ES3013383T3

ES3013383T3 - Apparatus used to manufacture a mandrel package

Info

Publication number: ES3013383T3
Application number: ES23191901T
Authority: ES
Inventors: Richard A Prause; Andrew E Modin; Allen J Halbritter; Richard E Heath
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2018-12-19
Filing date: 2019-11-19
Publication date: 2025-04-11
Anticipated expiration: 2039-11-19
Also published as: EP3677412A1; US20200198262A1; US11806949B2; EP4253014B1; US11179902B2; CN111331885A; PT3677412T; BR102019026366B1; BR102019026366A2; PT4253014T; ES2965881T3; KR20200077400A; US20220040938A1; CN111331885B; KR102803705B1; JP2020114661A; EP4253014A1; EP3677412B1; JP7405584B2

Abstract

Un aparato (500) utilizado para fabricar un paquete de mandril (100) comprende una herramienta de matriz (502) para formar un mandril parcialmente envuelto (146); brazos de barrido (510), movibles con respecto a la herramienta de matriz (502), para formar un mandril envuelto (124); un mecanismo de colocación de relleno de radio (518) para colocar un primer relleno de radio (114) y un segundo relleno de radio (116) en el mandril envuelto (124); y un mecanismo de consolidación (520) para formar el paquete de mandril (100). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método para formar un paquete de mandril

Campo

La presente divulgación se refiere en general a la fabricación de compuestos y, más particularmente, a un aparato usado para fabricar un paquete de mandril usado para fabricar una estructura compuesta.

Antecedentes

Las aeronaves generalmente incluyen un fuselaje, que se puede considerar como un esqueleto subyacente al que se unen revestimientos para formar una superficie exterior aerodinámica lisa. Se pueden usar largueros de varias formas para rigidizar las secciones del fuselaje y los revestimientos de las alas en las aeronaves. Los materiales compuestos se utilizan en las aeronaves para disminuir el peso de la aeronave. Las aeronaves modernas pueden incluir tanto largueros compuestos como revestimientos compuestos.

Convencionalmente, los largueros compuestos se unen a un revestimiento compuesto usando sujetadores, curando los largueros compuestos al revestimiento compuesto, o una combinación de los dos. En algunos procesos convencionales, los largueros compuestos se ensamblan en una herramienta de curado común tanto a los largueros compuestos como al revestimiento compuesto.

Para ensamblar los largueros compuestos en la herramienta de curado, se realizan una serie de procesos, cada uno de los cuales tiene un tiempo de realización asociado. Cada componente del larguero se coloca a la herramienta de curado y después se compacta por separado. Cada proceso asociado con el montaje de los largueros compuestos se suma a un tiempo de fabricación total. El tiempo de fabricación puede limitar la cantidad de aeronaves producidas.

La fabricación de una estructura compuesta que tiene una sección transversal cerrada o una sección transversal parcialmente cerrada implica colocar una herramienta dentro de una cavidad al menos parcialmente atrapada. Una cavidad al menos parcialmente atrapada hace que la extracción de la herramienta sea indeseablemente difícil. No se puede utilizar un mandril sólido sin una línea de visión recta, una trayectoria de extracción desde la estructura compuesta. US2010/139857 AI divulga un aparato utilizado para fabricar un paquete de mandril de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

Por consiguiente, los expertos en la técnica continúan con los esfuerzos de investigación y desarrollo en el campo de la fabricación de compuestos y, como tales, los aparatos y métodos, destinados a abordar las preocupaciones identificadas anteriormente, encontrarían utilidad.

Sumario

Se proporciona un aparato para fabricar un paquete de mandril como se menciona en la reivindicación 1.

La siguiente es una lista no exhaustiva de ejemplos, que pueden o no estar reivindicados, de la presente materia de acuerdo con la presente divulgación.

En un ejemplo que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, un método descrito para fabricar un paquete de mandril, utilizado para fabricar una estructura compuesta, incluye las etapas de: (1) colocar una hoja de envoltura sobre una cavidad de una herramienta de troquelado; (2) colocar un mandril a la hoja de envoltura; (3) presionar el mandril y la hoja de envoltura en la cavidad; (4) envolver la hoja de envoltura alrededor del mandril para formar un mandril envuelto; (5) colocar un primer relleno de radio en un primer radio del mandril envuelto; (6) colocar un segundo relleno de radio en un segundo radio del mandril envuelto; y (7) consolidar el mandril, la hoja de envoltura, el primer relleno de radio y el segundo relleno de radio para formar el paquete de mandril.

En un ejemplo, que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, un método divulgado para fabricar una estructura compuesta incluye las etapas de: (1) colocar una carga compuesta sobre un paquete de mandril; (2) dar forma a la carga compuesta en el paquete de mandril y una placa de soporte para formar una estratificación de larguero; y (3) compactar la estratificación de larguero para formar un paquete de larguero compactado.

En un ejemplo, que no cae dentro del alcance de las reivindicaciones anexas, un paquete de mandril divulgado, utilizado para fabricar una estructura compuesta, incluye un mandril y una hoja de envoltura, que rodea el mandril para formar un mandril envuelto. El paquete de mandril también incluye un primer relleno de radio, acoplado a la hoja de envoltura en un primer radio del mandril envuelto, y un segundo relleno de radio acoplado a la hoja de envoltura en un segundo radio del mandril envuelto. El mandril, la hoja de envoltura, el primer relleno de radio y el segundo relleno de radio se consolidan a partir del paquete de mandril.

Se proporciona un aparato usado para fabricar un paquete de mandril como se cita en la reivindicación 1. Se proporcionan modalidades adicionales del aparato como se cita en la reivindicaciones independientes 1 a 14.

Otros ejemplos del sistema y método descritos serán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos anexos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es un diagrama de bloques esquemático de un ejemplo de un entorno de fabricación;

la Fig. 2 es una ilustración esquemática de un ejemplo de un paquete de mandril;

la Fig. 3 es una ilustración esquemática de otro ejemplo del paquete de mandril;

la Fig. 4 es una ilustración esquemática de un ejemplo de un aparato para fabricar el paquete de mandril que representa ejemplos de un mandril y una hoja de envoltura antes de la envoltura;

la Fig. 5 es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo de una porción del mandril envuelto con la hoja de envoltura;

la Fig. 6A es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo de otra porción del mandril envuelto con la hoja de envoltura;

la Fig. 6B es una ilustración esquemática del aparato que representa un ejemplo de otra porción del mandril envuelto con la hoja de envoltura;

la Fig. 7 es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo de un estratificación de mandril del paquete de mandril de la Fig. 2 antes de la consolidación;

la Fig. 8 es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo de un estratificación de mandril del paquete de mandril de la Fig. 3 antes de la consolidación;

la Fig. 9 es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo del paquete de mandril de la Fig. 2 durante la consolidación;

la Fig. 10 es una ilustración esquemática de un ejemplo del aparato que representa un ejemplo del paquete de mandril de la Fig. 3 durante la consolidación;

la Fig. 11 es una ilustración esquemática de un ejemplo de un estratificación de larguero compuesto que utiliza el paquete de mandril de la Fig. 2 antes de la consolidación;

la Fig. 12 es una ilustración esquemática de un ejemplo del paquete de larguero compactado que utiliza el paquete de mandril de la Fig. 2;

la Fig. 13 es una ilustración esquemática de un ejemplo de la estratificación de larguero compuesto utilizando el paquete de mandril de la Fig. 3 antes de la consolidación;

la Fig. 14 es una ilustración esquemática de un ejemplo del paquete de larguero compactado que utiliza el paquete de mandril de la Fig. 3;

la Fig. 15 es una ilustración esquemática de un ejemplo de una herramienta de conformación mecánica y un ejemplo de equipo de conformación al vacío antes de la consolidación;

la Fig. 16 es una ilustración esquemática de un ejemplo de la herramienta de conformación mecánica y un ejemplo del equipo de conformación al vacío durante la consolidación;

la Fig. 17 es una ilustración esquemática de un ejemplo de una herramienta de curado que representa un ejemplo del paquete de largueros compactados;

la Fig. 18 es una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo del paquete de mandril que tiene un contorno; la Fig. 19 es una vista esquemática en sección de un ejemplo del paquete de mandril que tiene un contorno de la Fig. 18;

la Fig. 20 es una vista esquemática en sección de un ejemplo del paquete de mandril que tiene un contorno de la Fig. 18;

la Fig. 21 es una vista en planta esquemática de un ejemplo del paquete de mandril que tiene un contorno de la Fig. 18;

la Fig. 22 es una vista esquemática en elevación de un ejemplo del paquete de mandril que tiene un contorno de la Fig. 18;

la Fig. 23 es un diagrama de flujo esquemático de un ejemplo de un método para fabricar el paquete de mandril de acuerdo con una realización de la presente invención;

la Fig. 24 es un diagrama de flujo esquemático de un ejemplo de un método para fabricar una estructura compuesta; la Fig. 25 es una ilustración esquemática de un ejemplo de una aeronave;

la Fig. 26 es un diagrama de flujo de un ejemplo de metodología de producción y servicio de aeronaves;

la Fig. 27 es una vista esquemática en perspectiva de un ejemplo de una herramienta de troquelado del aparato para fabricar el paquete de mandril; y

la Fig. 28 es una vista en perspectiva esquemática y opuesta de la herramienta de troquelado de la Fig. 27.

Descripción detallada

La siguiente descripción detallada se refiere a los dibujos adjuntos, que ilustran ejemplos específicos descritos por la divulgación. Otros ejemplos que tienen diferentes estructuras y operaciones no se apartan del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas. Los números de referencia similares pueden referirse a la misma característica, elemento o componente en los diferentes dibujos.

A continuación se proporcionan ejemplos ilustrativos, no exhaustivos, que pueden ser, pero no necesariamente, reivindicados, de la materia de acuerdo con la presente divulgación. El alcance de la invención se define por las reivindicaciones anexas. La referencia en la presente a "ejemplo" significa que una o más características, estructura, elemento, componente, característica y/o etapa operativa descrita en relación con el ejemplo se incluye en al menos una realización y/o implementación de la materia de acuerdo con la presente divulgación. Por lo tanto, las frases "un ejemplo", "uno o más ejemplos" y un lenguaje similar a lo largo de la presente divulgación pueden referirse, pero no necesariamente, al mismo ejemplo. Además, la materia que caracteriza cualquier ejemplo puede, pero no necesariamente, incluir la materia que caracteriza cualquier otro ejemplo.

Con referencia en general a las Figs. 1-17, la presente divulgación proporciona ejemplos de un paquete de mandril 100 y una estructura compuesta 200 fabricada usando el paquete de mandril 100, que no están cubiertos por las reivindicaciones adjuntas. En uno o más ejemplos, la estructura compuesta 200 es un componente de una aeronave, tal como un rigidizador de la aeronave. En un ejemplo, la estructura compuesta 200 incluye un larguero compuesto 210 formado usando el paquete de mandril 100.

La Fig. 1 ilustra un ejemplo de un entorno de fabricación 250. Los ejemplos del paquete de mandril 100 utilizado para formar la estructura compuesta 200 se fabrican (por ejemplo, se forman o se fabrican) en el entorno de fabricación 250. De manera similar, los ejemplos de la estructura compuesta 200 formada usando el paquete de mandril 100 se fabrican en el entorno de fabricación 250.

Con referencia a las Figs. 1-3, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye un mandril 104. El mandril 104 puede tener cualquiera de varias formas y/o geometrías de sección transversal. Generalmente, la forma del mandril 104 corresponde y complementa al menos una parte de una forma de sección transversal de la estructura compuesta 200 formada usando el paquete de mandril 100. Por ejemplo, la geometría de la estructura compuesta 200, tal como la geometría del larguero compuesto 210, impulsa el diseño de la geometría del mandril 104. El mandril 104 y, por lo tanto, el paquete de mandril 100 se forman con una geometría adecuada para dar como resultado la geometría deseada de la estructura compuesta 200. En los ejemplos ilustrativos, el mandril 100 tiene una forma trapezoidal en sección transversal. En tales ejemplos, el larguero compuesto 210 formado usando el paquete de mandril 100 tiene una sección transversal en forma de sombrero.

Como se ilustra en las Figs. 2 y 3, en un ejemplo, el mandril 104 tiene una forma trapezoidal isósceles en sección transversal. Por ejemplo, el mandril 104 incluye una superficie inferior 112, una superficie superior 106 que es opuesta y paralela a la superficie inferior 112, una primera superficie lateral 108 y una segunda superficie lateral 110 que es opuesta a la primera superficie lateral 108.

Como se ilustra en las Figs. 2 y 3, en un ejemplo, una o más esquinas del mandril 104 están redondeadas (es decir, la esquina o borde es redondeado y tiene un radio). En los ejemplos ilustrativos, el mandril 104 tiene un primer radio 118 (por ejemplo, una primera esquina redondeada), formado en una intersección de la superficie inferior 112 y la primera superficie lateral 108, y un segundo radio 120 (por ejemplo, una segunda esquina redondeada), formado en una intersección de la superficie inferior 112 y la segunda superficie lateral 110.

En otro ejemplo, una o más de las esquinas del mandril 104 pueden ser una esquina afilada.

Con referencia a las Figs. 1-3, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye una hoja de envoltura 102. La hoja de envoltura 102 rodea el mandril 104 para formar un mandril envuelto 124. En un ejemplo, la hoja de envoltura 102 está hecha de un material compuesto. Como se ilustra en las Figs. 2 y 3, la hoja de envoltura 102 se envuelve alrededor de una superficie exterior 126 del mandril 104. En otras palabras, la hoja de envoltura 102 se envuelve alrededor de la superficie superior 106, la primera superficie lateral 108, la segunda superficie lateral 110 y la superficie inferior 112.

En un ejemplo, la hoja de envoltura 102 incluye, o está formada por, una cantidad de hojas, u láminas, de un material compuesto. Tal como se usa en la presente, la frase "una cantidad de" significa uno o más elementos. Cada hoja del material compuesto incluye fibras de refuerzo unidas en una matriz de resina polimérica. Las resinas utilizadas en el material compuesto pueden incluir resinas termoplásticas o termoestables. Las fibras pueden ser unidireccionales o pueden tomar la forma de una tela o tela tejida. Las fibras del material compuesto de diferentes hojas de la hoja de envoltura 102 pueden tener la misma orientación de fibra o diferentes orientaciones.

En un ejemplo, cuando se envuelve alrededor del mandril 104, la hoja de envoltura 102 tiene una forma de sección transversal formada por la forma de sección transversal del mandril 104. En el ejemplo ilustrativo, cuando se envuelve alrededor del mandril 104, la hoja de envoltura 102 tiene una sección transversal trapezoidal formada por el mandril 104. La hoja de envoltura 102 puede ayudar a mantener la forma de la estructura compuesta 200 durante la formación.

Como se ilustra en las Figs. 2 y 3, en un ejemplo, una o más de las esquinas del mandril envuelto 124 es redondeada (es decir, la esquina o borde es redondeado y tiene un radio). El radio se debe a que la hoja de envoltura 102 se pliega, o envuelve, alrededor de la esquina redondeada del mandril 104. En los ejemplos ilustrativos, el mandril envuelto 124 tiene el primer radio 118 (por ejemplo, una primera esquina redondeada 148), formado en una intersección de una porción de la hoja de envoltura 102 que cubre la superficie inferior 112 del mandril 104 y una porción de la hoja de envoltura 102 que cubre la primera superficie lateral 108 del mandril 104, y el segundo radio 120 (por ejemplo, una segunda esquina redondeada 150), formado en una intersección de la porción de la hoja de envoltura 102 que cubre la superficie inferior 112 y una porción de la hoja de envoltura 102 que cubre la segunda superficie lateral 110 del mandril 104.

Con referencia a las Figs. 1-3, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye un primer relleno de radio 114 y un segundo relleno de radio 116. En un ejemplo, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 están hechos de un material compuesto. Como se ilustra en las Figs. 2 y 3, el primer relleno de radio 114 se acopla a la hoja de envoltura 102 en el primer radio 118 del mandril envuelto 124. El segundo relleno de radio 116 se acopla a la hoja de envoltura 102 en el segundo radio 120 del mandril envuelto 124. El primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se ajustan a la curvatura en una unión de componentes perpendiculares de la estructura compuesta 200. El primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 pueden denominarse comúnmente "fideos".

En un ejemplo, cada uno del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 incluye, o está formado, por un material de resina polimérica. En otro ejemplo, cada uno del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 incluye fibras no tejidas unidas en el material de resina polimérica. Generalmente, el material de resina polimérica del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y la matriz de resina polimérica de la hoja de envoltura 102 son compatibles.

Como se ilustra en la Fig. 2, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se consolidan o compactan para formar el paquete de mandril 100. En un ejemplo, se aplica presión, o una fuerza, al primer relleno de radio 114, al segundo relleno de radio 116, a la hoja de envoltura 102 y al mandril 104 para consolidar los componentes en el paquete de mandril compactado. En otras palabras, se aplica presión o fuerza al primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 y reacciona mediante la superficie exterior 126 del mandril 104 para compactar la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 contra el mandril 104.

En un ejemplo, después de la consolidación, la hoja de envoltura 102 se adhiere a la superficie exterior 126 del mandril 104. En otras palabras, la hoja de envoltura 102 se adhiere a la superficie superior 106, la primera superficie lateral 108, la segunda superficie lateral 110 y la superficie inferior 112. La hoja de envoltura 102 puede adherirse al mandril 104 mediante la adherencia inherente del material compuesto que forma la hoja de envoltura 102 o mediante el uso de un agente de unión secundario (por ejemplo, un adhesivo). En otro ejemplo, después de la consolidación, la hoja de envoltura 102 no se adhiere a la superficie exterior 126 del mandril 104. En tales ejemplos, el mandril envuelto 124 y, por lo tanto, el paquete de mandril 100 incluyen una o más capas adicionales de material 152 (Figs. 2 y 3) ubicado entre el mandril 104 y la hoja de envoltura 102. La una o más capas adicionales de material 152 se pueden envolver alrededor del mandril 104 antes de envolver el mandril 104 con la hoja de envoltura 102. Por ejemplo, el paquete de mandril 100 puede incluir una hoja de liberación 154 (Figs. 2 y 3), configurado para evitar la adhesión de la hoja de envoltura 102 al mandril 104 durante la consolidación entre otras capas de material.

En un ejemplo, después de la consolidación, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se adhieren a la hoja de envoltura 102. El primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 pueden adherirse entre sí mediante la adherencia inherente del material compuesto que forma el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y/o la hoja de envoltura 102 o mediante el uso de un agente de unión secundario (por ejemplo, un adhesivo).

Con referencia a las Figs. 1 y 3, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye una hoja de línea de molde interna 122. En un ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 está hecha de un material compuesto. Como se ilustra en la Fig. 3, la hoja de línea de molde interna 122 está acoplada al mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116. La hoja de línea de molde interna 122 puede ayudar a mantener la forma de la estructura compuesta 200 durante la formación; por ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 puede resistir el aplastamiento durante la consolidación.

En un ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 está formada por una cantidad de hojas, o láminas, de un material compuesto. Cada hoja del material compuesto incluye fibras de refuerzo unidas en una matriz de resina polimérica. Las resinas utilizadas en el material compuesto pueden incluir resinas termoplásticas o termoestables. Las fibras pueden ser unidireccionales o pueden tomar la forma de una tela o tela tejida. Las fibras del material compuesto de diferentes hojas de la hoja de línea de molde interna 122 pueden tener la misma orientación de fibra o diferentes orientaciones. Generalmente, la matriz de resina polimérica de la hoja de línea de molde interna 122 es compatible con el material de resina polimérica del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y la matriz de resina polimérica de la hoja de envoltura 102.

En un ejemplo, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen la misma orientación de fibra. En otro ejemplo, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen diferentes orientaciones de fibra.

Como se ilustra en la Fig. 3, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122 se consolidan, o compactan, para formar el paquete de mandril 100. En un ejemplo, se aplica presión, o una fuerza, a la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 para consolidar los componentes en el paquete de mandril compactado. En otras palabras, se aplica presión o fuerza a la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y reacciona mediante la superficie exterior 126 del mandril 104 para compactar la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 contra el mandril 104.

En un ejemplo, después de la consolidación, la hoja de línea de molde interna 122 se adhiere al primer relleno de radio 114, al segundo relleno de radio 116 y a la hoja de envoltura 102. La hoja de línea de molde interna 122 puede adherirse al primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 mediante la adherencia inherente del material compuesto que forma la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y/o la hoja de envoltura 102 o mediante el uso de un agente de unión secundario (por ejemplo, un adhesivo).

Con referencia a las Figs. 1-3 , en un ejemplo, el paquete de mandril 100 se forma, o se consolida, en una placa de soporte 508. En dicho ejemplo, el paquete de mandril 100 se acopla de forma extraíble a la placa de soporte 508 después de la consolidación.

Como se ilustra en la Fig. 2, en un ejemplo, el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se consolidan a una superficie de la placa de soporte 508. En un ejemplo, después de la consolidación para formar el paquete de mandril 100, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se adhieren a la superficie de la placa de soporte 508. En otro ejemplo, después de la consolidación, el paquete de mandril 100 se asegura a la placa de soporte 508 usando un vacío activo aplicado a través de la placa de soporte 508.

Como se ilustra en la Fig. 3, en un ejemplo, el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122 se consolidan a la superficie de la placa de soporte 508. En un ejemplo, después de la consolidación para formar el paquete de mandril 100, la hoja de línea de molde interna 122 se adhiere a la superficie de la placa de soporte 508. En otro ejemplo, después de la consolidación, el paquete de mandril 100 se asegura a la placa de soporte 508 usando un vacío activo aplicado a través de la placa de soporte 508.

Con referencia a las Figs. 1 y 4-10, la presente divulgación también proporciona ejemplos de un aparato 500, no cubierto por las reivindicaciones adjuntas, utilizado para fabricar el paquete de mandril 100 como se define en las reivindicaciones anexas. En un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye, o es, los componentes consolidados del mandril 104, la hoja de envoltura 102, que rodea el mandril 104 para formar el mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114, acoplado a la hoja de envoltura 102 en el primer radio 118 del mandril envuelto 124, y el segundo relleno de radio 116, acoplado a la hoja de envoltura 102 en el segundo radio 120 del mandril envuelto 124, y, opcionalmente, cuando está presente, la hoja de línea de molde interna 122, acoplada al mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114, y el segundo relleno de radio 116.

En un ejemplo, el aparato 500 está configurado para envolver la hoja de envoltura 102 alrededor del mandril 104 para formar el mandril envuelto 124. En un ejemplo, el aparato 500 también está configurado para envolver la una o más capas adicionales de material 152, tal como la hoja de liberación 154, ilustrada en las Figs. 2 y 3, alrededor del mandril 104. La envoltura del mandril 104 con la una o más capas adicionales de material 152 se puede realizar antes de envolver el mandril 104 con la hoja de envoltura 102 o simultáneamente con la hoja de envoltura 102. En un ejemplo, el aparato 500 está configurado además para colocar el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 en el mandril envuelto 124. En un ejemplo, el aparato 500 también está configurado para colocar la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente, en el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y el mandril envuelto 124. En un ejemplo, el aparato 500 se configura adicionalmente para consolidar el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116, la hoja de envoltura 102 y, opcionalmente, la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente, contra el mandril 104 para formar el paquete de mandril compactado 100.

Como se ilustra en las Figs. 4 y 5, como se cita en la reivindicación 1, el aparato 500 incluye una herramienta de troquelado 502. La herramienta de troquelado 502 incluye una primera porción de troquel 512 y una segunda porción de troquel 514. La primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 definen una cavidad 504. En otras palabras, la cavidad 504 se forma entre la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514. La hoja de envoltura 102 del paquete de mandril 100 y el mandril 104 del paquete de mandril 100 se presionan en la cavidad 504 para envolver parcialmente la hoja de envoltura 102 alrededor de la superficie exterior 126 del mandril 104.

Como se ilustra en las Figs. 4 y 5, en un ejemplo, la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 son móviles entre sí. Por ejemplo, la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 están configuradas para alejarse entre sí, por ejemplo, en las direcciones de la flecha direccional 522 y la flecha direccional 524, respectivamente, para agrandar la cavidad 504 cuando la hoja de envoltura 102 del paquete de mandril 100 y el mandril 104 del paquete de mandril 100 se presionan en la cavidad 504, como se ilustra en la Fig. 5.

En un ejemplo, la primera porción del troquel 512 incluye una primera superficie herramental 528 y la segunda porción del troquel 514 incluye una segunda superficie herramental 530. La primera superficie herramental 528 y la segunda superficie herramental 530 forman al menos parcialmente la cavidad 504. La primera superficie herramental 528 es complementaria (por ejemplo, tiene una geometría complementaria con respecto a) a una porción del mandril 104. Por ejemplo, la primera superficie herramental 528 tiene un ángulo, o una pendiente, que es complementaria a un ángulo, o una pendiente, de la segunda superficie lateral 110 del mandril 104. La segunda superficie herramental 530 es complementaria (por ejemplo, tiene una geometría complementaria con respecto a) a otra porción del mandril 104. Por ejemplo, la segunda superficie herramental 530 tiene un ángulo, o una pendiente, que es complementaria a un ángulo, o una pendiente, de la primera superficie lateral 108 del mandril 104.

Como se ilustra en las Figs. 4 y 5, en un ejemplo, el aparato 500 también incluye una cuña 554. La cuña 554 puede estar formada de cualquier material rígido adecuado, tal como un material metálico, un material plástico y similares. La cuña 554 se ubica en la cavidad 504 y se puede mover con respecto a la herramienta de troquelado 502 cuando la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504 y la cavidad 504 se agranda debido al movimiento de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514. En un ejemplo, la cuña 554 tiene una geometría, tal como una forma trapezoidal en sección transversal, que es complementaria a una forma transversal de la cavidad 504 de modo que un primer lado 580 de la cuña 554 se acopla a la primera superficie herramental 528 y un segundo lado opuesto 582 de la cuña 554 se acopla a la segunda superficie herramental 530. En un ejemplo, el primer lado 580 de la cuña 554 tiene un ángulo, o una pendiente, que es aproximadamente el mismo que el ángulo, o pendiente, de la segunda superficie lateral 110 del mandril 104 y el segundo lado 582 de la cuña 554 tiene un ángulo, o una pendiente, que es aproximadamente el mismo que el ángulo, o pendiente, de la primera superficie lateral 108 del mandril 104.

Como se ilustra en las Figs. 4 y 5, en un ejemplo, la cuña 554 incluye una tercera superficie herramental 556. La tercera superficie herramental 556 de la cuña 554 es complementaria (por ejemplo, tiene una geometría complementaria con respecto a) a una porción del mandril 104, tal como la superficie superior 106 del mandril 104. Como se ilustra en la Fig. 4, la cuña 554 soporta una porción central 156 de la hoja de envoltura 102 colocada sobre la cavidad 504 y evita que la hoja de envoltura 102 se caiga o se cuelgue en la cavidad 504. Además, la cuña 554 puede facilitar el uso de máquinas de recorte y recogida y colocación de redes para cortar la hoja de envoltura 102 a una dimensión deseada y transferir la hoja de envoltura 102 a la herramienta de troquelado 502. Adicionalmente, con la hoja de envoltura 102 acoplada a la cuña 554 (por ejemplo, adherida a la cuña 554 por la adherencia de la hoja de envoltura 102), la cuña 554 también facilita el posicionamiento e indexación adecuados de la hoja de envoltura recortada 102 al ubicar la cuña 554 dentro de la cavidad 504. Además, la cuña 554 está configurada de modo que ceba el proceso de accionamiento, o prensado, del mandril 104 y la hoja de envoltura 102 entre la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 sin colocar una carga significativa en la hoja de envoltura 102. En otras palabras, la cuña 554 permite que la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 sean impulsados hacia abajo entre la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 de modo que la cuña 554 se ocupa de la mayor parte de una carga relacionada con la fricción al separar la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 de modo que la carga relacionada con la fricción se trata principalmente entre la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512 y el primer lado correspondiente 580 de la cuña 554 y entre la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514 y el segundo lado correspondiente 582 de la cuña 554. Opcionalmente, en un ejemplo, se puede utilizar un lubricante adecuado que no contamine la hoja de envoltura 102 para reducir la carga relacionada con la fricción.

Como se ilustra en la Fig. 4, cuando la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan inicialmente en la cavidad 504, la porción central 156 de la hoja de envoltura 102 se intercala entre el mandril 104 y la tercera superficie herramental 556 y la tercera superficie herramental 556 reacciona al mandril 104 para mantener la hoja de envoltura 102 en su lugar con respecto al mandril 104. Como se ilustra adicionalmente en la Fig. 5, en un ejemplo, cuando la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan aún más en la cavidad 504, la porción central 156 de la hoja de envoltura 102 se intercala entre el mandril 104 y la tercera superficie herramental 556, una primera porción intermedia 158 de la hoja de envoltura 102 se intercala entre el mandril 104 y la primera superficie herramental 528, y una segunda porción intermedia 160 de la hoja de envoltura 102 se intercala entre el mandril 104 y la segunda superficie herramental 530. El movimiento de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 alejadas entre sí expone más de la primera superficie herramental 528 y la segunda superficie herramental 530.

Las Figs. 27 y 28 ilustran vistas isométricas opuestas de un ejemplo de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 de la herramienta de troquelado 502, representadas en las Figs. 4-10, con todos los demás componentes estructurales del aparato 500 y los componentes del paquete de mandril 100 retirados. Como se ilustra en las Figs. 27 y 28, en un ejemplo, la primera porción de troquel 512 incluye una cantidad de primeros dedos de intercalación 544 (Fig. 27). Los primeros dedos de intercalación 544 se extienden desde la primera superficie herramental 528. La segunda porción de troquel 514 incluye una cantidad de segundos dedos de intercalación 546 (Fig. 28). Los segundos dedos de intercalación 546 se extienden desde la segunda superficie herramental 530.

Como se ilustra en las Figs. 27 y 28, la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512 y la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514 definen la cavidad 504. Los primeros dedos de intercalación 544 y los segundos dedos de intercalación 546 se superponen y se acoplan de forma coincidente entre sí durante el movimiento de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 entre sí, tal como en las direcciones de la flecha direccional 522 y la flecha direccional 524, respectivamente. Cuando la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se acercan más, tal como se representa en la Fig. 4, hay más intercalación de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 (por ejemplo, más superposición de los primeros dedos de intercalación 544 y los segundos dedos de intercalación 546). Cuando la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se separan más, por ejemplo, cuando la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504, tal como se representa en la Fig. 5, hay menos intercalación de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 (por ejemplo, menos superposición de los primeros dedos de intercalación 544 y los segundos dedos de intercalación 546). En otras palabras, el intercalado de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 disminuye cuando la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se mueven desde la posición representada en la Fig. 4 a la posición representada en la Fig. 5. Por el contrario, el intercalado de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 aumenta cuando la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se mueven desde la posición representada en la Fig. 5 a la posición representada en la Fig. 4.

En un ejemplo, la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 tienen un tamaño adecuado para que los componentes de la estructura de mandril 128 (Figs. 9 y 10) están soportados por y están en contacto solo con la primera superficie herramental 528 y la segunda superficie herramental 530, en lugar de estar en contacto con los primeros dedos de intercalación 544 y los segundos dedos de intercalación 546 (Figs. 27 y 28). Por ejemplo, cuando la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504 y la primera porción de matriz 512 y la segunda porción de matriz 514 se alejan entre sí (por ejemplo, se separan para agrandar la cavidad 504), como se ilustra en la Fig. 5, la película de embolsado al vacío 506, la hoja de envoltura 102 y la primera superficie lateral 108 y la segunda superficie lateral 110 del mandril 104 están soportadas por la primera superficie herramental 528 y la segunda superficie herramental 530, respectivamente. Esta configuración evita que porciones de la película de embolsado al vacío 506 y la hoja de envoltura 102 estén sin soporte al extenderse a través de los primeros dedos de intercalación 544 y los segundos dedos de intercalación 546 y, por lo tanto, evita posibles problemas de puenteo.

Como se describirá con mayor detalle en la presente, en uno o más ejemplos, el aparato 500 incluye un dispositivo de embolsado al vacío que facilita la aplicación de presión de vacío durante la consolidación para formar el paquete de mandril 100. Como se ilustra en las Figs. 4 y 5, en tales ejemplos, se coloca una película de embolsado al vacío 506 sobre la cavidad 504 entre la hoja de envoltura 102 y la herramienta de troquelado 502. Como se ilustra en la Fig. 4, en un ejemplo, la cuña 554 soporta una parte de la película de embolsado al vacío 506 colocada sobre la cavidad 504 y evita que la película de embolsado al vacío 506 se caiga o se cuelgue en la cavidad 504. En un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 reduce, o elimina, cualquier problema de fricción indeseable entre la hoja de envoltura 102 y la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512 y entre la hoja de envoltura 102 y la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514. En un ejemplo, la fricción entre la película de embolsado al vacío 506 y la primera superficie herramental 528 y la segunda superficie herramental 530 se gestiona para evitar la deformación o división de la película de embolsado al vacío 506. Como se ilustra en la Fig. 5, en un ejemplo, cuando la película de embolsado al vacío 506, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504, una parte de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la tercera superficie herramental 556, una porción de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la primera superficie herramental 528, y otra porción de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la segunda superficie herramental 530.

Como se ilustra en las Figs. 1, 4 y 5, en un ejemplo, el aparato 500 incluye una herramienta de prensado 516. La herramienta de prensado 516 se puede mover con respecto a la herramienta de troquelado 502. La herramienta de prensado 516 está configurada para prensar la hoja de envoltura 102 del paquete de mandril 100 y el mandril 104 del paquete de mandril 100 en la cavidad 504 y contra la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512, la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514 y la tercera superficie herramental 556 de la cuña 554, cuando la cuña 554 está presente. En un ejemplo, la herramienta de prensado 516 está configurada para moverse linealmente, por ejemplo, en la dirección de la flecha direccional 526, para presionar la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 en la cavidad 504 y en contacto con las respectivas de la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512, la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514 y la tercera superficie herramental 556 de la cuña 554, cuando está presente.

Como se ilustra en la Fig. 5, cuando la herramienta de prensado 516 presiona la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 en la cavidad 504, la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se alejan entre sí, por ejemplo, en las direcciones de la flecha direccional 522 y la flecha direccional 524, respectivamente, para acomodar el mandril 104. Cuando la herramienta de prensado 516 presiona la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 en la cavidad 504, el contacto con la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 barre una porción de la hoja de envoltura 102 sobre una porción de la superficie exterior 126 del mandril 104. Tal como se usan en la presente, los términos "barrer", "que barre" y términos similares significan pasar sobre una superficie con un movimiento de conducción constante o con una carrera continua.

Como se ilustra en la Fig. 4, de acuerdo con una etapa del método de la invención, la hoja de envoltura 102 se ubica sobre la cavidad 504 y el mandril 104 se ubica sobre la hoja de envoltura 102. Cuando la herramienta de prensado 516 presiona la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 en la cavidad 504 y contra la tercera superficie herramental 556 de la cuña 554, cuando está presente, la hoja de envoltura 102 cubre la superficie superior 106 del mandril 104. Como se ilustra en la Fig. 5, en un ejemplo, cuando la herramienta de prensado 516 presiona la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 más en la cavidad 504, la primera superficie herramental 528 de la primera porción de troquel 512 barre una primera porción de la hoja de envoltura 102 sobre el mandril 104 para cubrir la segunda superficie lateral 110 del mandril 104 y la segunda superficie herramental 530 de la segunda porción de troquel 514 barre una segunda porción de la hoja de envoltura 102 sobre el mandril 104 para cubrir la primera superficie lateral 108 del mandril 104, por ejemplo, para formar un mandril parcialmente envuelto 146.

Como se ilustra en las Figs. 1 ,6A y 6B, como se cita en la reivindicación 1, el aparato 500 incluye brazos de barrido 510 (Fig. 1), identificados individualmente en el primer brazo de barrido 510A y un segundo brazo de barrido 510B en las Figs. 6A y 6B, respectivamente. Los brazos de barrido 510 son móviles con respecto a la herramienta de troquelado 502. Los brazos de barrido 510 están configurados para barrer otra parte (por ejemplo, una porción restante) de la hoja de envoltura 102 sobre otra porción (por ejemplo, una porción restante) de la superficie exterior 126 del mandril 104 para rodear el mandril 104 con la hoja de envoltura 102 y para formar el mandril envuelto 124.

Como se ilustra en la Fig. 6A, en un ejemplo, el primer brazo de barrido 510A se mueve, por ejemplo, en la dirección de la flecha direccional 534, para acoplarse a una primera porción del extremo 130 de la hoja de envoltura 102. El primer brazo de barrido 510A continúa moviéndose hacia, tal como cerca, del segundo radio 120 para barrer la primera porción del extremo 130 de la hoja de envoltura 102 sobre una primera porción de la superficie inferior 112 del mandril 104.

Como se ilustra en la Fig. 6B, el segundo brazo de barrido 510B se mueve después, por ejemplo, en la dirección de la flecha direccional 536, para acoplarse a una segunda porción extrema opuesta 132 de la hoja de envoltura 102. El segundo brazo de barrido 510B continúa moviéndose hacia, tal como cerca, del primer radio 118 para barrer la segunda porción de extremo 132 de la hoja de envoltura 102 sobre una segunda porción de la superficie inferior 112 del mandril 104. El segundo brazo de barrido 510B se retrae después.

En un ejemplo, cada uno de los brazos de barrido 510 incluye un miembro de placa con un extremo redondeado 542 que está configurado para acoplarse a una porción de la hoja de envoltura 102 cuando el brazo de barrido 510 se mueve hacia un radio opuesto del mandril 104. Debido a la elasticidad inherente de la hoja de envoltura 102, que tiende a resistir el plegado, y la adherencia de la hoja de envoltura 102, el acoplamiento de contacto entre el extremo 542 del brazo de barrido 510 agarra y tira eficazmente de la hoja de envoltura 102 de modo que la hoja de envoltura 102 se pliega y barre a la superficie inferior 112 del mandril 104 durante el movimiento del brazo de barrido 510. En otro ejemplo, el extremo 542 de cada uno de los brazos de barrido 510 puede incluir un dispositivo de agarre configurado para agarrar y tirar de la hoja de envoltura 102 de modo que la hoja de envoltura 102 se pliegue y se barra a la superficie inferior 112 del mandril 104 durante el movimiento del brazo de barrido 510. Generalmente, los brazos de barrido 510 están configurados para acoplar (por ejemplo, agarrar y tirar) la hoja de envoltura 102 a una tensión deseada, suficiente para envolver la hoja de envoltura 102 sobre la superficie inferior 112 del mandril 104. Los brazos de barrido 510 también están configurados para no volver a acoplarse a la hoja de envoltura 102, cuando se retraen, para evitar que el brazo de barrido 510 tire de la hoja de envoltura 102 fuera del mandril 104.

Como se ilustra en las Figs. 6A y 6B, en un ejemplo, la hoja de envoltura 102 se coloca de modo que la primera porción del extremo 130 cubra una porción (por ejemplo, aproximadamente la mitad) de la superficie inferior 112 del mandril 104 y la segunda porción del extremo 132 cubra una porción restante (por ejemplo, aproximadamente la otra mitad) de la superficie inferior 112 del mandril 104 y los extremos opuestos de la hoja de envoltura ensamblen entre sí. Alternativamente, en otro ejemplo, la hoja de envoltura 102 se coloca de modo que al menos una porción de la primera porción del extremo 130 y una porción de la segunda porción de extremo 132 se superpongan, por ejemplo, de modo que la primera porción del extremo 130 cubra más de la mitad o toda la superficie inferior 112 del mandril 104 y la segunda porción de extremo 132 cubra más de la mitad o toda la superficie inferior 112 del mandril 104 sobre la parte superior de la primera porción del extremo 130.

Como se ilustra en las Figs. 1 y 7, como se cita en la reivindicación 1, el aparato 500 incluye un mecanismo de colocación de relleno de radio 518. El mecanismo de colocación de relleno de radio 518 es móvil con respecto a la herramienta de troquelado 502. El mecanismo de colocación de relleno de radio 518 está configurado para colocar el primer relleno de radio 114 del paquete de mandril 100 en, o a lo largo del primer radio 118 del mandril envuelto 124 y para colocar el segundo relleno de radio 116 del paquete de mandril 100 en, o a lo largo del segundo radio 120 del mandril envuelto 124. En un ejemplo, la colocación del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 está automatizada. En otro ejemplo, la colocación del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se realiza manualmente. Las Figs. 7 y 8 representan el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 en su lugar; después de la colocación del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 por el mecanismo de colocación de relleno de radio 518.

En un ejemplo, el mecanismo de colocación de relleno de radio 518 incluye, o toma la forma de un robot con un dispensador de extrusión. El dispensador de extrusión está configurado para dispensar un material compuesto para formar, o colocar, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 a lo largo del primer radio 118 y el segundo radio 120, respectivamente. En otros ejemplos, se puede utilizar un tipo diferente de dispositivo capaz de colocar el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y se contemplan otros tipos o configuraciones del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116, además de la extrusión.

Como se ilustra en las Figs. 1 y 8, en un ejemplo, el aparato 500 incluye un mecanismo de colocación de hojas compuestas 538. El mecanismo de colocación de hojas compuestas 538 se puede mover con respecto a la herramienta de troquelado 502. El mecanismo de colocación de hojas compuestas 538 está configurado para colocar la hoja de línea de molde interna 122 del paquete de mandril 100 en el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y el mandril envuelto 124. En un ejemplo, la colocación de la hoja de línea de molde interna 122 está automatizada. En otro ejemplo, la colocación de la hoja de línea de molde interna 122 se realiza manualmente. La Fig. 8 representa la hoja interna de la línea de molde 122 en su lugar; después de la colocación de la hoja interna de la línea de molde 122 por el mecanismo de colocación de la hoja compuesta 538.

En un ejemplo, el mecanismo de colocación de hojas compuestas 538 incluye, o toma la forma de un dispositivo de recogida y colocación de hojas compuestas. En otro ejemplo, el mecanismo de colocación de hojas compuestas 538 incluye, o toma la forma de un laminador de recorte de red. En otros ejemplos, se puede utilizar un tipo diferente de dispositivo capaz de colocar la hoja de línea de molde interna 122.

Como se ilustra en las Figs. 1, 9 y 10, como se cita en la reivindicación 1, el aparato 500 incluye un mecanismo de consolidación 520. Como se ilustra en la Fig. 9, en un ejemplo, el mecanismo de consolidación 520 está configurado para consolidar, o compactar, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 a, o contra, el mandril 104 para formar el paquete de mandril 100. Como se ilustra en la Fig. 10, en otro ejemplo, el mecanismo de consolidación 520 está configurado para consolidar la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de envoltura 102 a, o contra, el mandril 104 para formar el paquete de mandril 100.

Como se ilustra en las Figs. 9 y 10, en un ejemplo, el mecanismo de consolidación 520 está configurado para aplicar presión de vacío a una estratificación de mandriles 128, formada por el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y, opcionalmente, la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente, para formar el paquete de mandril 100. En un ejemplo, el mecanismo de consolidación 520 incluye la película de embolsado al vacío 506 y la placa de soporte 508. En un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 es una bolsa de vacío de goma delgada y flexible. En un ejemplo, la placa de soporte 508 es una placa base rígida que está sellada (por ejemplo, mediante la cantidad de sellos 540) a la película de embolsado al vacío 506. En un ejemplo, la placa de soporte 508 sirve como una superficie de compactación durante la aplicación de presión de vacío para la consolidación de la estratificación de mandriles 128 para formar el paquete de mandril 100.

Como se ilustra en la Fig. 9, en un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se coloca entre la estratificación de mandriles 128, que incluye, o está formada por, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116, y la herramienta de troquelado 502. La estratificación de mandriles 128 se coloca entre la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506. La placa de soporte 508 después se sella a la película de embolsado al vacío 506. Después se aplica el vacío para consolidar la estratificación de mandriles 128 y formar el paquete de mandril 100.

Opcionalmente, en un ejemplo, se puede colocar una hoja o capa adicional de material (no ilustrada) sobre la hoja de envoltura 102 antes de la colocación de la placa de soporte 508 y la aplicación de la presión de vacío. En dicho ejemplo, la hoja o capa adicional de material puede ayudar a retirar el paquete de mandril 100 de la placa de soporte 508 después de la consolidación.

Como se ilustra en la Fig. 10, en otro ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se coloca entre la estratificación de mandriles 128, que incluye, o está formada por, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122, y la herramienta de troquelado 502. La estratificación de mandriles 128 se coloca entre la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506. La placa de soporte 508 después se sella a la película de embolsado al vacío 506. Después se aplica el vacío para consolidar la estratificación de mandriles 128 y formar el paquete de mandril 100.

Como se ilustra en la Fig. 4, en un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se coloca sobre la cavidad 504 de la herramienta de troquelado 502 antes de colocar la hoja de envoltura 102. La hoja de envoltura 102 se coloca a, o sobre, la película de embolsado al vacío 506 y el mandril 104 se coloca a, o sobre, la hoja de envoltura 102. Como se ilustra en la Fig. 5, en un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan, por ejemplo, mediante la herramienta de presión 516, en la cavidad 504. Cuando la película de embolsado al vacío 506, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504, una parte de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la primera superficie herramental 528 y otra parte de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la segunda superficie herramental 530. Además, cuando la película de embolsado al vacío 506, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104 se presionan en la cavidad 504, una parte de la película de embolsado al vacío 506 se intercala entre la hoja de envoltura 102 y la tercera superficie de mecanizado 556 de la cuña 554, cuando está presente.

Por lo tanto, en un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se ubica entre la herramienta de troquelado 502 y el mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y se extiende más allá de un perímetro de la estratificación de mandriles 128, como se ilustra en la Fig. 9. En otro ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se ubica entre la herramienta de troquelado 502 y el mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interna 122 y se extiende más allá del perímetro de la estratificación de mandriles 128, como se ilustra en la Fig. 10.

La placa de soporte 508 se puede mover con respecto a la herramienta de troquelado 502 y está configurada para sellarse a la película de embolsado al vacío 506 para la aplicación de presión de vacío para consolidar la estratificación de mandriles 128 y formar el paquete de mandril 100. La presión atmosférica ayuda a mantener la estructura de mandril 128 contra la placa de soporte 508 a medida que la presión dentro de la cámara de vacío sellada formada por la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506 se reduce significativamente por debajo de la presión atmosférica, lo que resulta en una fuerza de compresión.

Como se ilustra en la Fig. 9, en un ejemplo, la placa de soporte 508 se posiciona, o se coloca, sobre un extremo inferior de la estratificación de mandriles 128 (por ejemplo, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y el mandril envuelto 124) de modo que la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506 se sellan más allá del perímetro de la estratificación de mandriles 128. Cuando la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506 se sellan juntas, se aplica presión de vacío a la estratificación de mandriles 128 (por ejemplo, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104) para formar el paquete de mandril consolidado o compactado 100.

Como se ilustra en la Fig. 10, en otro ejemplo, la placa de soporte 508 se posiciona, o se coloca, sobre el extremo inferior de la estratificación de mandriles 128 (por ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y el mandril envuelto 124) de modo que la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506 se sellen más allá de un perímetro de la estratificación de mandriles 128. Cuando la placa de soporte 508 y la película de embolsado al vacío 506 se sellan juntas (por ejemplo, a través de la cantidad de sellos 540), se aplica presión de vacío a la estratificación de mandriles 128 (por ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116, la hoja de envoltura 102 y el mandril 104) para formar el paquete de mandril consolidado o compactado 100.

En un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 y la placa de soporte 508 definen o forman una cámara de vacío sellada. La estratificación de mandriles 128 está sellada dentro de la cámara de vacío. La presión de vacío se aplica a través de la placa de soporte 508 a la cámara de vacío definida por la película de embolsado al vacío 506 y la placa de soporte 508.

Como se ilustra en las Figs. 9 y 10, en un ejemplo, el mecanismo de consolidación 520 incluye la cantidad de sellos 540. En un ejemplo, la cantidad de sellos 540 se acopla (por ejemplo, se fija) a una superficie interna de la placa de soporte 508 y se configura para el acoplamiento sellable con la película de embolsado al vacío 506. En un ejemplo, la cantidad de sellos 540 incluye, o toma la forma de un sello de labio flexible.

Las Figs. 9 y 10 representan la placa de soporte 508 sellada a la película de embolsado al vacío 506, pero antes de la aplicación de la presión de vacío. Se debe apreciar que durante la aplicación de la presión de vacío, la estructura de mandril 128 y la película de embolsado al vacío 506 se estiran, o se tiran, hacia y en contacto con la superficie interna de la placa de soporte 508. La presión de vacío comprime la estratificación de mandriles 128 entre la película de embolsado al vacío 506 y la placa de soporte 508 para consolidar los componentes de la estratificación de mandriles 128 y formar el paquete de mandril compactados 100.

En un ejemplo, después de la consolidación, la placa de soporte 508 también ayuda a transportar el paquete de mandril 100 consolidado, pero aún no curado. En un ejemplo, después de la consolidación, el paquete de mandril 100 solo se une entre sí y es algo frágil, ya que solo se mantiene unido mediante la unión entre los componentes del paquete de mandril 100. En un ejemplo, después de la consolidación, se contempla que la película de embolsado al vacío 506 y la placa de soporte 508 permanecieron selladas durante la cantidad de sellos 540 de modo que la cámara de vacío se mantenga al vacío durante el transporte del paquete de mandril 100 para mantener la consolidación.

En un ejemplo, después de la consolidación, el paquete de mandril 100 se acopla a la placa de soporte 508. Por ejemplo, el paquete de mandril 100 se acopla temporalmente a la placa de soporte 508. En un ejemplo, debido a la presión de vacío que compacta el paquete de mandril 100 contra la superficie interna de la placa de soporte 508 durante la consolidación, el paquete de mandril 100 se asegura en su lugar en la placa de soporte 508 mediante la adherencia inherente de los materiales compuestos que forman los componentes consolidados, pero aún no curados, del paquete de mandril 100. En otro ejemplo, el paquete de mandril 100 se asegura en su lugar en la placa de soporte 508 mediante la aplicación o el uso de un vacío activo a través de la placa de soporte 508.

En un ejemplo, después de la consolidación y con el paquete de mandril 100 acoplado a la placa de soporte 508, el paquete de mandril 100 se retira de la herramienta de troquelado 502. Después de la consolidación y con el paquete de mandril 100 retirado de la herramienta de troquelado 502, el paquete de mandril 100 está listo para su uso para formar la estructura compuesta 200.

Con referencia en general a las Figs. 1 y 11-17, en un ejemplo, la estructura compuesta 200 incluye un larguero compuesto 210 (Fig. 1). En dicho ejemplo, el paquete de mandril 100 se utiliza para formar un paquete de largueros compactados 206. El paquete de larguero compactado 206 se cura después para formar el larguero compuesto 210. Las Figs. 11-16 representan el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508 en una orientación volteada, o girada 180 grados, en comparación con la orientación del paquete de mandril 100 que se muestra en las Figs.

4-10. En otras palabras, el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508 ilustrados en las Figs. 11-17 son ejemplos del paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508 ilustrados en las Figs. 2 y 3. Las Figs. 11 y 13 representan componentes de una estratificación de larguero 204 aún no compactados o consolidados (es decir, la presión de consolidación aún no se ha aplicado). Las Figs. 12 y 14 representan el paquete de largueros compactados 206 como una estructura compactada formada por los componentes que se muestran en las Figs.

11 y 13, respectivamente. Las Figs. 15 y 16 representan una técnica de ejemplo de compactación de la estratificación de larguero 204 para formar el paquete de largueros compactados 206, como parte de la formación de una preforma de larguero. La Fig. 17 representa una técnica de ejemplo de curado del paquete de largueros compactados 206 para formar el larguero compuesto 210.

Con referencia a las Figs. 11-16, en un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 incluye una carga compuesta 202 y el paquete de mandril 100. Como se ilustra en las Figs. 11 y 13, la carga compuesta 202 se coloca sobre el paquete de mandril 100 para formar la estratificación de larguero 204. Se aplica una presión o fuerza de conformación a la carga compuesta 202 para conformar la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100 y se aplica una presión o fuerza de compactación al estratificación de larguero 204 para formar el paquete de largueros compactados 206. Como se describirá con mayor detalle en la presente más adelante, en uno o más ejemplos, una bolsa de vacío 568 (Figs. 15 y 16) se forma sobre la estratificación de larguero 204 y se sella a la placa de soporte 508 más allá de un perímetro de la estratificación de larguero 204 o la estratificación de larguero 204 se coloca en un autoclave a mayor presión o tanto la bolsa de vacío 568 como el autoclave presurizado se utilizan para formar el paquete de larguero compactado 206.

Como se ilustra en las Figs. 12 y 14, en un ejemplo, cuando la carga compuesta 202 se forma sobre el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508, la carga compuesta 202 encierra además el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 en la preforma de larguero formando un tercer y último lado de una cavidad de relleno de radio (por ejemplo, fideos). Como se ilustra, un primer lado de la cavidad de relleno de radio está formado por el mandril envuelto 124 y un segundo lado de la cavidad de relleno de radio está formado por la placa de soporte 508 (por ejemplo, Fig. 12) o la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente (por ejemplo, Fig. 14).

En un ejemplo, la carga compuesta 202 incluye, o está formada por, una cantidad de hojas, o láminas, de un material compuesto. Cada hoja del material compuesto incluye fibras de refuerzo unidas en una matriz de resina polimérica. Las resinas utilizadas en el material compuesto pueden incluir resinas termoplásticas o termoestables. Las fibras pueden ser unidireccionales o pueden tomar la forma de una tela o tela tejida. Las fibras del material compuesto de diferentes hojas de la carga compuesta 202 pueden tener la misma orientación de fibra o diferentes orientaciones. Generalmente, la matriz de resina polimérica de la carga compuesta 202 es compatible con el material de resina polimérica del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116, la matriz de resina polimérica de la hoja de envoltura 102 y la matriz de resina polimérica de la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente.

En un ejemplo, las fibras del material compuesto de la carga compuesta 202, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen la misma orientación de fibra. En otro ejemplo, una o más de las fibras del material compuesto de la carga compuesta 202, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen diferentes orientaciones de fibra.

Como se ilustra en las Figs. 11-14, en un ejemplo, uno o ambos lados opuestos de la carga compuesta 202 tienen una porción de borde cónico, de modo que los extremos de la carga compuesta 202 forman un empalme. En dicho ejemplo, el extremo de empalme puede formarse mediante disminuciones en las hojas de la cantidad de hojas de material compuesto que forman la carga compuesta 202.

En general, en uno o más ejemplos, la estratificación de larguero 204 se forma sobre una base rígida 564. Como se ilustra en las Figs. 11-14, en un ejemplo, la base rígida 564 es la placa de soporte 508 utilizada durante la formación del paquete de mandril 100. En otras palabras, la estratificación de larguero 204 se forma en la placa de soporte 508 en la que se formó el paquete de mandril 100 y a la que se acopla el paquete de mandril 100. Esta configuración permite de manera beneficiosa que el paquete de mandril 100 se transporte, como un todo consolidado, desde una primera ubicación en el entorno de fabricación 250, donde se formó el paquete de mandril 100, a una segunda ubicación en el entorno de fabricación 250, donde se formará el estratificación de larguero 204.

Como se ilustra en la Fig. 12, en un ejemplo, cuando se conforma la carga compuesta 202, la carga compuesta 202 entra en contacto con la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la placa de soporte 508. Como se ilustra en la Fig. 14, en otro ejemplo, cuando se conforma la carga compuesta 202, la carga compuesta 202 entra en contacto con la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122.

En un ejemplo, después de colocar la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100, se aplica presión al estratificado de largueros 204 para dar forma a la carga compuesta 202 en el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508 (por ejemplo, la base rígida 564). Tal presión de conformación se configura para formar el paquete de larguero compactado 206 que tiene una forma de sección transversal que complementa la forma de sección transversal del paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508. La presión aplicada a la carga compuesta 202 y al paquete de mandril 100 puede ser presión mecánica, presión de vacío o una combinación de presión mecánica y presión de vacío.

Como se ilustra en las Figs. 1, 15 y 16, en un ejemplo, la presión mecánica se aplica usando una herramienta de conformación mecánica 560. La herramienta de conformación mecánica 560 puede adoptar cualquier configuración deseable. En un ejemplo, la herramienta de conformación mecánica 560 incluye una pluralidad de dedos mecánicos 566. La aplicación de la presión mecánica incluye presionar la carga compuesta 202 al paquete de mandril 100 usando los dedos mecánicos 566 deslizando los dedos mecánicos 566 a través o sobre la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508.

Como se ilustra en las Figs. 1, 15 y 16, en un ejemplo, la presión de vacío se suministra usando el equipo de formación de vacío 562. El equipo de formación al vacío 562 puede adoptar cualquier configuración deseable. En un ejemplo, el equipo de formación de vacío 562 incluye al menos una de la bolsa de vacío 568, una cantidad de sellos 570, tubería y una fuente de vacío. La aplicación de la presión de vacío comprime la estructura del larguero 204 contra la placa de soporte 508 utilizando la bolsa de vacío 568.

Los dedos mecánicos 566 pueden tener cualquier forma deseable y pueden ser accionados por cualquier fuerza deseable. Como se ilustra en la Fig. 16, la carga compuesta 202 y el paquete de mandril 100 están presentes entre la placa de soporte 508 (por ejemplo, la base rígida 564) y la bolsa de vacío 568. El paquete de mandril 100 está presente para dar forma a la carga compuesta 202 en la placa de soporte 508. En un ejemplo, la conformación de la carga compuesta 202 con los dedos mecánicos 566, especialmente en los puntos de inflexión 228 y los puntos de inflexión 230 (Fig. 16), garantiza que no haya puentes de hojas, especialmente a través de los puntos de inflexión 228 y los puntos de inflexión 230. En otras palabras, deslizar las puntas de los dedos 574 de los dedos mecánicos 566 sobre la carga compuesta 202, cuando se conforma la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100, evita el puenteo de hojas entre las capas compuestas entre la carga compuesta 202 y el paquete de mandril 100. Los dedos mecánicos 566 evitan dicho puenteo de hojas al alisar la carga compuesta 202 para formar un primer pliego 212 y un segundo pliego 214 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14) en los puntos de inflexión 228 los puntos de inflexión 230.

La Fig. 16 ilustra un ejemplo de la herramienta de conformación mecánica 560 mientras compacta la estratificación de larguero 204. En el ejemplo ilustrativo, la estratificación de larguero 204 incluye la carga compuesta 202 y el paquete de mandril 100 que incluye el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122. Aunque la hoja de línea de molde interna 122 está presente en el ejemplo de la estratificación de larguero 204 ilustrada en la Fig. 16, la hoja de línea de molde interna 122 es opcional.

En un ejemplo, la herramienta de conformación mecánica 560 aplica la presión mecánica para conformar la carga compuesta 202 y formar la estratificación de larguero 204 y, a continuación, el equipo de conformación por vacío 562 aplica la presión de vacío para compactar la estratificación de larguero 204 y formar el paquete de larguero compactado 206. En otro ejemplo, la presión mecánica y la presión de vacío se aplican de forma sustancialmente simultánea. En un ejemplo, la presión de vacío puede permanecer en la estratificación de larguero 204 más tiempo que la presión mecánica. Como se ilustra en la Fig. 16, en un ejemplo, la pluralidad de dedos mecánicos 566 se deslizan a través de la carga compuesta 202 en el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508. Los dedos mecánicos 566 aplican la presión mecánica a la carga compuesta 202 para dar forma y compactar la carga compuesta 202. En un ejemplo, la presión de vacío se aplica a la estratificación de larguero 204 debajo de la bolsa de vacío 568.

La Fig. 16 representa la herramienta de conformación mecánica 560 una parte del camino a través de la operación de conformación de la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100. En un ejemplo de la operación de conformación y compactación, inicialmente, la carga compuesta 202 se coloca sobre el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508. La bolsa de vacío 568 se coloca entonces sobre la carga compuesta 202.

En un ejemplo, una parte de formación de tapa 572 de la herramienta de conformación mecánica 560 se pone en contacto con la bolsa de vacío 568 y se aplica presión mecánica para empujar una porción de la bolsa de vacío 568 y una porción de la carga compuesta 202 contra una superficie superior 140 del paquete de mandril 100. En otras palabras, una porción de la carga compuesta 202 está intercalada entre la bolsa de vacío 568 y el paquete de mandril 100. Esta porción de la operación de conformación conforma parcialmente la bolsa de vacío 568 y la carga compuesta 202 sobre la superficie superior 140 del paquete de mandril 100 para conformar lo que será una tapa 220 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

En un ejemplo, las puntas de los dedos 574 de los dedos mecánicos 566 se ponen en contacto con la bolsa de vacío 568, cerca de una parte superior del paquete de mandril 100, tal como cerca de los puntos de inflexión opuestos 162 del paquete de mandril 100, entre la superficie superior 140 y una primera superficie lateral 142 y entre la superficie superior 140 y una segunda superficie lateral 144, respectivamente, del paquete de mandril 100. Esta porción de la operación de conformación conforma parcialmente la bolsa de vacío 568 y la carga compuesta 202 sobre porciones de la primera superficie lateral 142 y la segunda superficie lateral 144 del paquete de mandril 100 para conformar lo que serán puntos de inflexión 228 (Fig. 16) entre la tapa 220 y un primer pliego 212 y un segundo pliego 214 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

En un ejemplo, las puntas de los dedos 574 de los dedos mecánicos 566 después se deslizan hacia abajo y hacia afuera a lo largo de la primera superficie lateral 142 y la segunda superficie lateral 144 del paquete de mandril 100 y aplican presión mecánica para empujar una porción de la bolsa de vacío 568 y una porción de la carga compuesta 202 contra una respectiva de la primera superficie lateral 142 y la segunda superficie lateral 144 del paquete de mandril 100. En otras palabras, una porción de la carga compuesta 202 está intercalada entre la bolsa de vacío 568 y la primera superficie lateral 142 y la segunda superficie lateral 144 del paquete de mandril 100. Esta porción de la operación de conformación conforma además la bolsa de vacío 568 y la carga compuesta 202 sobre la primera superficie lateral 142 y la segunda superficie lateral 144 para conformar lo que será el primer pliego 212 y el segundo pliego 214 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

En un ejemplo, las puntas de los dedos 574 de los dedos mecánicos 566 continúan deslizándose hacia abajo hasta el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 del paquete de mandril 100 y aplican presión mecánica para empujar una porción de la bolsa de vacío 568 y una porción de la carga compuesta 202 contra uno respectivo del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116. En otras palabras, una porción de la carga compuesta 202 está intercalada entre la bolsa de vacío 568 y el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 del paquete de mandril 100. Esta porción de la operación de conformación conforma además la bolsa de vacío 568 y la carga compuesta 202 sobre el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 para conformar lo que serán puntos de inflexión 230 (Fig. 16) entre el primer pliego 212 y una primera brida 216 y entre el segundo pliego 214 y una segunda brida 218 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

En un ejemplo, después se aplica presión de vacío a la estratificación de larguero 204 entre la bolsa de vacío sellada 568 (por ejemplo, a través de la cantidad de sellos 570) y la placa de soporte 508 para empujar una porción de la bolsa de vacío 568 y una porción de la carga compuesta 202 contra la placa de soporte 508. En otras palabras, una porción de la carga compuesta 202 está intercalada entre la bolsa de vacío 568 y la placa de soporte 508 o una porción de la carga compuesta 202 está intercalada entre la bolsa de vacío 568 y la hoja de línea de molde interior 122, cuando está presente, como se ilustra en la Fig. 16. Esta porción de la operación de conformación da forma además a la carga compuesta 202 sobre la placa de soporte 508 para conformar lo que será la primera brida 216 y la segunda brida 218 del paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

La operación descrita anteriormente permite que el estratificación de larguero 204 (o preforma de larguero) se forme sobre el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508, al tiempo que suaviza cualquier arruga y evita el puenteo de las hojas en los puntos de inflexión 228 y los puntos de inflexión 230 (Fig. 16). Esta operación también permite la colocación adecuada de la bolsa de vacío 568, al tiempo que suaviza cualquier arruga en la bolsa de vacío 568, al dar forma a la carga compuesta 202.

Las ilustraciones de la herramienta de conformación mecánica 560 y el equipo de conformación al vacío 562 en las Figs. 15 y 16 no pretenden implicar limitaciones físicas o arquitectónicas a la manera en que se puede implementar cualquier ejemplo. En un ejemplo, la herramienta de conformación mecánica 560 puede tener cualquier número y forma deseables de dedos mecánicos 566. En un ejemplo, la parte de formación de tapa 572 de la herramienta de conformación mecánica 560 puede tener una forma diferente. En un ejemplo, la herramienta de conformación mecánica 560 puede incluir un diafragma o vejiga inflable para aplicar la presión mecánica a la estratificación de larguero 204. En un ejemplo, la herramienta de conformación mecánica 560 y, más particularmente, el dedo mecánico 566 pueden configurarse para aplicar presión mecánica para empujar una porción de la bolsa de vacío 568 y una porción de la carga compuesta 202 contra la placa de soporte 508. En un ejemplo, el equipo de formación al vacío 562 puede incluir cualquiera de varios dispositivos de formación al vacío diferentes.

En algunos ejemplos, uno o más componentes de un paquete de larguero compactado resultante 206, tal como la carga compuesta 202, están a temperatura ambiente mientras se aplica al menos una de la presión mecánica y la presión de vacío. En otros ejemplos, la carga compuesta 202 u otro componente del paquete de larguero compactado 206 se puede calentar mientras se aplica al menos una de la presión mecánica o la presión de vacío.

En general, el paquete de larguero compactado 206 tiene una forma de sección transversal definida por la forma de sección transversal del paquete de mandril 100 y una porción de la placa de soporte 508. Como se ilustra en las Figs. 12 y 14, en un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 tiene una forma de sección transversal parcialmente cerrada, tal como una sección transversal en forma de sombrero. En dicho ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 incluye un primer pliego 212, un segundo pliego 214, una tapa 220, una primera brida 216 y una segunda brida 218. La tapa 220 está conectada y se extiende entre el primer pliego 212 y el segundo pliego 214. El primer pliego 212 y el segundo pliego 214 están en lados opuestos de la tapa 220. La primera brida 216 está conectada y se extiende desde el primer alma 212. La segunda brida 218 está conectada y se extiende desde el segundo pliego 214. La primera brida 216 y la segunda brida 218 están en lados opuestos de la tapa 220.

En general, como se ilustra en las Figs. 11-14, el paquete de mandril 100 conforma la tapa 220, el primer pliego 212 y el segundo pliego 214 y la placa de soporte 508 conforma la primera brida 216 y la segunda brida 218. Por ejemplo, la tapa 220 está conformada por la superficie superior 140 del paquete de mandril 100, que también puede denominarse superficie de conformación de tapa. El primer pliego 212 está conformado por la primera superficie lateral 142 del paquete de mandril 100, que también puede denominarse primera superficie de conformación de pliego. El segundo pliego 214 está conformado por la segunda superficie lateral 144 del paquete de mandril 100, que también puede denominarse segunda superficie de conformación de pliego. La primera brida 216 y la segunda brida 218 están conformadas por una superficie 532 de la placa de soporte 508.

Como se ilustra en la Fig. 12, en un ejemplo, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se colocan entre la carga compuesta 202, el mandril envuelto 124 y la placa de soporte 508. El primer relleno de radio 114 se adapta y se ajusta a la curvatura entre el primer pliego 212, el mandril envuelto 124 y la placa de soporte 508 (por ejemplo, llena una cavidad de tres paredes). El segundo relleno de radio 116 se adapta y se ajusta a la curvatura entre el segundo pliego 214, el mandril envuelto 124 y la placa de soporte 508 (por ejemplo, llena una cavidad de tres paredes). Una porción de la hoja de envoltura 102 se extiende entre el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y, por lo tanto, conecta la primera brida 216 y la segunda brida 218. En un ejemplo, una porción de la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 forman una parte inferior 222 del paquete de larguero compactado 206. La parte inferior 222 conecta la primera brida 216 y la segunda brida 218 y se extiende por debajo de la tapa 220, el primer pliego 212 y el segundo pliego 214.

Como se ilustra en la Fig. 14, en un ejemplo donde la hoja de línea de molde interna 122 está presente, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se colocan entre la carga compuesta 202, el mandril envuelto 124 y la hoja de línea de molde interna 122. El primer relleno de radio 114 se adapta y se ajusta a la curvatura entre el primer pliego 212, el mandril envuelto 124 y la hoja de línea de molde interior 122 (por ejemplo, llena una cavidad de tres paredes). El segundo relleno de radio 116 se adapta y se ajusta a la curvatura entre el segundo pliego 214, el mandril envuelto 124 y la hoja de línea de molde interior 122 (por ejemplo, llena una cavidad de tres paredes). La hoja de línea de molde interna 122 se extiende sobre el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 y, por lo tanto, conecta la primera brida 216 y la segunda brida 218. En un ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 forma la parte inferior 222 del paquete de largueros compactados 206. La parte inferior 222 conecta la primera brida 216 y la segunda brida 218 y se extiende por debajo de la tapa 220, el primer pliego 212 y el segundo pliego 214.

En un ejemplo, la aplicación de presión (por ejemplo, la aplicación de presión mecánica para dar forma a la carga compuesta 202 o la aplicación de presión de vacío a la estratificación de larguero 204), como se ilustra en la Fig. 16, adhiere la carga compuesta 202 a la hoja de envoltura 102 del paquete de mandril 100. La aplicación de presión también adhiere (por ejemplo, al menos fija en su lugar) la carga compuesta 202 al primer relleno de radio 114 y al segundo relleno de radio 116. En un ejemplo donde la hoja de línea de molde interna 122 está presente, la aplicación de presión también adhiere (por ejemplo, al menos la fija en su lugar) la carga compuesta 202 a la hoja de línea de molde interna 122.

Después de la conformación y consolidación (por ejemplo, mediante la aplicación de la presión mecánica y/o la presión de vacío), el paquete de larguero compactado 206 no está curado, pero es lo suficientemente rígido como para ser transportado en la placa de soporte 508 dentro del entorno de fabricación 250 (Fig. 1).

En un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 se forma (por ejemplo, se conforma y consolida) en la placa de soporte 508 (por ejemplo, la base rígida 564). Después de formar el paquete de largueros compactados 206, el paquete de largueros compactados 206 se transporta sobre la placa de soporte 508 para su curado. Esta configuración permite de manera beneficiosa que el paquete de largueros compactados 206 se transporte, como un todo consolidado, desde la segunda ubicación en el entorno de fabricación 250, donde se formó el paquete de largueros compactados 206, a una tercera ubicación en el entorno de fabricación 250, donde el paquete de largueros compactados 206 debe curarse para formar el larguero compuesto 210.

Con referencia a las Figs. 1 y 17, en un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 se coloca a una herramienta de curado 550. En un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 se coloca en un hueco 552 de la herramienta de curado 550. El hueco 552 es una ubicación única de la herramienta de curado 550. El paquete de largueros compactados 206 encaja dentro del hueco 552. Generalmente, la forma del hueco 552 de la herramienta de curado 550 corresponde a la estructura compuesta 200 que se está formando. Por ejemplo, la geometría de la estructura compuesta 200, tal como la geometría del larguero compuesto 210, impulsa el diseño de la geometría del hueco 552. El paquete de largueros compactados 206 y el hueco 552 se forman con una geometría adecuada para dar como resultado la geometría deseada de la estructura compuesta 200. Además, el paquete de largueros compactados 206 es complementario a cualquier curvatura del hueco 552.

Como se ilustra en la Fig. 17, en un ejemplo, después de colocar el paquete de larguero compactado 206 a la herramienta de curado 550, se coloca un revestimiento compuesto 208 sobre el paquete de larguero compactado 206. El revestimiento compuesto 208 y el paquete de larguero compactado 206 se curan conjuntamente en la herramienta de curado 550 para formar la estructura compuesta 200 (Fig. 1). La Fig. 17 representa los componentes de una estructura compuesta que forma la estructura compuesta 200 antes del curado.

En un ejemplo, la estructura compuesta 200 es un ejemplo de un montaje de panel de revestimiento de tipo aeronave. El revestimiento compuesto 208 es un ejemplo de un revestimiento del ensamblaje de panel de revestimiento de tipo aeronave. El paquete de larguero compactado 206 es un ejemplo de un rigidizador del ensamblaje de panel de revestimiento de tipo aeronave, tal como el larguero compuesto 210. Por lo tanto, en el ejemplo ilustrativo representado en la Fig. 17, la superficie 224 (por ejemplo, la superficie exterior o superior) del revestimiento compuesto 208 forma la Línea de Molde Exterior (OML) del conjunto de panel de revestimiento y la superficie 226 (por ejemplo, la superficie interior o inferior) del revestimiento compuesto 208 forma la Línea de Molde Interior (IML) del conjunto de panel de revestimiento, que se coloca contra el paquete de larguero compactado 206.

En el ejemplo ilustrativo representado en la Fig. 17, el paquete de largueros compactados 206 incluye la carga compuesta 202, el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122. En dicho ejemplo, el revestimiento compuesto 208 se coloca contra la hoja de línea de molde interna 122. Aunque el ejemplo del paquete de largueros compactados 206 ilustrado en la Fig. 17 tiene una disposición similar al paquete de largueros compactados 206 representado en la Fig. 14 (por ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 está presente), en otros ejemplos, el paquete de largueros compactados 206 puede tener cualquier disposición deseable. Por ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 puede tener una disposición como el paquete de largueros compactados 206 representado en la Fig. 12, que incluye la carga compuesta 202, el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116. En dicho ejemplo, el revestimiento compuesto 208 se coloca contra la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116.

En un ejemplo, el revestimiento compuesto 208 incluye, o está formado por, una cantidad de hojas, o láminas, de un material compuesto. Cada hoja del material compuesto incluye fibras de refuerzo unidas en una matriz de resina polimérica. Las resinas utilizadas en el material compuesto pueden incluir resinas termoplásticas o termoestables. Las fibras pueden ser unidireccionales o pueden tomar la forma de una tela o tejido. Las fibras del material compuesto de diferentes hojas del revestimiento compuesto 208 pueden tener la misma orientación de fibra o diferentes orientaciones. Generalmente, la matriz de resina polimérica del revestimiento compuesto 208 es compatible con la matriz de resina polimérica de la carga compuesta 202, el material de resina polimérica del primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116, la matriz de resina polimérica de la hoja de envoltura 102 y la matriz de resina polimérica de la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente.

En un ejemplo, las fibras del material compuesto del revestimiento compuesto 208, las fibras del material compuesto de la carga compuesta 202, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen la misma orientación de fibra. En otro ejemplo, una o más de las fibras del material compuesto del revestimiento compuesto 208, las fibras del material compuesto de la carga compuesta 202, las fibras del material compuesto de la hoja de envoltura 102 y las fibras del material compuesto de la hoja de línea de molde interna 122 tienen diferentes orientaciones de fibra. En un ejemplo, cada hoja está formada por estopas o cintas unidireccionales colocadas adyacentes entre sí, que forman una hoja de fibras paralelas de una orientación particular. En un ejemplo, la orientación de hoja a hoja de las fibras puede ser la misma o puede ser diferente.

En un ejemplo, el paquete de mandril 100 funciona como un mandril de formación. En dicho ejemplo, después de la formación (por ejemplo, conformación y consolidación) del paquete de largueros compactados 206, el mandril 104 se retira del paquete de largueros compactados 206. Después de la extracción del mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122, cuando están presentes, siguen siendo parte del paquete de larguero compactado 206. En un ejemplo, después de retirar el mandril 104 del paquete de largueros compactados 206, el paquete de largueros compactados 206 se coloca en la herramienta de curado 550 (Fig. 17) y se cura para formar el larguero compuesto 210. En dicho ejemplo, se utiliza una bolsa de vacío, una vejiga inflable u otro tipo de dispositivo presurizado para soportar internamente el paquete de largueros compactados 206 durante el curado. Después del curado, la carga compuesta 202, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122, cuando están presentes, forman el larguero compuesto 210.

Por consiguiente, el mandril 104 puede estar hecho de cualquier material capaz de soportar y mantener la forma del paquete de largueros compactados 206 durante la formación, mientras que también es fácilmente extraíble del paquete de largueros compactados 206 después de la formación del paquete de largueros compactados 206.

En otro ejemplo, el paquete de mandril 100 funciona como un mandril de formación y como un mandril de curado. En dicho ejemplo, el paquete de mandril 100 permanece en el paquete de largueros compactados 206 durante el curado del paquete de largueros compactados 206 para formar el larguero compuesto 210. Después del curado del paquete de largueros compactados 206 y la formación del larguero compuesto 210, el mandril 104 se retira del larguero compuesto 210. Después del curado, la carga compuesta 202, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122, cuando están presentes, forman el larguero compuesto 210. Después de la extracción del mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122, cuando están presentes, siguen siendo parte del larguero compuesto 210.

Por consiguiente, el mandril 104 puede estar hecho de cualquier material capaz de soportar y mantener la forma del paquete de largueros compactados 206 durante la formación y el curado, mientras que también es fácilmente extraíble de la estructura compuesta 200 (por ejemplo, el larguero compuesto 210) después de la formación de la estructura compuesta 200. Los ejemplos del mandril 104 incluyen al menos uno de un mandril sólido, un mandril hueco, un mandril plegable, un mandril soluble o un mandril inflable.

En un ejemplo, un mandril plegable incluye partes de espuma y un centro rígido. El plegado de las partes de espuma del mandril plegable permite la extracción del mandril 104 del resto de la estructura compuesta 200 después de la formación. La reducción mínima de volumen necesaria para retirar el mandril plegable puede depender de varios factores, tales como el contorno del larguero compuesto 210.

En un ejemplo, un mandril inflable incluye una vejiga inflable hecha de cualquier material deseable, tal como un material polimérico, un material metálico u otro material hermético adecuado. El desinflado de la vejiga inflable del mandril inflable permite la extracción del mandril 104 del resto de la estructura compuesta 200 después de la formación.

En cualquiera de tales ejemplos, el paquete de mandril 100 incluye un medio o mecanismo para retirar el mandril 104 del paquete de largueros compactados 206, ya sea antes o después del curado. En un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye una o más capas adicionales de material ubicadas entre el mandril 104 y la hoja de envoltura 102. La una o más capas adicionales de material se pueden envolver alrededor del mandril 104 antes de envolver el mandril 104 con la hoja de envoltura 102. Por ejemplo, el paquete de mandril 100 puede incluir la hoja de liberación (no se muestra) configurada para evitar que la hoja de envoltura 102 se adhiera al mandril 104 durante la consolidación del paquete de mandril 100, durante la consolidación del paquete de larguero compactado 206 y/o durante el curado del paquete de larguero compactado 206.

Aunque no se ilustra, en uno o más ejemplos, el paquete de largueros compactados 206 puede tener contornos complejos. En un ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 puede tener una cantidad de contornos complejos a lo largo de su longitud. Los contornos del paquete de largueros compactados 206 pueden ser constantes o variables. En un ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 puede tener curvaturas en el plano X-Y y/o curvaturas en el plano X-Z. En un ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 también puede torcerse, por ejemplo, a lo largo de un eje X. El paquete de largueros compactados 206 puede torcerse en un ángulo constante o variable. Para los fines de la presente divulgación, el término "curvatura" se refiere a una curva o un movimiento a lo largo de un eje longitudinal primario. Para el propósito de la presente divulgación, el término "torsión" se refiere a la rotación alrededor de un eje longitudinal mientras sigue corriendo principalmente longitudinal, en lugar de una curva o un empalme de espiga.

Por consiguiente, y como se ilustra en las Figs. 18-22, en uno o más ejemplos, el paquete de mandril 100 puede tener contornos complejos que definen los contornos del paquete de larguero compactado 206 formado usando el paquete de mandril 100. Como se ilustra en las Figs. 18-22, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 puede tener una serie de contornos complejos a lo largo de su eje longitudinal primario (es decir, su longitud). Los contornos del paquete de mandril 100 pueden ser constantes o variables. Los contornos pueden incluir uno o más de una curva, un empalme de espiga y/o un giro. En un ejemplo, el paquete de mandril 100 tiene curvaturas en el plano X-Y y/o curvaturas en el plano X-Z. En un ejemplo, el paquete de mandril 100 también está torcido. El paquete de mandril 100 puede torcerse en un ángulo 0 constante o variable (Figs. 19 y 20).

La Fig. 18 ilustra el contorno complejo (por ejemplo, curvatura y torsión) del paquete de mandril 100. Las Figs. 19 y 20 ilustran las torsiones del paquete de mandril 100 dentro del plano Y-Z. La Fig. 21 ilustra en empalme de espiga del paquete de mandril 100 en el plano X-Y. La Fig. 22 ilustra una curva del paquete de mandril 100 en el plano X-Z.

Aunque el ejemplo del paquete de mandril 100 ilustrado en las Figs. 18-22 tiene una estratificación similar al paquete de mandril 100 ilustrado en la Fig. 3 (por ejemplo, la hoja de línea de molde interna 122 está presente), en otros ejemplos, el paquete de mandril 100 puede tener cualquier estratificación deseable. Por ejemplo, el paquete de mandril 100 puede tener una estratificación como el paquete de mandril 100 ilustrado en la Fig. 2.

Por consiguiente, en uno o más ejemplos, el paquete de mandril 100 del paquete de largueros compactados 206 tiene un contorno en al menos uno del eje X-Y, el eje X-Z y/o el eje Y-Z. En general, el contorno del paquete de mandril 100 corresponde al contorno deseado del larguero compuesto 210, o estructura compuesta 200, que se está formando. Por ejemplo, el contorno de la estructura compuesta 200, tal como el contorno del larguero compuesto 210, impulsa el diseño del contorno del paquete de largueros compactados 206 y, por lo tanto, el paquete de mandril 100. El paquete de mandril 100 y el paquete de largueros compactados 206 están formados con contornos adecuados para dar como resultado el contorno deseado de la estructura compuesta 200, tal como el larguero compuesto 210.

Por consiguiente, en un ejemplo, la curvatura del paquete de mandril 100 confiere curvatura al paquete de largueros compactados 206. La torsión en el plano Y-Z también se puede denominar balanceo, la curvatura (por ejemplo, curvatura o empalme de espiga) en el plano X-Z también se puede denominar inclinación, y la curvatura (por ejemplo, curvatura o empalme de espiga) en el plano X-Y también se puede denominar guiñada.

En ejemplos donde el paquete de mandril 100 tiene una curvatura, la placa base 508 tiene una curvatura complementaria. Además, en ejemplos, donde el paquete de mandril 100 tiene curvatura, las superficies de utillaje de la respectiva primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 de la herramienta de troquelado 502 que definen la cavidad 504 (Figs. 4-10) tienen curvaturas complementarias. Además, en ejemplos, donde el paquete de mandril 100 y, por lo tanto, el paquete de larguero compactado 206 tienen una curvatura, el hueco 552 de la herramienta de curado 550 (Fig. 17) tiene una curvatura complementaria.

Con referencia a la Fig. 1, en un ejemplo, el paquete de largueros compactados 206 es uno de una pluralidad de paquetes de largueros compactados. Como tal, el larguero compuesto 210 es uno de una pluralidad de largueros compuestos de la estructura compuesta 200. En un ejemplo, para formar la estructura compuesta 200, tal como una parte de un fuselaje o un ala de una aeronave, se forma la pluralidad de paquetes de largueros compactados. La pluralidad de paquetes de largueros compactados incluye cualquier cantidad de paquetes de largueros compactados. Si bien no se ilustra explícitamente, la pluralidad de paquetes de largueros compactados incluye cargas compuestas respectivas que tienen secciones transversales parcialmente cerradas (por ejemplo, una sección transversal en forma de sombrero) formadas en paquetes de mandril respectivos. Por ejemplo, cada uno de la pluralidad de paquetes de largueros compactados incluye una carga compuesta, un primer relleno de radio en contacto con la carga compuesta, un segundo relleno de radio en contacto con la carga compuesta y un mandril envuelto colocado dentro de una tapa, un primer pliego y un segundo pliego y, opcionalmente, una hoja de línea de molde interna que se extiende entre una primera brida y una segunda brida.

En dicho ejemplo, la formación de la pluralidad de paquetes de largueros compactados incluye colocar una pluralidad de cargas compuestas cada una sobre un paquete de mandril respectivo. Cada paquete de mandril respectivo tiene una curvatura complementaria a una base rígida respectiva (por ejemplo, placa de soporte).

En un ejemplo, los paquetes de largueros compactados 206 se colocan a la herramienta de curado 550 para formar los largueros compuestos 210. En un ejemplo, cada uno de los paquetes de largueros compactados 206 tiene una curvatura complementaria a una ubicación única en la herramienta de curado 550. Cuando cada uno de los paquetes de largueros compactados 206 tiene una curvatura complementaria a una ubicación única, cada uno de los paquetes de largueros compactados 206 tiene su propio paquete de mandril 100 respectivo y su propia placa de soporte 508 respectiva (por ejemplo, base rígida 564).

En un ejemplo, después de colocar todos los paquetes de largueros compactados 206 deseados a la herramienta de curado 550, se colocan uno o más revestimientos compuestos 208 sobre los paquetes de largueros compactados 206. Los revestimientos compuestos 208 y los paquetes de largueros compactados 206 se curan conjuntamente en la herramienta de curado 550.

En uno o más ejemplos, aunque no se ilustra en la Fig. 1, el entorno de fabricación 250 puede incluir una cantidad de portadores, una cantidad de lanzaderas u otro equipo compuesto de movimiento y colocación de hojas. En uno o más ejemplos, al menos el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y/o la hoja de línea de molde interna 122 se pueden mover y colocar usando un equipo para la formación del paquete de mandril 100. En uno o más ejemplos, al menos una de la carga compuesta 202 y/o el paquete de mandril 100 (por ejemplo, colocado en la placa de soporte 508) puede moverse y colocarse usando equipo para la formación del paquete de larguero compactado 206. En uno o más ejemplos, el paquete de larguero compactado 206 (por ejemplo, colocado en la placa de soporte 508) se puede mover y colocar usando equipo para la formación del larguero compuesto 210. En otros ejemplos, uno o más componentes se pueden mover o colocar a mano.

En uno o más ejemplos, aunque no se ilustra en la Fig. 1, el equipo de calentamiento puede estar presente en el entorno de fabricación 250. El calor se puede aplicar utilizando cualquier forma deseable de equipo de calefacción. En un ejemplo, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y, cuando está presente, la hoja de línea de molde interna 122, se pueden calentar mientras se aplica presión de vacío a la estructura de mandril 128 para formar el paquete de mandril compactado 100. En un ejemplo, el calor aumenta la adherencia de la resina en las hojas de material compuesto. En un ejemplo, la estratificación de larguero 204 se calienta mientras se aplica presión de vacío a la estratificación de larguero 204 para formar el paquete de largueros compactados 206. El calentamiento de la estratificación de larguero 204 hace que el material compuesto en la estratificación de larguero 204 se vuelva más flexible que a temperatura ambiente. Al calentar la estratificación de larguero 204 mientras se forma el paquete de largueros compactados 206, pueden estar presentes menos inconsistencias en el paquete de largueros compactados 206.

Con referencia en general a las Figs. 1 y 2 y particularmente a la Fig. 23, la presente divulgación proporciona ejemplos de un método 1000 para fabricar el paquete de mandril 100 que se utiliza para fabricar la estructura compuesta 200. Generalmente, se pueden utilizar ejemplos del método 1000 para formar cualquiera de los ejemplos del paquete de mandril 100 descrito en la presente, tal como el ejemplo del paquete de mandril 100 ilustrado en la Fig. 2 y/o el ejemplo del paquete de mandril 100 ilustrado en la Fig. 3.

Con referencia en general a las Figs. 4-10 y particularmente a la Fig. 23, en un ejemplo, el método 1000 incluye (por ejemplo, comienza en) una etapa (Bloque 1002) de colocación de la hoja de envoltura 102 sobre la cavidad 504 de la herramienta de troquelado 502, como se representa en la Fig. 4. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1004) de colocación del mandril 104 a la hoja de envoltura 102, como se ilustra en la Fig. 3. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1006) de presionar el mandril 104 y la hoja de envoltura 102 en la cavidad 504, como se ilustra en la Fig. 5. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1008) de envolver la hoja de envoltura 102 alrededor del mandril 104 para formar el mandril envuelto 124, como se representa en las Figs. 5 y 6. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1010) de colocación del primer relleno de radio 114 en el primer radio 118 del mandril envuelto 124, como se representa en la Fig. 7. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1012) de colocación del segundo relleno de radio 116 en el segundo radio 120 del mandril envuelto 124, como se ilustra en la Fig. 7. El método 1000 incluye una etapa (Bloque 1014) de consolidación del mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 para formar el paquete de mandril 100, como se ilustra en la Fig. 9. En un ejemplo, el método 1000 termina después de la etapa (Bloque 1014) de consolidación.

Con referencia en general a las Figs. 4 y 5 y particularmente a la Fig. 23, en un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de mover (por ejemplo, separar) la primera porción de troquel 512 de la herramienta de troquelado 502 y la segunda porción de troquel 514 de la herramienta de troquelado 502 una con respecto a la otra durante la etapa (Bloque 1006) de presionar el mandril 104 y la hoja de envoltura 102 en la cavidad 504. En un ejemplo, la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 se alejan entre sí (por ejemplo, se separan) para agrandar la cavidad 504 en respuesta a que el mandril 104 y la hoja de envoltura 102 se presionan en la cavidad 504.

En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de acoplar de forma coincidente los primeros dedos de intercalación 544 de la primera porción de troquel 512 y los segundos dedos de intercalación 546 de la segunda porción de troquel 514 cuando se mueve la primera porción de troquel 512 de la herramienta de troquelado 502 y la segunda porción de troquel 514 de la herramienta de troquelado 502 entre sí (por ejemplo, más lejos o más cerca). Por ejemplo, la etapa de mover (por ejemplo, separar) la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 una con respecto a la otra incluye una etapa de mover de forma intercalada (por ejemplo, separar) la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 una con respecto a la otra.

Con referencia en general a la Fig. 4, en un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de soporte de la hoja de envoltura 102 con la cuña 554 ubicada en la cavidad 504. En un ejemplo, el soporte de la hoja de envoltura 102 con la cuña 554 presiona la parte central 156 de la hoja de envoltura 102 contra la superficie superior 106 del mandril 104 utilizando la tercera superficie herramental 556 de la cuña 554.

Con referencia en general a la Fig. 5, en un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de impulsar la separación de la primera porción de troquel 512 y la segunda porción de troquel 514 usando la cuña 554 cuando se presiona el mandril 104 y la hoja de envoltura 102 en la cavidad 504.

Con referencia en general a las Figs. 5, 6A y 6B y particularmente a la Fig. 23, de acuerdo con el método 1000, en un ejemplo, la etapa (Bloque 1008) de envoltura incluye una etapa de barrer la primera porción intermedia 158 de la hoja de envoltura 102 sobre la segunda superficie lateral 110 de la superficie exterior 126 del mandril 104 usando la herramienta de troquelado 502 para formar el mandril parcialmente envuelto 146, como se representa en la Fig. 5, para rodear parcialmente el mandril 104 con la hoja de envoltura 102 y formar parcialmente el mandril parcialmente envuelto 146. En un ejemplo, la etapa (Bloque 1008) de envoltura incluye una etapa de barrer la segunda porción intermedia 160 de la hoja de envoltura 102 sobre la primera superficie lateral 108 de la superficie exterior 126 del mandril 104 usando la segunda porción de troquel 514, como se ilustra en la Fig. 5, para rodear adicionalmente el mandril 104 con la hoja de envoltura 102 y formar el mandril parcialmente envuelto 146. En un ejemplo, la etapa (Bloque 1008) de envoltura también incluye una etapa de barrer una primera porción del extremo 130 y una segunda porción del extremo 132 de la hoja de envoltura 102 sobre la superficie inferior 112 de la superficie exterior 126 del mandril 104 usando los brazos de barrido 510, como se representa en las Figs. 6A y 6B, para rodear completamente el mandril 104 con la hoja de envoltura 102 y formar el mandril envuelto 124.

En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de colocación de la hoja de línea de molde interna 122 al mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 antes de la etapa (Bloque 1014) de consolidación, como se ilustra en la Fig. 8. De acuerdo con el método 1000, en un ejemplo, la etapa (Bloque 1014) de consolidación incluye una etapa de consolidación del mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interna 122 para formar el paquete de mandril 100, como se ilustra en la Fig. 10.

De acuerdo con el método 1000, en un ejemplo, la etapa (Bloque 1014) de consolidación incluye una etapa de aplicación de presión de vacío. En un ejemplo, la presión de vacío se aplica al primer relleno de radio 114, al segundo relleno de radio 116 y al mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), como se ilustra en la Fig. 9. En otro ejemplo, la presión de vacío se aplica a la hoja de línea de molde interna 122, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y el mandril envuelto 124 (es decir, el mandril 104 rodeado por la hoja de envoltura 102), como se ilustra en la Fig. 10.

En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de colocación de la película de embolsado al vacío 506 sobre la cavidad 504 de la herramienta de troquelado 502 antes de la etapa (Bloque 1002) de colocación de la hoja de envoltura 102. En un ejemplo, la hoja de envoltura 102 se coloca a, o sobre, la película de embolsado al vacío 506. De acuerdo con el método 1000, en un ejemplo, la película de embolsado al vacío 506 se coloca en la cuña 554 y la hoja de envoltura 102 se coloca en la película de embolsado al vacío 506. En otras palabras, la etapa (Bloque 1002) de colocación de la hoja de envoltura 102 incluye una etapa de colocación de la hoja de envoltura 102 sobre la película de embolsado al vacío 506 sobre la cavidad 504. En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de sellado de la placa de soporte 508 a la película de embolsado al vacío 506 para la aplicación de la presión de vacío, por ejemplo, durante la etapa (Bloque 1014) de consolidación.

En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de acoplamiento del paquete de mandril 100 a la placa de soporte 508 y una etapa de extracción del paquete de mandril 100 de la cavidad 504 de la herramienta de troquelado 502 después de la etapa (Bloque 1014) de consolidación.

En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de adherir el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 a la hoja de envoltura 104 durante la etapa (Bloque 1014) de consolidación. En un ejemplo, el método 1000 incluye una etapa de adherir la hoja de línea de molde interna 122 al primer relleno de radio (114), el segundo relleno de radio (116) y la hoja de envoltura (104) durante la etapa (Bloque 1014) de consolidación.

Con referencia en general a las Figs. 11-17 y particularmente a la Fig. 24, la presente divulgación proporciona ejemplos de un método 2000 para fabricar la estructura compuesta 200. Generalmente, se pueden utilizar ejemplos del método 2000 para formar cualquiera de los ejemplos de la estructura compuesta 200 descritos en la presente, tales como ejemplos del larguero compuesto 210 y/o ejemplos de la estructura compuesta 200 que incluye uno o más largueros compuestos 210 y uno o más revestimientos compuestos 208.

Con referencia en general a las Figs. 11-17 y particularmente a la Fig. 24, en un ejemplo, el método 2000 incluye (por ejemplo, comienza en) una etapa (Bloque 2002) de colocar la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100, como se representa en las Figs. 11 y 13. En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa (Bloque 2004) de conformación de la carga compuesta 202 al paquete de mandril 100 para formar la estratificación de larguero 204, como se ilustra en la Fig. 16. En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa (Bloque 2006) de compactación de la estratificación de larguero 204, como se ilustra en la Fig. 16, para formar el paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14).

Con referencia en general a las Figs. 15 y 16 y particularmente a la Figura 24, de acuerdo con el método 2000, en un ejemplo, la etapa (Bloque 2004) de conformación de la carga compuesta 202 incluye una etapa (Bloque 2008) de aplicación de presión mecánica para conformar la carga compuesta 202 para conformar la carga compuesta 202 sobre el paquete de mandril 100 y la placa de soporte 508 para formar la estratificación de larguero 204. De acuerdo con el método 2000, en un ejemplo, la etapa (Bloque 2006) de compactación de la estratificación de larguero 204 incluye una etapa (Bloque 2010) de aplicación de presión de vacío a la estratificación de larguero para formar el paquete de largueros compactados 206 (Figs. 12 y 14). En un ejemplo, el método 2000 termina después de la etapa (Bloque 2004) de conformación de la carga compuesta 202 y la etapa (Bloque 2006) de compactación de la estratificación de larguero 204.

De acuerdo con el método 2000, en un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye el mandril envuelto 124. El mandril envuelto 124 incluye el mandril 104 y la hoja de envoltura 102 envuelta alrededor, o rodeando, el mandril 104, como se representa en las Figs. 2 y 3. En un ejemplo, el paquete de mandril 100 incluye el primer relleno de radio 114, acoplado al primer radio 118 del mandril envuelto 124, y el segundo relleno de radio 116, acoplado a un segundo radio 120 del mandril envuelto 124. En dicho ejemplo, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116 se consolidan para formar el paquete de mandril 100.

De acuerdo con el método 2000, en otro ejemplo, el paquete de mandril 100 también incluye la hoja de línea de molde interna 122, acoplada al mandril envuelto 124, el primer relleno de radio 114 y el segundo relleno de radio 116. En dicho ejemplo, el mandril 104, la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y la hoja de línea de molde interior 122 se consolidan para formar el paquete de mandril 100.

En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de adherir la carga compuesta 202 a la hoja de envoltura 102 durante al menos una de la etapa (Bloque 2004) de conformar la carga compuesta 202 y/o la etapa (Bloque 2006) de compactar la estratificación de larguero 204. En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de adherir la carga compuesta 202 al primer relleno de radio 114 y al segundo relleno de radio 116 durante al menos una de la etapa (Bloque 2004) de conformar la carga compuesta 202 y/o la etapa (Bloque 2006) de compactar la estratificación de larguero 204. En un ejemplo donde la hoja de línea de molde interna 122 está presente, el método 2000 incluye una etapa de adherir la carga compuesta 202 a la hoja de línea de molde interna 122 durante al menos una de la etapa (Bloque 2004) de conformar la carga compuesta 202 y/o la etapa (Bloque 2006) de compactar el estratificación de larguero 204.

En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de colocación del paquete de larguero compactado 206 a la herramienta de curado 550. En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa (Bloque 2012) de curado del paquete de largueros compactados 206 para formar la estructura compuesta 200. En un ejemplo, el método 2000 termina después de la etapa de curado del paquete de largueros compactados 206.

Alternativamente, en otro ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de colocación del revestimiento compuesto 208 al paquete de largueros compactados 206. En dicho ejemplo, el método 1000 incluye una etapa (Bloque 2014) de curado conjunto del revestimiento compuesto 208 y el paquete de larguero compactado 206 para formar la estructura compuesta 200. En un ejemplo, el método 2000 termina después de la etapa de curado conjunto del revestimiento compuesto 208 y el paquete de larguero compactado 206.

De acuerdo con el método 2000, en un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 se mantiene en la placa de soporte 508 en la que se formó durante la etapa de colocación del paquete de larguero compactado 206 a la herramienta de curado 550. Alternativamente, en otro ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de retirar el paquete de larguero compactado 206 de la placa de soporte 508 antes de colocar el paquete de larguero compactado 206 en la herramienta de curado 550.

En un ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de retirar el mandril 104 de la estructura compuesta 200 después de la etapa de curado del paquete de largueros compactados 206 o la etapa de curado conjunto del revestimiento compuesto 208 y el paquete de largueros compactados 206. En un ejemplo, el método 2000 termina después de la etapa de retirar el mandril 104 de la estructura compuesta 200. Alternativamente, en otro ejemplo, el método 2000 incluye una etapa de retirar el mandril 104 del paquete de largueros compactados 206 antes de la etapa de curado del paquete de largueros compactados 206 o la etapa de curado conjunto del revestimiento compuesto 208 y el paquete de largueros compactados 206.

En un ejemplo, al retirar el mandril 104 del paquete de larguero compactado 206 (por ejemplo, antes del curado), la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y, opcionalmente, la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente, permanece parte del paquete de larguero compactado 206. En un ejemplo, al retirar el mandril 104 del larguero compuesto 210 (por ejemplo, después del curado), la hoja de envoltura 102, el primer relleno de radio 114, el segundo relleno de radio 116 y, opcionalmente, la hoja de línea de molde interna 122, cuando está presente, permanece parte del larguero compuesto 210 (por ejemplo, la estructura compuesta 200).

En un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 y el larguero compuesto 210 tienen una sección transversal parcialmente cerrada, tal como la sección transversal en forma de sombrero. En un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 y el larguero compuesto 210 incluyen la tapa 220, el primer pliego 212 y el segundo pliego 214, conformados por el paquete de mandril 100. En un ejemplo, el paquete de larguero compactado 206 y el larguero compuesto 210 incluyen la primera brida 216 y la segunda brida 218, conformadas por la placa de soporte 508 (por ejemplo, la base rígida 564). En un ejemplo donde el paquete de mandril 100 incluye la hoja de línea de molde interna 122, el paquete de larguero compactado 206 y el larguero compuesto 210 incluye la parte inferior 222, que conecta la primera brida 216 y la segunda brida 218 y se extiende debajo de la tapa 220, el primer pliego 212 y el segundo pliego 214.

La presente divulgación también proporciona ejemplos de un método para fabricar una pluralidad de paquetes de largueros compactados 206 y, por lo tanto, una pluralidad de largueros compuestos 210 de la estructura compuesta 200. El método se puede realizar usando al menos un paquete de largueros compactados 206 formado usando al menos un paquete de mandril 100.

En un ejemplo, el método incluye una etapa de formación de una pluralidad de paquetes de largueros compactados usando una pluralidad de paquetes de mandriles. Cada uno de los paquetes de largueros compactados incluye una carga compuesta que tiene una sección transversal en forma de sombrero, un primer relleno de radio en contacto con la carga compuesta, un segundo relleno de radio en contacto con la carga compuesta y un paquete de mandril posicionado dentro de una tapa, un primer pliego y un segundo pliego de la sección transversal en forma de sombrero del paquete de largueros compactado. En un ejemplo, la etapa de formar la pluralidad de paquetes de largueros compactados incluye una etapa de colocar cada una de una pluralidad de cargas compuestas sobre uno respectivo de una pluralidad de paquetes de mandriles, aplicar presión mecánica para dar forma a cada una de la pluralidad de cargas compuestas a uno respectivo de la pluralidad de paquetes de mandriles y una respectiva de una pluralidad de placas base (por ejemplo, bases rígidas) para formar una pluralidad de hojas de largueros, y aplicar presión de vacío a cada una de la pluralidad de hojas de largueros para formar la pluralidad de paquetes de largueros compactados.

En un ejemplo, el método también incluye una etapa de colocación de la pluralidad de paquetes de largueros compactados a una herramienta de curado. En un ejemplo, el método incluye una etapa de curado de la pluralidad de paquetes de largueros compactados para formar una pluralidad de largueros compuestos. En un ejemplo, el método incluye una etapa de retirar el mandril de cada uno de la pluralidad de paquetes de mandril de uno respectivo de la pluralidad de largueros compuestos después del curado.

En un ejemplo, cada una de la pluralidad de paquetes de largueros compactados tiene una curvatura complementaria a una ubicación única en la herramienta de curado. En un ejemplo, uno de los paquetes de largueros compactados se coloca a la herramienta de curado a la vez. En otro ejemplo, se colocan múltiples paquetes de largueros compactados a la herramienta de curado sustancialmente al mismo tiempo.

En un ejemplo, la pluralidad de paquetes de largueros compactados se coloca a la herramienta de curado por una cantidad de operadores humanos. En otro ejemplo, la pluralidad de paquetes de largueros compactados se coloca a la herramienta de curado mediante una cantidad de robots que usan automatización.

De acuerdo con los ejemplos proporcionados por la presente divulgación, formar el paquete de mandril 100 en la placa de soporte 508 en una primera ubicación en el entorno de fabricación 250 y después transportar el paquete de mandril 100 en la placa de soporte 508, como un todo consolidado, a una segunda ubicación en el entorno de fabricación 250 para formar el paquete de largueros compactados 206 en la placa de soporte 508 y después transportar el paquete de largueros compactados 206 en la placa de soporte 508, como un todo consolidado, a una tercera ubicación en el entorno de fabricación 250 para curar y formar la estructura compuesta 200 puede mejorar significativamente el tiempo de flujo y la eficiencia en la trayectoria de flujo de trabajo de una construcción de aeronave. Los ejemplos proporcionados en la presente también permiten la flexibilidad para usar la automatización en la fabricación de largueros y la instalación de largueros. Los ejemplos proporcionados en la presente también sacan un trabajo significativo de la ruta de flujo crítica. Por lo tanto, los ejemplos proporcionados aquí pueden reducir el tiempo de flujo de fabricación del compuesto y permitir la automatización del proceso.

En uno o más ejemplos, la estructura compuesta 200 es un artículo manufacturado o un componente manufacturado, tal como una parte o elemento constituyente, de un artículo manufacturado. En un ejemplo, la estructura compuesta 200 es un vehículo, tal como una aeronave. En un ejemplo, la estructura compuesta 200 es un subconjunto de un vehículo, tal como un fuselaje, un ala o un interior de una aeronave. En un ejemplo, la estructura compuesta 200 es, o incluye, un componente de un vehículo o un subconjunto del vehículo, tal como un panel de revestimiento (por ejemplo, el revestimiento compuesto 208), un miembro del armazón, un miembro de refuerzo (por ejemplo, el larguero compuesto 210) o un panel interior de una aeronave.

La estructura compuesta 200 puede estar hecha de cualquier material compuesto adecuado. En un ejemplo, la estructura compuesta 200 se forma combinando dos o más materiales compuestos funcionales, tales como fibras de refuerzo unidas en una matriz de resina polimérica. El material de matriz puede tomar la forma de una resina termoestable (por ejemplo, epoxi), un polímero termoplástico (poliéster, éster vinílico, nylon, etc.) u otros tipos de material de matriz. El material de refuerzo puede tomar la forma de fibras (por ejemplo, fibras de vidrio, fibras de carbono, fibras de aramida, etc.) u otros tipos de materiales de refuerzo. Las fibras pueden ser unidireccionales o pueden tomar la forma de una tela, tela o cinta tejida o no tejida. Las fibras y resinas pueden disponerse y curarse para formar la estructura compuesta 200.

Los materiales compuestos se utilizan en las aeronaves para disminuir el peso de la aeronave. Esta disminución de peso mejora las características de rendimiento, como la capacidad de carga útil y la eficiencia del combustible. Además, los materiales compuestos proporcionan una vida útil más larga para varios componentes en una aeronave. Los materiales compuestos pueden ser materiales resistentes y livianos creados mediante la combinación de dos o más componentes funcionales.

Los largueros compuestos se pueden unir a un revestimiento compuesto usando sujetadores, curando los largueros compuestos al revestimiento compuesto o mediante otros métodos deseables. Los sujetadores aumentan el peso de la aeronave. Uno o más de los ejemplos en la presente proporcionan el curado de los largueros compuestos al revestimiento compuesto como un método de unión deseable.

Los ejemplos del sistema y método descritos en la presente pueden encontrar uso en una variedad de aplicaciones potenciales, particularmente en la industria del transporte, que incluyen, por ejemplo, aplicaciones aeroespaciales. Refiriéndonos ahora a las Figs. 25 y 26 ejemplos del paquete de mandril 100, el paquete de largueros compactados 206, la estructura compuesta 200 y los métodos 1000 y 2000 pueden usarse en el contexto de una aeronave 1200, como se muestra en la Fig. 25, y un método de fabricación y servicio de aeronaves 1100, como se muestra en el diagrama de flujo de la Fig. 26. Las aplicaciones de aeronaves de los ejemplos descritos pueden incluir la formación de estructuras compuestas utilizadas para formar diversos componentes utilizados en la fabricación de aeronaves, tales como porciones de un fuselaje, porciones de un ala y similares.

Como se ilustra en la Fig. 25, en un ejemplo, la aeronave 1200 es una aeronave de ala fija. La aeronave 1200 incluye una estructura de aeronave 1202 y una pluralidad de sistemas de alto nivel 1204. Los ejemplos de los sistemas de alto nivel 1204 incluyen uno o más de un sistema de propulsión 1208, un sistema eléctrico 1210, un sistema hidráulico 1212, un sistema ambiental 1214 y un sistema de comunicaciones 1216. En otros ejemplos, la aeronave 1200 puede incluir cualquier cantidad de otros tipos de sistemas.

En un ejemplo, la estructura del avión1202 forma un fuselaje 1218 de la aeronave 1200. El fuselaje 1218 define un interior 1206 de la aeronave 1200, que puede incluir un compartimiento de pasajeros y/o un compartimiento de carga. El fuselaje 1218 es el cuerpo principal de la aeronave 1200 e incluye cualquier estructura central adecuada configurada para albergar una tripulación, uno o más pasajeros y/o carga. En el ejemplo ilustrativo, el fuselaje 1218 es un fuselaje alargado, generalmente cilíndrico. La aeronave 1200 también incluye un par de alas 1220 (también denominadas individualmente como ala 1220). Cada una de las alas 1220 está acoplada al fuselaje 1218. Las alas 1220 incluyen cualquier estructura aerodinámica adecuada que esté configurada para proporcionar elevación a la aeronave 1200. El fuselaje 1218 incluye una sección de nariz en un extremo delantero de la aeronave 1200 y una sección de cola 1224 en un extremo trasero de la aeronave 1200. Tal como se usa en la presente, los términos "hacia adelante" y "hacia atrás" tienen su significado ordinario conocido por los expertos en la técnica y se refieren a posiciones relativas a una dirección de movimiento de la aeronave 1200. La sección de cola 1224 incluye un estabilizador vertical 1226 y al menos un estabilizador horizontal 1228.

La aeronave 1200 es un ejemplo de una aeronave fabricada usando los paquetes de largueros compactados 206 formados usando los paquetes de mandriles 100 de acuerdo con los diversos ejemplos proporcionados por la presente divulgación. En un ejemplo, el fuselaje 1218 puede incluir ensamblajes de panel de revestimiento fabricados usando los paquetes de largueros compactados 206 formados usando los paquetes de mandriles 100. En otro ejemplo, las alas 1220 pueden incluir ensamblajes de panel de revestimiento fabricados usando los paquetes de largueros compactados 206 formados usando los paquetes de mandril 100. En un ejemplo, el interior 1206 puede incluir conjuntos de panel de revestimiento fabricados usando los paquetes de largueros compactados 206 formados usando los paquetes de mandriles 100.

La Fig. 25 representa una vista expuesta de los refuerzos 1230. Los refuerzos 1230 son ejemplos de los largueros compuestos 210 fabricados usando los paquetes de largueros compactados 206 formados usando los paquetes de mandril 100. Cualquier otro componente compuesto deseable de la aeronave 1200 puede fabricarse utilizando el paquete de mandril 100.

La ilustración de la aeronave 1200 se proporciona con el fin de ilustrar un entorno en el que se pueden implementar los diferentes ejemplos ilustrativos. La ilustración de la aeronave 1200 en la Fig. 25 no pretende implicar limitaciones arquitectónicas en cuanto a la manera en que se pueden implementar diferentes ejemplos ilustrativos. Por ejemplo, la aeronave 1200 se muestra como una aeronave comercial de pasajeros. Los diferentes ejemplos ilustrativos se pueden aplicar a otros tipos de aeronaves, tales como aeronaves de pasajeros privadas, un helicóptero y otro tipo adecuado de aeronave.

En uno o más ejemplos, el fuselaje 1218 y/o las alas 1220 de la aeronave 1200 pueden tener un contorno. Uno o más ejemplos del paquete de mandril 100 y el paquete de largueros compactados 206 proporcionan beneficiosamente que los largueros compuestos 210 tengan contornos que coincidan con el contorno del fuselaje 1218 y/o las alas 1220.

Convencionalmente, para ensamblar largueros compuestos en una herramienta de curado, se realizan una serie de procesos, cada uno de los cuales tiene un tiempo de realización asociado. Típicamente, cada componente de larguero se coloca a la herramienta de curado y después se compacta por separado. Cada proceso asociado con el montaje de los largueros compuestos se suma a un tiempo de fabricación total. El tiempo de fabricación puede limitar la cantidad de aeronaves producidas. Colocar el material compuesto a una herramienta de curado grande es un paso que limita el tiempo. La colocación del material compuesto es un proceso en capas. Uno o más de los ejemplos en la presente proporcionan la formación de porciones compuestas fuera de línea a partir de la herramienta de curado, lo que puede reducir beneficiosamente el tiempo de fabricación. Por ejemplo, la formación de múltiples largueros compuestos utilizando los paquetes de mandril fuera de línea de la herramienta de curado puede reducir el tiempo de fabricación. Deseablemente, se proporciona soporte a las partes huecas de los materiales compuestos durante el curado. Por ejemplo, herramientas rígidas o herramientas presurizadas, tales como vejigas, pueden estar presentes en partes huecas de los materiales compuestos durante el curado. Eliminar cualquiera de los pasos de curado adicionales, pasos de consolidación adicionales o pasos de colocación adicionales reducirá el tiempo de fabricación. Uno o más de los ejemplos en la presente proporcionan la consolidación de múltiples capas del material compuesto simultáneamente, lo que puede reducir beneficiosamente el tiempo de fabricación. Uno o más de los ejemplos en la presente también proporcionan herramientas, que sirven para múltiples propósitos, y pueden reducir al menos uno del tiempo de fabricación o el gasto de fabricación.

Como se ilustra en la Fig. 26, durante la preproducción, el método ilustrativo 1100 puede incluir la especificación y el diseño de la aeronave 1200 (Bloque 1102) y la adquisición de materiales (Bloque 1104). Durante la producción de la aeronave 1200, puede tener lugar la fabricación de componentes y subensamblado (Bloque 1106) y la integración del sistema (Bloque 1108) de la aeronave 1200. Posteriormente, la aeronave 1200 puede pasar por la certificación y entrega (Bloque 1110) para ser puesta en servicio (Bloque 1112). Los sistemas y métodos descritos pueden formar una parte de la fabricación de componentes y subconjuntos (Bloque 1106) y/o la integración del sistema (Bloque 1108). El mantenimiento y servicio de rutina (Bloque 1114) puede incluir la modificación, reconfiguración, renovación, etc. de uno o más sistemas de la aeronave 1200.

Cada uno de los procesos del método 1100 ilustrado en la Fig. 26 puede ser realizado o llevado a cabo por un integrador de sistemas, un tercero y/o un operador (por ejemplo, un cliente). Para los fines de esta descripción, un integrador de sistemas puede incluir, sin limitaciones, cualquier número de fabricantes de aeronaves y subcontratistas de sistemas principales; un tercero puede incluir, sin limitaciones, cualquier número de vendedores, subcontratistas y proveedores; y un operador puede ser una aerolínea, empresa de arrendamiento, entidad militar, organización de servicios y así sucesivamente.

Se pueden emplear ejemplos del paquete de mandril 100, el paquete de largueros compactados 206, la estructura compuesta 200 (por ejemplo, el larguero compuesto 210) y los métodos 1000 y 2000 mostrados y descritos en la presente durante cualquiera o más de las etapas del método de fabricación y servicio 1100 mostrado en el diagrama de flujo ilustrado por la Fig. 26. Por ejemplo, los componentes o subconjuntos, tales como los que incluyen la estructura compuesta 200 formada usando los paquetes de mandriles 100, correspondientes a la fabricación de componentes y subconjuntos (Bloque 1106) pueden fabricarse o fabricarse de una manera similar a los componentes o subconjuntos producidos mientras la aeronave 1200 (Fig. 25) está en servicio (Bloque 1112). Además, uno o más de los descritos en la presente se pueden utilizar durante las etapas de producción (Bloques 1108 y 1110). De manera similar, uno o más de los ejemplos descritos en la presente se pueden utilizar, por ejemplo y sin limitaciones, mientras la aeronave 1200 está en servicio (Bloque 1112) y durante la etapa de mantenimiento y servicio (Bloque 1114).

Aunque se muestra un ejemplo aeroespacial, los principios descritos en la presente se pueden aplicar a otras industrias, como la industria automotriz, la industria espacial, la industria de la construcción y otras industrias de diseño y fabricación. Por consiguiente, además de las aeronaves, los principios descritos en la presente pueden aplicarse a otras estructuras de vehículos (por ejemplo, vehículos terrestres, vehículos marinos, vehículos espaciales, etc.) y estructuras independientes.

Tal como se usa en la presente, un sistema, aparato, estructura, artículo, elemento, componente ohardware"configurado para" realizar una función especificada es, de hecho, capaz de realizar la función especificada sin ninguna alteración, en lugar de simplemente tener el potencial de realizar la función especificada después de una modificación adicional. En otras palabras, el sistema, aparato, estructura, artículo, elemento, componente ohardware"configurado para" realizar una función especificada se selecciona, crea, implementa, utiliza, programa y/o diseña específicamente con el fin de realizar la función especificada. Tal como se usa en la presente, "configurado para" denota características existentes de un sistema, aparato, estructura, artículo, elemento, componente ohardwareque permiten que el sistema, aparato, estructura, artículo, elemento, componente ohardwarerealice la función especificada sin modificación adicional. Para los fines de esta descripción, un sistema, aparato, estructura, artículo, elemento, componente ohardwaredescrito como "configurado para" realizar una función particular puede describirse adicional o alternativamente como "adaptado a" y/o como "operativo para" realizar esa función.

A menos que se indique lo contrario, los términos "primero", "segundo", etc. se usan en la presente simplemente como etiquetas, y no pretenden imponer requisitos ordinales, posicionales o jerárquicos en los elementos a los que se refieren estos términos. Además, la referencia a un "segundo" artículo no requiere ni excluye la existencia de un artículo de menor número (por ejemplo, un "primer" artículo) y/o un artículo de mayor número (por ejemplo, un "tercer" artículo).

A los efectos de la presente divulgación, los términos "acoplado", "acoplamiento" y términos similares se refieren a dos o más elementos que están unidos, enlazados, sujetos, conectados, puestos en comunicación o asociados de otro modo (por ejemplo, mecánica, eléctrica, fluidamente, ópticamente, electromagnéticamente) entre sí. En varios ejemplos, los elementos pueden estar asociados directa o indirectamente. Como ejemplo, el elemento A puede estar directamente asociado con el elemento B. Como otro ejemplo, el elemento A puede estar indirectamente asociado con el elemento B, por ejemplo, a través de otro elemento C. Se entenderá que no todas las asociaciones entre los diversos elementos descritos están necesariamente representadas. Por consiguiente, también pueden existir acoplamientos distintos a los representados en las figuras.

Tal como se usa en la presente, la frase "al menos uno de", cuando se usa con una lista de elementos, significa que se pueden usar diferentes combinaciones de uno o más de los elementos enumerados y solo se puede necesitar uno de cada elemento de la lista. Por ejemplo, "al menos uno del ítem A, ítem B y ítem C" puede incluir, sin limitaciones, el ítem A o el ítem A y el ítem B. Este ejemplo también puede incluir el ítem A, el ítem B y el ítem C, o el ítem B y el ítem C. En otros ejemplos, "al menos uno de" puede ser, por ejemplo, sin limitaciones, dos del ítem A, uno del ítem B y diez del ítem C; cuatro del ítem B y siete del ítem C; y otras combinaciones adecuadas.

En la Fig. 1, mencionada anteriormente, los bloques pueden representar elementos, componentes y/o partes de los mismos y las líneas, si las hay, que conectan varios elementos y/o componentes pueden representar acoplamientos mecánicos, eléctricos, fluidos, ópticos, electromagnéticos y otros acoplamientos y/o combinaciones de los mismos. También pueden existir acoplamientos distintos a los representados en los diagramas de bloques. Las líneas discontinuas, si las hay, los bloques de conexión que designan los diversos elementos y/o componentes representan acoplamientos similares en función y propósito a los representados por líneas continuas; sin embargo, los acoplamientos representados por las líneas discontinuas pueden proporcionarse selectivamente o pueden referirse a ejemplos alternativos. Asimismo, los elementos y/o componentes, si los hubiere, representados con líneas discontinuas, indican ejemplos alternativos. Uno o más elementos mostrados en líneas continuas y/o discontinuas pueden omitirse de un ejemplo particular sin apartarse del alcance de la presente divulgación. Los elementos ambientales, si los hay, se representan con líneas punteadas. También se pueden mostrar elementos virtuales (imaginarios) para mayor claridad. Los expertos en la técnica apreciarán que algunas de las características ilustradas en la Fig. 1 pueden combinarse de varias maneras sin la necesidad de incluir otras características descritas en la Fig. 1, otras figuras de dibujos y/o la descripción adjunta, aunque dicha combinación o combinaciones no se ilustran explícitamente en la presente. De manera similar, las características adicionales no limitadas a los ejemplos presentados pueden combinarse con algunas o todas las características mostradas y descritas en la presente.

En las Figs. 23, 24 y 26, a los que se hace referencia anteriormente, los bloques pueden representar operaciones y/o partes de las mismas y las líneas que conectan los diversos bloques no implican ningún orden o dependencia particular de las operaciones o partes de las mismas. Los bloques representados por líneas discontinuas indican operaciones alternativas y/o partes de las mismas. Las líneas discontinuas, si las hay, que conectan los diversos bloques representan dependencias alternativas de las operaciones o partes de las mismas. Se entenderá que no todas las dependencias entre las diversas operaciones divulgadas están necesariamente representadas. Las Figs.

23, 24 y 26 y la descripción adjunta que describe las operaciones de los métodos descritos establecidos en la presente no deben interpretarse como que determinan necesariamente una secuencia en la que deben realizarse las operaciones. Más bien, aunque se indica un orden ilustrativo, debe entenderse que la secuencia de las operaciones puede modificarse cuando corresponda. Por consiguiente, se pueden realizar modificaciones, adiciones y/u omisiones a las operaciones ilustradas y ciertas operaciones se pueden realizar en un orden diferente o simultáneamente. Además, los expertos en la técnica apreciarán que no es necesario realizar todas las operaciones descritas.

En cualquiera de los ejemplos proporcionados por la presente divulgación, el paquete de mandril 100 puede ser un paquete de mandril de vejiga 100.

Aunque se han mostrado y divulgado varios ejemplos de los sistemas y métodos descritos, los expertos en la técnica pueden pensar en modificaciones al leer la memoria descriptiva. La presente solicitud incluye tales modificaciones y la invención está limitada solo por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (500) utilizado para fabricar un paquete de mandril (100), el aparato (500) que comprende:

una herramienta de troquelado (502) que forma una cavidad (504), la herramienta de troquelado (502) se configura para envolver parcialmente una hoja de envoltura (102) alrededor de un mandril (104) cuando la hoja de envoltura (102) y el mandril (104) se presionan en la cavidad (504) para formar un mandril parcialmente envuelto (146); brazos de barrido (510), móviles con relación a la herramienta de troquelado (502), para envolver aún más la hoja de envoltura (102) alrededor del mandril (104) para formar un mandril envuelto (124);

un mecanismo de colocación de relleno de radio (518) para colocar un primer relleno de radio (114) y un segundo relleno de radio (116) en el mandril envuelto (124); y

un mecanismo de consolidación (520) para formar el paquete de mandril (100).

2. El aparato (500) de la reivindicación 1, donde:

la herramienta de troquelado (502) comprende una primera porción de troquel (512), que comprende una primera superficie herramental (528), y una segunda porción de troquel (514), que comprende una segunda superficie herramental (530);

la primera superficie herramental (528) y la segunda superficie herramental (530) definen la cavidad (504); la primera superficie herramental (528) barre una primera porción intermedia (158) de la hoja de envoltura (102) sobre una segunda superficie lateral (110) del mandril (104) cuando la hoja de envoltura (102) y el mandril (104) se presionan en la cavidad (504); y

la segunda superficie herramental (530) barre una segunda porción intermedia (160) de la hoja de envoltura (102) sobre una primera superficie lateral (108) del mandril (104) cuando la hoja de envoltura (102) y el mandril (104) se presionan en la cavidad (504).

3. El aparato (500) de la reivindicación 2, donde la primera porción de troquel (512) y la segunda porción de troquel (514) se pueden mover entre sí para agrandar la cavidad (504) para recibir la hoja de envoltura (102) y el mandril (104).

4. El aparato (500) de la reivindicación 3, donde:

la primera porción de troquel (512) comprende además un número de primeros dedos de intercalación (544); la segunda porción de troquel (514) comprende además una cantidad de segundos dedos de intercalación (546); y

los primeros dedos de intercalación (544) y los segundos dedos de intercalación (546) se acoplan de manera coincidente entre sí durante el movimiento de la primera porción de troquel (512) y la segunda porción de troquel (514).

5. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 2-4, que comprende además una cuña (554) ubicada en la cavidad (504), en donde la cuña (554) soporta la hoja de envoltura (102) antes de presionarse en la cavidad (504).

6. El aparato (500) de la reivindicación 5, donde la cuña (554) impulsa la separación de la primera porción de troquel (512) y la segunda porción de troquel (514) cuando la hoja de envoltura (102) y el mandril (104) se presionan en la cavidad (504).

7. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 2-6, que comprende además una herramienta de prensado (516) configurada para presionar la hoja de envoltura (102) y el mandril (104) en la cavidad (504).

8. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, donde los brazos de barrido (510) se configuran para barrer una primera porción de extremo (130) y una segunda porción de extremo (132) de la hoja de envoltura (102) sobre una superficie inferior (112) del mandril (104).

9. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 1-8, donde el mecanismo de colocación de relleno de radio (518) se configura para colocar el primer relleno de radio (114) en un primer radio (118) del mandril envuelto (124) y para colocar el segundo relleno de radio (116) en un segundo radio (120) del mandril envuelto (124).

10. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 1-9, donde el mecanismo de colocación de relleno de radio (518) incluye, o toma la forma de, un robot con un dispensador de extrusión configurado para dispensar un material compuesto para formar, o colocar, el primer relleno de radio (114) y el segundo relleno de radio (116) a lo largo del primer radio (118) y el segundo radio (120), respectivamente.

11. El aparato (500) de cualquiera de las reivindicaciones 1-10, donde el mecanismo de consolidación (520) se configura para consolidar el mandril (104), la hoja de envoltura (102), el primer relleno de radio (114) y el segundo relleno de radio (116) para formar el paquete de mandril (100).

12. El aparato (500) de la reivindicación 11, donde el mecanismo de consolidación (520) comprende: una película de embolsado al vacío (506) ubicada entre la herramienta de troquelado (502) y el mandril envuelto (124), el primer relleno de radio (114), y el segundo relleno de radio (116); y

una placa de soporte (508) configurada para sellarse a la película de embolsado al vacío (506) para la aplicación de presión de vacío al primer relleno de radio (114), el segundo relleno de radio (116), la hoja de envoltura (102) y el mandril (104).

13. El aparato (500) de la reivindicación 12, donde la cavidad (504) y la placa de soporte (508) tienen contornos complementarios.

14. El aparato (500) de la reivindicación 12 o 13, donde:

una hoja de línea de molde interna (122) se coloca sobre el mandril envuelto (124), el primer relleno de radio (114), y el segundo relleno de radio (116); y

la placa de soporte (508) se configura para sellarse a la película de embolsado al vacío (506) sobre la hoja de línea de molde interna (122) para la aplicación de presión de vacío a la hoja de línea de molde interna (122), el primer relleno de radio (114), el segundo relleno de radio (116), la hoja de envoltura (102) y el mandril (104).