ES2966293T3 - Cabezal de aplicación de fibras con rodillo de anillos rígidos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un cabezal aplicador de fibras para la producción de piezas de material compuesto, que comprende un rodillo compactador (2) que comprende un tubo central rígido (4), al menos una pieza cilíndrica (3) de un material flexible, elásticamente deformable, ensamblada sobre el tubo central, y una pluralidad de anillos rígidos separados (5) apilados uno al lado del otro en la pieza cilíndrica, teniendo cada uno una superficie exterior cilíndrica (51) a través de la cual cada anillo está destinado a apoyarse contra la superficie de colocación, dos casquillos (6) montado sobre el tubo central, a ambos lados de la pieza cilíndrica, siendo capaz de impedir que el apilamiento de anillos se desplace en traslación sobre la pieza cilíndrica. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Cabezal de aplicación de fibras con rodillo de anillos rígidos

La presente invención se refiere a un cabezal de aplicación de fibras para una máquina de aplicación de fibras para la realización de piezas hechas de material compuesto, y más particularmente a un cabezal denominado de colocación de fibras equipado con un rodillo de aplicación particular. La presente invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de piezas hechas de material compuesto por medio de un cabezal de aplicación correspondiente.

Se conocen máquinas de aplicación de fibras, comúnmente llamadas máquinas de colocación de fibras, para la aplicación por contacto sobre una herramienta de drapeado, tales como un molde macho o hembra, de una banda ancha formada de varias fibras planas continuas, de tipo cintas, secas o impregnadas de resina termoendurecible o termoplástica, especialmente de fibras de carbono constituidas por una multitud de hilos o filamentos de carbono.

Estas máquinas se utilizan para realizar preformas formadas de varios pliegues superpuestos, estando cada pliegue formado por drapeado sobre el molde de una o varias bandas de lado a lado. En el caso de un drapeado de fibras preimpregnadas con resina termoplástica o termoendurecible, convencionalmente en una cantidad de al menos el 40 % en peso, la preforma preimpregnada obtenida después del drapeado se endurece o polimeriza mediante el paso en un horno para obtener una pieza hecha de material compuesto. En el caso de fibras denominadas secas, no preimpregnadas con resinas, las fibras comprenden una cantidad reducida de resina denominada de unión, también llamada aglutinante, generalmente una resina termoplástica, en una cantidad inferior o igual al 5 % en peso, para conferir un carácter adhesivo a las fibras durante el drapeado. Después del drapeado, la preforma denominada seca se somete a una operación de inyección o de infusión de resina antes de la etapa de endurecimiento.

Estas máquinas, tales como las descritas en el documento de patente WO2006/092514, comprenden convencionalmente un cabezal de aplicación de fibras, un sistema de desplazamiento del dicho cabezal, medios de almacenamiento de fibras, y medios de redireccionamiento de las fibras para direccionar las fibras desde los dichos medios de almacenamiento hacia el cabezal. El cabezal comprende convencionalmente un rodillo de aplicación, también llamado rodillo de compactación, destinado para entrar en contacto contra el molde para aplicar la banda, y medios de guiado de las fibras sobre el dicho rodillo de aplicación.

El cabezal además comprende, generalmente, un sistema de calentamiento para calentar las fibras. El rodillo de compactación presiona la banda de fibras contra la superficie de aplicación del molde, o contra la o las bandas de fibras previamente depositadas, con el fin de facilitar la adhesión de las bandas depositadas entre sí, así como para evacuar progresivamente el aire atrapado entre las bandas depositadas. El sistema de calentamiento asegura el calentamiento de la banda de fibras por aplicar, y/o del molde o de las bandas ya aplicadas antes del rodillo de compactación, justo antes de la compactación de la banda, con el fin de al menos ablandar la resina de preimpregnación o la resina de unión, y así favorecer la adhesión de las bandas entre sí.

En el caso de resinas termoendurecibles, las fibras preimpregnadas simplemente se calientan para ablandarlas, convencionalmente a temperaturas del orden de 40 °C. El sistema de calentamiento comprende convencionalmente un sistema de calentamiento por infrarrojos que comprende una o varias lámparas de infrarrojos.

En el caso de resinas termoplásticas, las fibras preimpregnadas o provistas de un aglutinante deben calentarse a temperaturas más elevadas, al menos hasta la temperatura de fusión de la resina, es decir del orden de 200 °C para resinas de tipo nailon, y hasta aproximadamente 400 °C para resinas de tipo PEEK.

Para alcanzar estas temperaturas más elevadas, se han propuesto sistemas de antorcha de aire caliente y, más recientemente, sistemas de calentamiento de tipo láser para obtener un calentamiento preciso y concentrado. Debido a las temperaturas de calentamiento elevadas, los cabezales de colocación de fibras están convencionalmente equipados con rodillos de compactación metálicos, resistentes al calor, los cuales además pueden enfriarse desde el interior a través de un circuito de agua. Para poder adaptarse al perfil de la superficie de aplicación, se han propuesto, especialmente en el documento US2007/0044922, rodillos de compactación metálicos segmentados, que comprenden varios segmentos de rodillos independientes montados de lado a lado sobre un mismo eje, estando dos anillos montados en el eje para bloquear en traslación el apilamiento de los anillos. Cada segmento se puede desplazar radialmente y de manera independiente, y se solicita elásticamente contra la superficie de aplicación mediante los medios elásticos. Cada segmento comprende convencionalmente un anillo montado rotativo sobre un soporte a través de sistemas de rodamiento de bola, el soporte está montado sobre un eje común de manera móvil en traslación. Los medios elásticos, tales como los resortes individuales o una cavidad, integrados en el rodillo o actuando sobre los anillos en lo opuesto de la superficie de aplicación, solicitan los soportes hacia abajo. Sin embargo, estos rodillos metálicos segmentados resultan complejos en estructura e implementación.

También se utilizan rodillos flexibles formados a partir de un elastómero de alta temperatura, que incluye un estabilizador térmico. Estos rodillos comprenden generalmente una capa exterior formada por una funda antiadherente termorretráctil y pegada sobre un cilindro hecho de material de elastómero, tal como se describe en los documentos de patente FR 2948058 y FR 3009512. Para enfriarlos, se ha propuesto equipar los cabezales de colocación con un sistema de refrigeración capaz de entregar un flujo de aire para enfriar el rodillo desde el exterior o desde el interior, como se describe en el documento de patente FR 2948058. A pesar de estos sistemas de refrigeración, los rodillos flexibles pueden tener la tendencia a deteriorarse en el caso de la implementación de resinas termoplásticas. Según las temperaturas de calentamiento utilizadas, la funda antiadherente puede tener la tendencia a degradarse rápidamente. El calentamiento por láser puede tener la tendencia a deteriorar el pegamento utilizado para el pegado de la funda y provocar un desensamblaje de la funda y del cilindro hecho de material flexible. Asimismo, la capa de pegamento deteriorada absorbe la radiación láser y puede elevarse a temperaturas importantes que pueden deteriorar la funda.

También se ha propuesto en el documento de patente FR 3 044 255 una capa exterior metálica flexible, de bajo espesor, formada por un fleje cuyo mantenimiento se asegura mediante pegado. La dicha capa metálica sirve de pantalla para la radiación térmica emitida por el sistema de calentamiento, y permite evitar un sobrecalentamiento del rodillo de compactación. La dicha capa metálica es flexible, de modo que el rodillo pueda deformarse para adaptarse a la superficie de drapeado y permitir el drapeado con un esfuerzo de compactación. Después de la compactación, el cilindro hecho de material flexible vuelve a su forma original y solicita la capa metálica hacia su forma cilíndrica. Como antes, el pegado puede tener la tendencia a deteriorarse, debido a las temperaturas elevadas y/o debido a una oxidación de la capa metálica con el tiempo. Asimismo, la capacidad de deformación tridimensional del fleje metálico no permite utilizar un tal rodillo en el caso de fuertes variaciones de la curvatura de la superficie de aplicación en la longitud del rodillo.

El documento US 2,264,020 describe una máquina de fabricación de neumáticos que comprende rodillos de presión deformables para aplicar un revestimiento externo de caucho en los pliegues del tejido previamente colocadas sobre un tambor. Cada rodillo deformable comprende una pluralidad de anillos rígidos independientes, apilados de lado a lado coaxialmente en un núcleo de caucho ensamblado sobre un tubo central, estando el núcleo en forma de estrella con puntos salientes sobre los cuales se apoyan los anillos, cada anillo está destinado a entrar en apoyo contra el revestimiento de caucho, dos aros montados sobre el tubo central, a cada lado del núcleo, que son capaces de bloquear en traslación el apilamiento de anillos sobre el núcleo.

El objetivo de la presente invención es proponer una solución destinada para superar al menos uno de los inconvenientes antes mencionados, el cual permite, especialmente, la implementación de una gran variedad de resinas, tanto termoendurecibles como termoplásticas, con una compactación sustancialmente uniforme de la banda aplicada, y la cual es simple en diseño y realización.

Para este efecto, la presente invención propone un cabezal de aplicación de fibras para la realización de piezas hechas de material compuesto, que comprende

- un sistema de compactación que comprende un rodillo de compactación, también llamado rodillo de aplicación, para la aplicación de una o varias fibras, en particular de una banda formada por una o varias fibras planas sobre una superficie de aplicación, comprendiendo el dicho rodillo de compactación un tubo central rígido mediante el cual el dicho rodillo está montado rotativo sobre una estructura de soporte del cabezal, y al menos una pieza cilíndrica hecha de un material flexible, deformable elásticamente, ensamblada coaxialmente, de manera directa o indirectamente, sobre el dicho tubo central,

- y de preferencia un sistema de calentamiento capaz de emitir una radiación térmica en la dirección de la o de las fibras, de preferencia justo antes de la aplicación mediante el rodillo de aplicación,

caracterizado porque el dicho rodillo de compactación comprende además una pluralidad de anillos rígidos independientes, de preferencia idénticos, apilados de lado a lado, coaxialmente, sobre la pieza cilíndrica, presentando cada uno una superficie cilíndrica exterior mediante la cual cada anillo está destinado a entrar en apoyo contra la superficie de drapeado, dos aros montados sobre el tubo central, a cada lado de la pieza cilíndrica, que son capaces de bloquear en traslación el apilamiento de anillos sobre la pieza cilíndrica, y de mantener los dichos anillos entre sí por sus superficies laterales.

Según la invención, los anillos independientes están montados sobre una pieza cilíndrica elásticamente deformable, de modo que los anillos sean capaces de desplazarse radialmente de manera independiente entre sí. Los aros están montados fijos en traslación sobre el tubo central, y de preferencia montados fijos en rotación sobre el tubo central, y presentan un diámetro exterior inferior al diámetro exterior de los anillos. La utilización de un rodillo provisto de tales anillos según la invención permite obtener un rodillo de compactación térmicamente estable utilizable para la aplicación de fibras a temperaturas elevadas, especialmente superior a 400 °C, en particular para la aplicación de fibras impregnadas de resinas termoplásticas, sobre superficies de aplicación no planas. El rodillo de compactación resulta simple en diseño y realización, con anillos montados directamente sobre una pieza cilíndrica elásticamente deformable, sin sistemas de rodadura o sistemas elásticos complejos. El cabezal según la invención equipado de un tal rodillo ofrece la posibilidad de utilizar una gran variedad de resinas termoendurecibles o termoplásticas combinadas con una gran variedad de fibras, sintéticas o naturales, híbridas o no, especialmente fibras comúnmente empleadas en el campo de los compuestos, tales como las fibras de vidrio, las fibras de carbono, de cuarzo, y de aramida. Según un modo de realización, cada aro presenta en su cara lateral enfrente de la parte cilíndrica una nervadura periférica anular mediante la cual el aro se apoya contra la superficie lateral del anillo exterior del apilamiento de anillos o cada aro presenta un reborde periférico anular mediante el cual el aro se apoya contra la superficie lateral del anillo exterior del apilamiento de anillos, definiendo la dicha nervadura o el dicho reborde un rebaje en la cara lateral del aro en el cual la pieza cilíndrica es capaz de extenderse cuando la dicha pieza cilíndrica se aplasta bajo el efecto del esfuerzo de compactación. Según un modo de realización, la pieza cilíndrica presenta una longitud superior a la longitud del apilamiento de anillos, extendiéndose así la pieza cilíndrica en los rebajes de los aros, teniendo la pieza cilíndrica un diámetro exterior el cual es inferior al diámetro interior de las nervaduras periféricas anulares.

Según un modo de realización, el rodillo de compactación comprende anillos metálicos, de preferencia de acero, aluminio, latón, cobre, o bronce. Los anillos metálicos pueden presentar, al menos en sus superficies cilíndricas exteriores, un tratamiento antiadherente y/o un tratamiento reflectante.

Según un modo de realización, cada anillo se presenta en forma de una arandela, de preferencia plana, cada anillo presenta dos superficies laterales opuestas planas paralelas, con una relación ancho sobre espesor superior a 1, de preferencia superior a 2, estando el ancho definido como la diferencia entre el diámetro exterior y el diámetro interior del anillo, y estando el espesor definido como la distancia entre las dos superficies laterales opuestas.

Según un modo de realización, cada anillo presenta aristas afiladas entre su superficie cilíndrica exterior y sus superficies laterales, con el fin de limitar el marcado de las fibras depositadas, y/o cada anillo presenta chaflanes o contornos que conectan su superficie cilíndrica interior y sus superficies laterales opuestas.

Según un modo de realización, el dicho rodillo de compactación comprende una pieza cilíndrica hecha de un material de elastómero, de preferencia no expandido, por ejemplo, una silicona o un poliuretano, que presenta de preferencia una dureza comprendida entre 25 shore A y 90 shore A, de preferencia de al menos 40 shore A. Según un modo de realización, la pieza cilíndrica comprende huecos, por ejemplo, huecos longitudinales que se abren sobre sus superficies laterales y/o celdillas, permitiendo los dichos huecos y/o celdillas aumentar la capacidad de deformación de la pieza cilíndrica.

Según otro modo de realización, el rodillo de compactación comprende una pieza cilíndrica de espuma, por ejemplo, un elastómero expandido tal como una espuma de poliuretano, que presenta de preferencia una densidad comprendida entre 200 kg/m3 y 500 kg/m3.

Según un modo de realización, la pieza cilíndrica se obtiene mediante moldeo sobre el tubo central. Según otro modo de realización, la pieza cilíndrica se obtiene de manera separada, por ejemplo, mediante moldeo en un molde separado, y luego se ensambla sobre el tubo central mediante encaje sobre el tubo central. En este último modo, la pieza cilíndrica puede ser fácilmente reemplazada en caso de desgaste o deterioro, y/o cuando el usuario desee cambiar la dureza de la pieza cilíndrica.

Según un modo de realización, el cabezal constituye un cabezal de colocación de fibras que comprende medios de corte y medios de redireccionamiento, y posiblemente medios de bloqueo de fibras. Según un modo de realización, el cabezal se utiliza para efectuar una aplicación de tipo enrollamiento de filamentos.

Según un modo de realización, el cabezal comprende un sistema de calentamiento de tipo láser, especialmente de diodos láser, un láser YAG o un láser de fibra, capaz de emitir un rayo láser en la dirección de la zona de contacto entre el rodillo y una superficie de drapeado. Como variante, el sistema de calentamiento puede comprender una o varias lámparas infrarrojas, o un sistema de calentamiento de tipo lámpara de destello, tal como se describe en el documento de patente WO2014/029969 o WO2017/134453.

La presente invención también tiene por objetivo un procedimiento de fabricación de una pieza hecha de material compuesto que comprende la aplicación de fibras continuas sobre una superficie de aplicación, caracterizado porque la aplicación de fibras se realiza por medio de un cabezal de aplicación de fibras tal como el descrito anteriormente, mediante desplazamiento relativo del cabezal de aplicación con respecto a la superficie de drapeado según las trayectorias de depósito, siendo las fibras compactadas durante su aplicación por medio del dicho rodillo de aplicación. Las fibras convencionalmente utilizadas son fibras planas continuas, también llamadas mechas, generalmente unidireccionales, y que comprenden una multitud de filamentos. Las fibras depositadas pueden ser fibras secas o fibras preimpregnadas con resina termoendurecible o termoplástica. Las fibras presentan típicamente anchos de 1/8, 1/4 o 1/2 pulgada. En el presente documento, el término "fibras" designa también fibras de ancho más grande, superior a 1/2 pulgada, convencionalmente llamadas bandas en la tecnología de colocación.

El procedimiento según la invención es particularmente ventajoso en el caso de la realización de preformas secas realizadas a partir de fibras secas provistas de un aglutinante y/o de preformas termoplásticas realizadas a partir de fibras preimpregnadas con resina termoplástica, que requieren temperaturas de calentamiento importantes durante el drapeado para al menos alcanzar el punto de fusión del aglutinante y/o de las resinas termoplásticas.

En el caso de una preforma seca, el procedimiento comprende además una etapa de impregnación de resina en la preforma seca, mediante la adición de una o varias resinas de impregnación por infusión o inyección a la preforma seca, y una etapa de endurecimiento para obtener una pieza hecha de material compuesto. En el caso de una preforma termoplástica, la preforma puede opcionalmente someterse a una etapa de consolidación adicional para obtener una pieza final hecha de material compuesto. Una consolidación in situ también se puede obtener durante la aplicación de fibras.

La aplicación de fibras se puede efectuar sobre la superficie de aplicación de una herramienta para formar una preforma, tal como se describió anteriormente, mediante colocación de fibra, colocación de banda, y/o bobinado. Según otro modo de realización, la aplicación de fibras se realiza directamente sobre la superficie de aplicación de una pieza prefabricada, para reforzar esta pieza con refuerzos de fibras unidireccionales, siendo la pieza prefabricada por ejemplo una pieza obtenida por inyección, moldeo o fabricación aditiva, a partir de una o varias resinas termoplásticas y/o termoendurecibles.

La invención se comprenderá mejor, y otros objetivos, detalles, características y ventajas aparecerán más claramente a lo largo de la descripción explicativa detallada que sigue de un modo de realización particular actualmente preferido de la invención, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, en los cuales:

- la Figura 1 es una vista esquemática lateral de un cabezal de aplicación de fibras según la invención, que ilustra el rodillo de compactación y el sistema de calentamiento;

- la Figura 2 es una vista esquemática en perspectiva del rodillo de compactación de la figura 1;

- la Figura 3 es una vista similar a la de la figura 2, con un corte parcial;

- la Figura 4 es una vista en sección longitudinal del rodillo de compactación de la figura 2;

- la Figura 5 es una vista del rodillo de compactación similar a la de la figura 4 durante la utilización del rodillo de compactación sobre una superficie de drapeado compleja; y

- la Figura 6 es una vista parcial ampliada de la figura 4 que ilustra una sección de un anillo rígido del rodillo de compactación.

Con referencia a la figura 1, el cabezal 1 de aplicación incluye un rodillo 2 de compactación el cual está montado rotativo alrededor de un eje A sobre una estructura 12 de soporte del cabezal. El cabezal está previsto para la aplicación de una banda formada por varias fibras dispuestas de lado a lado. El cabezal está montado mediante la dicha estructura 12 de soporte en el extremo de un sistema de desplazamiento (no se representa), por ejemplo, una muñeca de robot. El cabezal comprende además un sistema 9 de calentamiento también montado sobre la estructura de soporte, antes del rodillo con respecto a la dirección D de avance del cabezal de aplicación durante la aplicación de la banda de fibras sobre una superficie S de aplicación. El sistema de calentamiento es, por ejemplo, un sistema de calentamiento de tipo láser, cuya radiación se dirige en la dirección de la banda, justo antes de su compactación, así como hacia la o las bandas ya depositadas. Tal como se ilustra en la figura 1, la radiación 91 se dirige, por tanto, oblicuamente hacia la zona de pinzamiento o zona de contacto entre el rodillo de aplicación y la superficie de aplicación, para calentar una sección de banda dispuesta sobre el rodillo, antes de su compactación por este último, así como la superficie de aplicación y/o una o varias bandas previamente aplicadas. En el caso de una máquina de colocación de fibras, el cabezal comprende medios 11 de guía los cuales guían las fibras que entran en el cabezal hacia el rodillo 2 de compactación en forma de una banda de fibras, estando las fibras de la banda dispuestas de lado a lado de manera sustancialmente contigua. Mediante el desplazamiento del cabezal por el robot, el rodillo de compactación se pone en contacto con la superficie S de aplicación de un molde para aplicar la banda. Las fibras son de preferencia fibras continuas planas, de tipo mechas, preimpregnadas con una resina termoendurecible o una resina termoplástica, o fibras secas provistas de un aglutinante. El aglutinante es en forma de polvo y/o de una o varias capas, de preferencia de tipo termoplástico.

Con referencia a las figuras 2 a 6, el rodillo 2 de compactación del eje A comprende una pieza o cuerpo 3 cilíndrico hecho de un material flexible, elásticamente deformable por compresión. La pieza cilíndrica presenta un paso 31 central cilíndrico para su ensamblaje sobre un núcleo de soporte formado de un tubo 4 central rígido cilíndrico, por ejemplo, metálico, tal como de aluminio. La pieza 3 cilindrica y el tubo 4 central son coaxiales y solidarios en rotación entre sí. La pieza cilíndrica comprende, en este caso, una única parte cilíndrica con una superficie 32 cilíndrica exterior y dos superficies 33 laterales planas paralelas.

Según la invención, la superficie 32 cilíndrica de la pieza cilíndrica está recubierta de una capa exterior formada de una pluralidad de anillos 5 idénticos, encajados sobre la pieza cilíndrica y apilados entre sí.

Cada anillo 5 presenta una superficie 51 exterior cilíndrica que define el diámetro exterior del anillo, una superficie 52 interior cilíndrica que define el diámetro interior del anillo, y dos superficies 53 laterales planas opuestas. Los anillos recubren toda la superficie cilíndrica de la pieza cilíndrica, correspondiendo la longitud del apilamiento sustancialmente a la longitud de la pieza cilíndrica. Los anillos presentan un diámetro interno que corresponde sustancialmente al diámetro exterior de la pieza cilíndrica. Los anillos se encajan sobre la pieza cilíndrica y se apilan de lado a lado, planos entre sí, en contacto por sus superficies 53 laterales planas.

Cada anillo presenta una sección sustancialmente paralelepípeda, y se presenta, en este caso, en forma de una arandela plana, con un espesor E correspondiente a la distancia entre las dos superficies 53 laterales, y un ancho L correspondiente a la distancia entre la superficie 51 exterior cilíndrica y la superficie 52 interior cilíndrica, o a la diferencia entre el diámetro interno y el diámetro externo del anillo, los cuales son tales que la relación L/E es superior a 1, de preferencia superior a 2.

El rodillo está equipado con dos aros 6, de preferencia metálicos, montados sobre el tubo central a cada lado de la pieza cilíndrica para bloquear el apilamiento de los anillos sobre la pieza cilíndrica. Cada aro presenta un paso 61 central para su montaje sobre el tubo central, y comprende una base 62, de diámetro más grande mediante la cual el aro llega contra la superficie lateral enfrente del último anillo del apilamiento de anillo, llamado anillo exterior.

La base 62 presenta en su cara exterior un reborde o nervadura 64 anular periférica que define un rebaje 63 central cilíndrico. El diámetro interior de la nervadura anular periférica es igual o superior al diámetro de la pieza cilíndrica, siendo esta última sustancialmente igual al diámetro interno de los anillos. El diámetro exterior de la nervadura anular periférica, el cual corresponde al diámetro exterior de la base, es inferior al diámetro exterior de los anillos. Por tanto, el aro está en contacto únicamente con la superficie lateral del anillo exterior mediante la superficie 64a exterior anular de la nervadura anular periférica. Como variante, los aros no tienen base y presentan un diámetro exterior constante. Cada aro 6 se fija en el tubo central por medio de tornillos 7, por ejemplo, tres tornillos, cada uno atornillado en un agujero 65 radial roscado del aro, y cuyo extremo de tornillo se aloja en las hendiduras 41 del tubo central. Como variante, cada aro se puede atornillar en un extremo roscado del tubo central.

La pieza 3 cilíndrica hecha de material flexible confiere al rodillo de compactación una capacidad de aplastamiento la cual permite al rodillo de compactación adaptarse a las variaciones de curvatura de la superficie de aplicación y así aplicar una presión sustancialmente uniforme sobre toda la banda depositada. El tubo central rígido permite el montaje rotativo del rodillo sobre la estructura de soporte. Los anillos, por las superficies 51 exteriores cilíndricas de las cuales el rodillo está en contacto con la banda, sirven de pantalla a la radiación térmica emitida por el sistema de calentamiento, y permiten evitar un sobrecalentamiento del rodillo de compactación.

A título de ejemplo, la pieza cilíndrica se obtiene por moldeo sobre el tubo central, siendo el ensamblaje de la pieza cilíndrica sobre el tubo central obtenido durante el moldeo, con un posible tratamiento de superficie adecuado del tubo central. El montaje del rodillo sobre el cabezal puede realizarse por medio de una varilla axial, montada en el paso 42 interno del tubo 4 central por medio de dos rodamientos de bolas, y montada fija en rotación sobre la estructura 12 de soporte entre dos piezas de soporte. Presentando el tubo central ventajosamente en cada extremo un primer refrentado 43 para el montaje de un rodamiento.

Con referencia a la figura 5, a lo largo de la utilización, los anillos 5 pueden desplazarse radialmente bajo el esfuerzo de compactación aplicado por el cabezal, de manera independiente entre sí, para adaptarse a la superficie de drapeado. Bajo el efecto del esfuerzo de compactación, la pieza 3 cilíndrica puede aplastarse y extenderse lateralmente, tal como se ilustra en la figura. El rebaje 63 en el centro de la base del aro sirve de alojamiento para recibir la pieza cilíndrica deformada. Estos rebajes permiten evitar un contacto entre los aros y la pieza cilíndrica y, por tanto, permiten limitar el deterioro de la pieza cilíndrica. La distancia entre el diámetro exterior de los aros al nivel de su base y el diámetro exterior de los anillos, así como la dureza de la pieza cilíndrica definen el desplazamiento radial máximo de los anillos, y se elegirán en función del esfuerzo de compactación deseado y de la complejidad de la superficie de drapeado.

Para limitar el deterioro de la superficie 32 cilíndrica de la pieza cilíndrica, la unión entre cada superficie 53 lateral y la superficie 52 interior cilíndrica de un anillo se efectúa mediante un contorno 54. En el lado exterior, para limitar el marcado de la preforma drapeada, así como el aplastamiento del rodillo por la resina de impregnación contenida en las fibras y/o el bloqueo de los filamentos constituyentes de las fibras entre dos anillos adyacentes, los anillos presentan aristas 55 afiladas entre la superficie 51 exterior cilindrica y las dos superficies 53 laterales, sin chaflán o contorno.

Según una variante de realización, la longitud del apilamiento de anillos es inferior a la longitud de la pieza cilíndrica, comprendiendo la pieza cilíndrica porciones de extremo posicionadas en los rebajes de los aros, siendo el diámetro exterior de la pieza cilíndrica inferior al diámetro interno de las nervaduras periféricas anulares de manera que mantenga una holgura entre las nervaduras y la pieza cilíndrica.

La pieza cilíndrica está, por ejemplo, constituida de un elastómero no expandido, tal como una silicona o un polisiloxano, o de un poliuretano, de preferencia una silicona, por ejemplo, una silicona de dos componentes que puede polimerizarse a temperatura ambiente. La pieza cilíndrica presenta una dureza de 40, 50 o 60 shore A, la cual se elegirá en función de la tasa de aplastamiento deseada del rodillo para un esfuerzo de compactación determinado, siendo esta tasa de aplastamiento especialmente definida en función de la complejidad de la superficie de aplicación.

Los anillos son metálicos, por ejemplo, de cobre, y cada anillo presenta una sección sustancialmente paralelepípeda, y se presenta, en este caso, en forma de una arandela plana, con por ejemplo un espesor E del orden de 2 mm, y un ancho L de aproximadamente 4,5 mm.

El sistema de calentamiento de tipo láser puede comprender diodos láser, dispuestos en una o varias filas, que emiten una radiación de longitud(es) de onda comprendida(s) entre 880 a 1030 nm, por ejemplo, un láser de fibra óptica o un láser YAG, que emite a una longitud de onda del orden de 1060 nm.

Aunque la invención ha sido descrita en relación con un modo de realización particular, es evidente que no se limita de ninguna manera a ella y que comprende todos los equivalentes técnicos de los medios descritos, así como sus combinaciones si estas últimas entran en el contexto de la invención, tal como se define en las reivindicaciones.

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Cabezal de aplicación de fibras para la realización de piezas hechas de material compuesto, que comprende un sistema de compactación que comprende un rodillo (2) de compactación para la aplicación de una o varias fibras en una superficie (S) de aplicación, comprendiendo el dicho rodillo de compactación un tubo (4 ) central rígido mediante el cual el dicho rodillo está montado rotativo sobre una estructura de soporte del cabezal, y al menos una pieza (3) cilíndrica realizada de un material flexible, deformable elásticamente, ensamblada coaxialmente sobre el dicho tubo central, caracterizado porque el dicho rodillo de compactación comprende además un pluralidad de anillos (5) rígidos independientes, apilados de lado a lado coaxialmente sobre la pieza cilíndrica, presentando cada uno una superficie (51) cilíndrica exterior mediante la cual cada anillo está destinado a llegar en apoyo contra la superficie de drapeado, dos aros (6) montados en el tubo central, a cada lado de la pieza cilíndrica, que son capaces de bloquear en traslación el apilamiento de anillos sobre la pieza cilíndrica.

2. Cabezal de aplicación según la reivindicación 1, caracterizado porque cada aro (6) presenta una nervadura (64) periférica anular mediante la cual el aro está en apoyo contra la superficie (53) lateral del anillo exterior del apilamiento de anillos, definiendo la dicha nervadura un rebaje (63) en el cual la pieza (3) cilíndrica es capaz de extenderse cuando la dicha pieza cilíndrica es aplastada bajo el efecto del esfuerzo de compactación.

3. Cabezal de aplicación de fibras según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el rodillo de compactación comprende anillos (5) metálicos.

4. Cabezal de aplicación de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque cada anillo (3) presenta dos superficies (53) laterales opuestas planas paralelas, con una relación ancho sobre espesor (L/E) superior a 1, de preferencia superior a 2.

5. Cabezal según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque cada anillo (5) presenta aristas (55) afiladas entre su superficie (51) cilíndrica exterior y sus superficies (53) laterales.

6. Cabezal según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque cada anillo (3) presenta chaflanes o contornos (54) que conectan su superficie (52) cilíndrica interior y sus superficies (53) laterales opuestas.

7. Cabezal según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dicho rodillo de compactación comprende una pieza (3) cilíndrica hecha de un material de elastómero que presenta una dureza comprendida entre 25 shore A y 90 shore A, de preferencia de al menos 40 shore A.

8. Cabezal según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el rodillo de compactación comprende una pieza cilíndrica de espuma que presenta una densidad comprendida entre 200 kg/m3 y 500 kg/m3.

9. Procedimiento de fabricación de una pieza hecha de material compuesto que comprende la aplicación de fibras continuas en una superficie de aplicación, siendo la dicha aplicación de fibras realizada por medio de un cabezal de aplicación de fibras según una de las reivindicaciones 1 a 8, mediante desplazamiento relativo del cabezal de aplicación con respecto a la superficie de drapeado según las trayectorias de depósito, siendo las fibras compactadas durante su aplicación por medio del dicho rodillo de aplicación.