el proceso de conformado (si la patilla se dobla desde el laminado plano), mediante una disposición especial de colocación en la que cada capa comienza en una posición diferente ('escalonada') o recortando el borde de la patilla laminada con un ángulo apropiado.

A continuación, el componente estructural fabricado (1) aún sin curar y envuelto por la tira de vacío (3) (y asegurado entre herramientas de curado) se coloca sobre el laminado base sin curar (2) (ya moldeado en un molde que da forma a la superficie aerodinámica exterior). El posicionamiento de los componentes estructurales (1) -larguerillos- puede realizarse uno a uno o en grupos, utilizando herramientas especializadas de manejo y posicionamiento que estén debidamente referenciadas, por ejemplo, al laminado base o la herramienta base.

Puede observarse que la suma de un componente estructural sin curar (1) rodeado por la tira de vacío (3), excepto en la patilla, y a su vez asegurado entre herramientas de curado se conoce como 'conjunto'.

La Figura 2 muestra una representación transversal esquemática de un borde de la patilla del larguerillo convencional -recto- cocurado con un laminado base (2). Puede verse que el borde de la patilla está formado por los bordes de las capas apiladas que forman originalmente la preforma sin curar. Estas capas son comprimidas por una herramienta de moldeo de larguerillos (5) que las mantiene en su posición.

La función de la herramienta de curado (5) es principalmente evitar la desviación de la banda (1.2) del plano vertical y ayudar al emparejamiento de la bolsa de vacío, tan cerca como sea posible, al radio del componente estructural. En algunas realizaciones, especialmente con larguerillos de 'perfil en T', la herramienta de curado (5) no cubre la parte superior del alma (1.2).

La aplicación de un solo ciclo de curado para la integración de los larguerillos (1) que se muestran en la figura 2 con el laminado base (2) (es decir, cocurado) provoca huellas y ondulaciones (2.1) en el revestimiento superficial (2) una vez curado, particularmente en áreas donde la herramienta de moldeo del larguerillo (5) termina cerca del borde de la patilla del larguerillo periférico.

Las Figuras 3a y 3b representan dos larguerillos (1, 1') con un perfil de sección transversal diferente comúnmente utilizado en aeronáutica. Particularmente, la figura 3a muestra un larguerillo de 'perfil en T' (1), mientras que la figura 3b muestra un larguerillo de 'perfil omega' (1'), ambos colocados sobre una base laminada (2).

El larguerillo de 'perfil en T' (1) (véase la figura 3a) formado por capas apiladas comprende:

un alma (1.2), que se proyecta perpendicularmente al laminado base (2); y

dos patillas (1.1), cada una apuntando en dirección opuesta, que sirven como apoyo para el larguerillo de 'perfil en T' en el laminado base (2).

Una vez instalada, la patilla (1.1) tiene una superficie adaptada para contactar con el laminado base (2) que se extiende hasta el borde periférico de la patilla.

Con respecto al larguerillo de 'perfil omega' (1') (véase la figura 3b), está formado por un perfil sustancialmente trapezoidal con un lado abierto, desde cuyos extremos dos patillas (1.1') se extienden hacia fuera apuntando en direcciones opuestas. El perfil trapezoidal isósceles puede entenderse como el alma (1.2') del larguerillo de 'perfil omega' (1').

La figura 4a representa un componente estructural (1) colocado sobre un laminado base (2). En particular, se muestra un larguerillo de 'perfil en T' (1) con un borde de patilla ahusada periférica (1.1.1).

Por fines de ejemplo, solo se representará un larguerillo de 'perfil en T' (1), pero también es aplicable al borde de patilla ahusada periférica de un larguerillo de 'perfil omega' (1') como se muestra en la figura 3b.

Como se ha mencionado, esta forma de borde ahusado o achaflanado crea una transición suave para la bolsa de vacío (4.1, 4.2) y evita que estos bordes se unan y se hundan en el laminado base (2). De este modo, se evita el efecto indeseable (2.1) mostrado en la figura 2 a lo largo del borde periférico de la patilla, lo que representaba una debilidad en el rendimiento de la estructura cocurada. A diferencia de eso, los paneles rigidizados cocurados (10) como el que se muestra en la figura 4a cumplen con los niveles de calidad aceptables en la industria aeronáutica.

La Figura 4b muestra un borde ahusado (1.1.1) que se logra laminando el borde de la patilla creando este patrón de escalera o mediante una operación de recorte con un ángulo apropiado.

Este patrón de escalera creado en el borde de la patilla siguiendo un esquema de laminado al tresbolillo se puede realizar dejando las capas más largas cerca del laminado base una vez colocadas sobre el mismo; o en un escalonamiento invertido (es decir, las capas más cortas cerca del laminado base) y realizando una compactación en el borde de la patilla para formar el borde de la patilla ahusada periférica (1.1.1). Es decir, llevar las capas más largas al laminado base mediante la compactación para formar una rampa.

Como alternativa, el borde de patilla ahusada periférica (1.1.1) está formado por una cuña sin curar (1.1.2) colocada junto a un borde de patilla periférica recta de un larguerillo (1).

Además, la figura 4c muestra capas adicionales (1.1.3) colocadas de modo que cubran el borde periférico de la patilla del larguerillo (1).

La figura 5a muestra una vista en planta esquemática de la estructura compuesta (10) antes de someterla al ciclo de curado.

En algunas realizaciones, los bordes laterales de las tiras de vacío (3) se fijan a una herramienta de montaje donde se ubican las herramientas de curado. Para hacer esto, en primer lugar se coloca una tira (3) sobre la herramienta de curado y se fija a dicha herramienta de montaje. A continuación, en una segunda etapa, dicha preforma se coloca dentro de la tira (3), quedando rodeada por ella. Cabe señalar que la superficie inferior de la patilla del larguerillo (la que estará en contacto con el laminado base) no está rodeada por esta tira de vacío (3).

Manteniendo los bordes laterales de la tira fijados a la herramienta de montaje durante la colocación del componente estructural sin curar (1) sobre el laminado base (2), se garantiza la alineación de la tira (3) con el alma (1.2) del componente estructural (1).

Cabe señalar que las tiras (3) se adaptan a la geometría de los componentes estructurales sin curar (1) para evitar los llamados 'puentes' que pueden provocar la rotura de la bolsa de vacío durante el ciclo de curado.

Al colocar los conjuntos sobre el laminado base (2) (ambos en estado sin curar), la bolsa de vacío se forma para todo el conjunto uniendo las tiras de bolsa de vacío (3) provistas con cada componente estructural (1) (dentro de cada conjunto) con las piezas complementarias (4.1, 4.2) para cubrir toda la extensión del laminado base (2).

Como puede verse, la(s) pieza(s) complementaria(s) comprende(n) una primera parte (4.1) del mismo ancho que las tiras de vacío (3), y una segunda parte (4.2) adaptada para cubrir la zona de borde del laminado base (2).

La primera parte (4.1) de las piezas complementarias se considera como continuación de las tiras de vacío (3) de aquellos componentes estructurales (1) que no se extienden en toda la longitud disponible del laminado base (2); y la segunda parte (4.2) de las mismas se consideran piezas complementarias necesarias para completar la bolsa de vacío que cubren toda la extensión del laminado base (2).

La(s) tira(s) de vacío (3) así como la primera parte (4.1) de la(s) pieza(s) complementaria(s) pueden comprender cintas de sellado (no mostradas) en cualquiera o ambos bordes laterales.

Por lo tanto, después de colocar los componentes estructurales (1) sobre el laminado base (2), la bolsa de vacío se forma uniendo las tiras (3) y las partes primera (4.1) (y segunda (4.2)) de las piezas complementarias de cada componente estructural (1) por sus bordes laterales contiguos mediante dichas cintas de sellado.

La figura 5b muestra una vista lateral parcial de la tira (3) (o pieza complementaria (4.1, 4.2)).

En particular, las tiras de vacío (3) y las piezas complementarias (4.1,4.2) para formar una bolsa de vacío comprenden una película de plástico impermeable (3.1) con el lado interno tratado con un agente antiadherente o cubierto por una película antiadherente (3.3), Se puede colocar un tejido de ventilación (3.2) entre estas dos películas para mejorar la estabilidad al vacío durante la consolidación del laminado.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un método para fabricar una estructura de material compuesto (10) utilizando un proceso de cocurado, estando formada la estructura (10) por al menos un componente estructural (1) posicionado sobre un laminado base (2), comprendiendo el método las siguientes etapas:

a) para cada componente estructural sin curar (1), fabricarlo mediante etapas de laminado y conformado de modo que el componente estructural (1) comprenda una patilla (1.1) adaptada para contactar sobre el laminado base (2) en donde dicha patilla (1.1) comprende un borde de patilla periférica ahusada (1.1.1); estando cada componente estructural sin curar (1) rodeado por una tira de vacío (3) asegurada entre herramientas de curado;

b) posicionar cada uno de los al menos un componente estructural sin curar (1) sobre un laminado base sin curar (2) en las áreas previstas para la unión, formando la tira de vacío (3) de cada componente estructural sin curar (1) una bolsa de vacío con piezas complementarias (4.1, 4.2) del mismo material de manera que la bolsa de vacío resultante se extienda por todo el laminado base sin curar (2);

c) aplicar un ciclo de curado al conjunto resultante de la etapa anterior para curar conjuntamente cada uno de los al menos un componentes estructurales (1) con el laminado base (2), fabricando así la estructura de material compuesto (10).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la etapa (a) comprende además laminar capas preimpregnadas escalonadas en el área del borde de la patilla para formar el borde de la patilla ahusada periférica (1.1.1).

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en donde la etapa (a) comprende además recortar un borde de patilla periférica del al menos un componente estructural (1) para formar el borde de patilla ahusada periférica (1.1.1).

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la etapa (a) comprende además fabricar por separado el al menos un componente estructural (1) y unir adyacente a su borde de patilla periférica una cuña sin curar (1.1.2) para formar el borde de patilla ahusada periférica (1.1.1).

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la etapa (b) comprende además laminar capas preimpregnadas adicionales (1.1.3) de una manera no plana que cubra al menos el borde de la patilla ahusada periférica (1.1.1) de modo que los umbrales estén desplazados.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la etapa (b) comprende además laminar el laminado base sin curar (2) sobre un molde que da forma a una superficie aerodinámica, de modo que el laminado base (2) sea preferentemente una parte de un revestimiento superficial de una aeronave.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde al menos un componente estructural (1) es un larguerillo longitudinal de refuerzo tal como un larguerillo de perfil en T o un larguerillo de perfil omega.

8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, cuando el larguerillo longitudinal de refuerzo (1) es un larguerillo de perfil en T, en donde las herramientas de curado son dos perfiles angulares, preferentemente dos placas de calafateo de perfil en L, adaptadas a una forma del larguerillo de perfil en T.

9. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde las herramientas de curado están hechas de un material capaz de mantener una forma estable a las temperaturas de solidificación de la matriz compuesta, tal como acero o aleación INVAR.

10. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en donde las tiras de vacío (3) y las piezas complementarias (4.1, 4.2) para formar conjuntamente una bolsa de vacío comprenden una película de plástico impermeable (3.1) con el lado interno tratado con un agente antiadherente o cubierto por una película antiadherente (3.3).

11. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde se dispone un tejido de ventilación (3.2) entre la película de plástico impermeable (3.1) y la película antiadherente (3.3).

12. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en donde al menos una pieza complementaria (4.1, 4.2) comprende una primera parte (4.1) del mismo ancho que una tira de vacío (3), y una segunda parte (4.2) adaptada para cubrir la zona restante del laminado base (2).

13. El método de acuerdo con la reivindicación 10, en donde tanto la al menos una tira de vacío (3) como dicha primera parte (4.1) de la al menos una pieza complementaria comprenden cintas de sellado aplicadas en cualquiera o ambos de sus bordes laterales respectivos; de manera que tiras contiguas (3) y/o primeras partes (4.1) de las piezas complementarias estén en contacto mediante las cintas de sellado para facilitar la unión entre la tira de vacío (3) y la primera parte (4.1) de una pieza complementaria.

14. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en donde en la etapa (a) los bordes laterales de las tiras de vacío (3) se fijan a una herramienta de montaje en donde se colocan las herramientas de curado, para asegurar la correcta alineación de las tiras de vacío (3) durante la colocación del componente estructural sin curar (1) sobre el laminado base (2).