IT202000012412A1 - Metodo di realizzazione di un manufatto in materiale composito - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del Brevetto Italiano per Invenzione Industriale dal titolo:
?METODO DI REALIZZAZIONE DI UN MANUFATTO IN MATERIALE
COMPOSITO?
CAMPO TECNICO
La presente invenzione riguarda il campo della realizzazione di oggetti in materiale composito.
In particolare, l?invenzione riguarda un metodo per la realizzazione di un manufatto, ad esempio un manufatto di materiale composito.
TECNICA PREESISTENTE
Sono note varie tecnologie di produzione per la realizzazione di manufatti in materiale composito, quali ad esempio manual lay-up o stesura manuale, resin transfer molding (RTM), filament winding, pultrusione, vacuum infusion (RIFT) ecc..
La scelta dell?una o dell?altra tecnologia di produzione ? effettuata sulla base dell?equilibrio tra vari parametri quali: prestazioni meccaniche del manufatto (rigidezza, modulo elastico, risposta agli urti), i costi di realizzazione, la geometria del manufatto da realizzare.
In particolare, nel settore nautico, eolico, aerospaziale, automotive, ma pi? in generale per la realizzazione di manufatti strutturali, quali ad esempio telai o strutture portanti di vario genere, dove si richiede la massima qualit? di manifattura, le pi? elevate prestazioni meccaniche e talvolta geometrie del manufatto particolarmente complesse, la tecnologia preferibile ? quella del manual lay up o stesura manuale.
Tale tecnologia, prevede di depositare fogli o pelli di fibre di rinforzo impregnate di resina su stampi aperti con successiva compattazione mediante sacco a vuoto e cottura finale.
Tale processo di lavorazione, tuttavia, non ? scevro da inconvenienti.
Infatti, durante la realizzazione del manufatto, ? di fondamentale importanza il corretto posizionamento del sacco che realizza la compattazione, per cui solo manodopera altamente qualificata pu? essere adibita a tale operazione e, in ogni caso, ci? non ? sempre sufficiente a garantire l?effettiva riuscita dell?operazione. Soprattutto nel caso di realizzazione di manufatti di elevate dimensioni, infatti, il corretto posizionamento del sacco risulta particolarmente complesso anche per la manodopera di esperienza.
Qualora il sacco non sia perfettamente posizionato, il manufatto sar? sformato e non sar? recuperabile.
Sovente, quindi, tale tecnologia comporta degli scarti di produzione.
Inoltre, per assicurare tali elevate propriet? meccaniche, si ricorre all?utilizzo di un numero cospicuo di fogli o pelli di tali fibre di rinforzo, che generano un inspessimento del manufatto e un indesiderato appesantimento dello stesso.
A ci? va aggiunto anche un conseguente ingente aumento del costo di realizzazione del manufatto, soprattutto nel caso di utilizzo di fibre di rinforzo particolarmente costose quali ad esempio fibre di carbonio.
Uno scopo della presente invenzione ? quindi quello di rendere disponibile un processo di lavorazione scevro dagli inconvenienti sopra elencati.
Un altro scopo ? quello di raggiungere tale obiettivo nell?ambito di una soluzione semplice, razionale e dal costo contenuto.
Tale scopo ? raggiunto dalle caratteristiche dell?invenzione riportate nella rivendicazione indipendente. Le rivendicazioni dipendenti delineano aspetti preferiti e/o particolarmente vantaggiosi dell?invenzione.
ESPOSIZIONE DELL?INVENZIONE
L?invenzione, particolarmente, rende disponibile un metodo per la realizzazione di un manufatto, comprendente le fasi di:
- disporre di almeno due parti distinte tra loro, in cui ciascuna di dette parti comprende almeno una rispettiva superficie sagomata ed almeno una superficie di interfaccia atta ad essere affacciata ad una superficie di interfaccia dell?altra parte,
- rivestire la superficie di interfaccia di almeno una delle parti con un primo strato di un materiale composito, in cui il primo strato comprende due contrapposte superfici principali e due contrapposte superfici secondarie attigue alle superfici principali,
- unire le parti, mediante interposizione del primo strato, in modo che ciascuna superfice di interfaccia delle parti aderisca ad una rispettiva superficie principale del primo strato, cos? da comporre un nucleo sagomato dotato di una superficie esterna composta dalla superficie sagomata delle parti e le superfici secondarie del primo strato e avente una sagoma sostanzialmente corrispondente ad una sagoma del manufatto da realizzare, - rivestire almeno una porzione della superficie esterna del nucleo sagomato con un secondo strato di un materiale composito, in cui il secondo strato riveste la superficie sagomata di ciascuna parte e almeno una superficie secondaria del primo strato,
- inserire il nucleo sagomato rivestito con il secondo strato all?interno di uno stampo, e
- consolidare il nucleo sagomato rivestito con il secondo strato all?interno di detto stampo per ottenere il manufatto.
Grazie a tale soluzione, l?invenzione rende disponibile un metodo di realizzazione di un manufatto in materiale composito, che permette di utilizzare la tecnica del manual lay-up ovvero stesura manuale, con i vantaggi sopraesposti ad essa connessi, ovviando alla necessit? di utilizzo del sacco in pressione mediante il nucleo sagomato, e quindi minimizzando gli scarti di produzione.
Infatti, le parti del nucleo sagomato permettono fungono da riempitivo del manufatto e da supporto per il materiale composito del primo strato e del secondo strato in fase consolidamento in stampo.
Grazie a ci?, inoltre, il processo di realizzazione risulta notevolmente pi? rapido e garantisce un pi? elevato grado di ripetibilit? del manufatto.
Inoltre, mediante la realizzazione di detto primo strato di materiale composito si creano delle traverse di rinforzo, dette anche nel gergo tecnico del settore ?centine?, che permettono di incrementare le prestazioni meccaniche del manufatto e, conseguentemente, di poter ridurre in maniera significativa il numero di fogli o ?pelli? di fibre di rinforzo utilizzate nello strato di materiale composito che riveste la superficie esterna.
Grazie a ci?, ? possibile ridurre il peso complessivo del manufatto, al tempo stesso rendendolo dotato di elevate prestazioni meccaniche e, complessivamente, si ha un costo di produzione minore rispetto ad uno stesso manufatto realizzato con la tecnologia di arte nota.
Un altro aspetto dell?invenzione prevede che le parti possano essere realizzate mediante le fasi di:
- realizzare un blocco sagomato avente una sagoma sostanzialmente corrispondente alla sagoma del nucleo sagomato,
- dividere il blocco sagomato in almeno due parti distinte.
Grazie a tale soluzione, il metodo permette di realizzare un blocco sagomato dal quale vengono ricavate dette parti distinte in una unica fase di processo, ad esempio una unica fase di stampaggio, e solo successivamente di dividerlo in (almeno) dette due parti distinte secondo necessit?.
Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che la fase di dividere il blocco possa prevedere di:
- determinare zone critiche del manufatto,
- dividere il blocco in corrispondenza di dette zone critiche.
Grazie a tale soluzione, il metodo prevede di realizzare dette traverse o centine di rinforzo in corrispondenza delle zone del manufatto pi? sollecitate in uso, e quindi in corrispondenza di quelle zone che sarebbero, in mancanza di rinforzo, pi? soggette a rotture, permettendo quindi di allungare la vita utile del manufatto. Ancora, un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che la fase di rivestire almeno una porzione della superficie esterna del nucleo sagomato possa prevedere di rivestire con il secondo strato entrambe le superfici secondarie del primo strato. Grazie a tale soluzione, a seguito del consolidamento, il primo strato ed il secondo strato realizzano un blocco unico, con il primo strato che definisce traverse di rinforzo che collegano due distinte zone del secondo strato, rendendo particolarmente efficace l?effetto di rinforzo interno del manufatto ad opera di dette traverse realizzate mediante il primo strato, e quindi massimizzando la possibilit? di diminuire il numero di fogli o ?pelli? di fibre di rinforzo utilizzate nel secondo strato. Un altro aspetto dell?invenzione prevede che dette parti possano essere realizzate in un materiale differente dal materiale composito di cui ? realizzato il primo strato e/o il secondo strato.
Grazie a tale soluzione, le parti possono essere realizzate in un materiale pi? adeguato a fungere da riempitivo del manufatto e la cui lavorazione nella forma desiderata risulta meno laboriosa rispetto ad un materiale composito, permettendo complessivamente di realizzare un manufatto dal costo contenuto.
Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che dette parti possano essere realizzato in un materiale ignifugo.
Grazie a tale soluzione, il nucleo sagomato ? realizzato in un materiale che rende il manufatto particolarmente adatto ad impieghi soggetti al pericolo d?incendio. Un altro aspetto dell?invenzione prevede che dette parti possano essere realizzate in un materiale scelto nel gruppo costituito da: polistirolo, legno e poliuretano. Grazie a tale soluzione, dette parti possono essere realizzate in un materiale che pu? essere sagomato nelle geometrie pi? complesse in maniera agevole, rendendo il processo di realizzazione del manufatto particolarmente rapido e quindi permettendo di aumentare la produzione oraria complessiva.
Un ulteriore aspetto dell?invenzione prevede che il materiale composito del primo strato ed il materiale composito del secondo strato possano comprendere fibre di rinforzo scelte nel gruppo costituito da: fibre vegetali, fibre di vetro e fibre di carbonio o combinazione delle stesse.
Grazie a tale soluzione, il metodo di realizzazione ? utilizzabile sostanzialmente con qualsiasi tipo di fibra di rinforzo permettendo di poter scegliere di volta in volta la pi? idonea in base a necessit? in termini di perfomance meccaniche e al campo di impiego del manufatto.
Particolarmente, l?utilizzo di fibre vegetali ? una soluzione alternativa all?utilizzo di derivati del petrolio, che permette lo sfruttamento di materiale completamente riciclabile.
Ancora, un altro aspetto dell?invenzione prevede che la fase di consolidare possa prevedere di riscaldare il nucleo sagomato rivestito con il secondo strato e posto all?interno dello stampo ad una temperatura compresa tra 120?C e 150?C.
Grazie a tale soluzione, il range di temperatura di cottura particolarmente bassa permette l?utilizzo di un?ampia gamma di materiali per la realizzazione del nucleo sagomato senza alterare le caratteristiche fisico-meccaniche dello stesso.
In particolare, tale range di temperatura particolarmente basso permette di poter utilizzare per la realizzazione del nucleo sagomato un?ampia gamma di materiali polimerici senza il rischio di raggiungere la temperatura di transizione vetrosa degli stessi e, quindi, prevenire indesiderate deformazioni del nucleo sagomato stesso e, conseguentemente, del manufatto.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti dalla lettura della descrizione seguente fornita a titolo esemplificativo e non limitativo, con l?ausilio delle figure illustrate nelle tavole allegate.
La figura 1 ? una vista prospettica di un manufatto, particolarmente un profilo alare, realizzato con il metodo secondo l?invenzione.
La figura 2 ? una vista frontale laterale di un blocco sagomato.
La figura 3 ? una vista frontale laterale di parti distinte ricavate dal blocco sagomato di figura 2.
La figura 4 ? una vista frontale laterale di un nucleo sagomato.
La figura 5 ? una vista schematica in sezione secondo un piano di sezione mediano trasversale del nucleo sagomato di figura 3 rivestito con uno strato di materiale composito ed inserito all?interno di uno stampo.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA
L?invenzione rende particolarmente disponibile un metodo per la realizzazione di un manufatto 10, ad esempio un manufatto composto da materiale composito e un riempitivo, ovvero un manufatto 10 almeno parzialmente realizzato in materiale composito.
Il metodo ? generalmente rivolto alla realizzazione di manufatti di qualsiasi forma e dimensioni, per qualsiasi tipo di impiego e per qualsiasi settore.
Solo a titolo esemplificativo e non limitativo, alcuni tipi di manufatti realizzabili mediante tale metodo potrebbero essere profili alari per velivoli, telai per automobili o mezzi di locomozione in genere, pale eoliche, e pi? in generale strutture portanti nel settore nautico, eolico, aerospaziale e/o automotive.
Ad esempio, come visibile in figura 1, il manufatto 10 pu? essere definito da un profilo alare.
Il manufatto 10 ? un manufatto autoportante, in cui la struttura portante ? definita dal materiale composito (una volta consolidato) e la funzione del riempitivo suddetto ? (esclusivamente) quella di conferire la forma desiderata al materiale composito e, quindi, al manufatto 10 finito.
Il metodo pu? prevede innanzitutto un procedimento preparatorio che prevede di realizzare, ad esempio mediante apposito programma per elaboratore (CAD 3D), un oggetto (virtuale) tridimensionale avente forma e dimensioni virtuali uguali alle forme e dimensioni reali volute del manufatto 10 da realizzare.
In particolare, ? possibile prevede di progettare una anima centrale (virtuale) tridimensionale di determinata forma e dimensione, ed un guscio (virtuale) tridimensionale di determinata forma e dimensione che riveste l?anima centrale, in cui detta anima centrale rivestita da detto guscio definiscono complessivamente l?oggetto tridimensionale.
Il procedimento preparatorio pu? prevedere, successivamente, di individuare zone critiche del manufatto 10, ovvero zone del manufatto 10 particolarmente sollecitate in fase di utilizzo.
A tale fine ? possibile effettuare una simulazione su base FEM (metodo agli elementi finiti) dell?oggetto (virtuale) tridimensionale, ad esempio effettuata con il suddetto programma per elaboratore (CAD 3D), in modo da individuare zone ad elevata sollecitazione dello stesso.
Successivamente, il procedimento preparatorio pu? prevedere di determinare, nell?anima centrale dell?oggetto tridimensionale, una o pi? traverse (virtuali) tridimensionali di rinforzo.
Per far ci?, il procedimento preparatorio prevede di determinare una posizione forma e dimensioni di superfici divisorie (immaginarie) lungo cui deve essere divisa l?anima centrale in corrispondenza di dette zone ad elevata sollecitazione, corrispondenti o comunque studiate in funzione delle zone critiche del manufatto precedentemente determinate.
In tal modo, il procedimento preparatorio permette di determinare forma e dimensioni di una o pi? traverse tridimensionali disposte in corrispondenza di dette zone ad elevata sollecitazione dell?oggetto tridimensionale (corrispondenti alle zone critiche del manufatto 10), e forma e dimensioni di una pluralit? di blocchi (virtuali) tridimensionali (due o pi?), in cui viene suddivisa l?anima centrale, di determinata forma e dimensione intervallati da dette traverse di rinforzo.
In pratica, i blocchi (in cui ? suddivisa l?anima) definiscono corpi (virtuali) tridimensionali, i quali sono dotati di una faccia di interfaccia che si affaccia alla faccia di interfaccia di un blocco attiguo (quando ? composto a definire l?oggetto tridimensionale) e una o pi? facce esterne, le quali sono atte ad essere rivestite dal guscio.
Il processo preparatorio, quindi, si conclude mettendo a disposizione il numero, la forma e le dimensioni (voluti) dei blocchi (e delle rispettive facce), il numero, la forma e la dimensione (voluti) delle traverse e la forma e le dimensioni (volute) del guscio.
Il metodo di realizzazione del manufatto 10, quindi, prevede di realizzare/disporre di un numero di parti 15 (reali) distinte presentanti una forma e dimensione (reale) desiderata.
Ad esempio, il numero delle parti 15 da realizzare pu? essere uguale al numero voluto di blocchi ottenuti nel procedimento preparatorio suddetto.
Nell?esempio illustrato le parti 15 sono presenti in numero di tre.
Ciascuna delle parti 25 realizzate pu? preferibilmente presentare forma e dimensione uguale alla forma e dimensione di un rispettivo blocco ottenuto nel procedimento preparatorio.
Per realizzare dette parti 15, in una prima forma di realizzazione, il metodo pu? prevedere di realizzare un blocco sagomato B, ad esempio di forma e dimensioni uguali a quelle dell?anima centrale, mediante stampaggio o altro metodo di formatura del materiale in cui sono realizzate le parti 15.
Successivamente, il metodo pu? prevedere di intagliare il blocco sagomato B, ad esempio lungo superfici di taglio equivalenti (in forma, dimensioni e posizione) alle superfici divisorie determinate nell?anima centrale, in modo da ottenere dette parti 15.
In altre parole, il metodo pu? prevedere di intagliare il blocco sagomato B, in corrispondenza di dette zone ad elevata sollecitazione individuate nell?oggetto tridimensionale corrispondenti a zone critiche del manufatto 10.
In una seconda e alternativa forma di realizzazione, il metodo pu? prevedere di stampare/realizzare con qualsiasi altro metodo realizzativo singolarmente ciascuna parte 15 nella forma e dimensione desiderata.
Ciascuna delle parti 15 pu? essere realizzata in un materiale polimerico o in legno.
Ad esempio, le parti 15 possono essere realizzate in polistirolo o in poliuretano. Pi? in generale, dette parti 15 possono essere realizzate in un materiale ignifugo. Ciascuna di dette parti 15 ? definita da un corpo tridimensionale e presenta una superficie sagomata 25A e almeno una superficie di interfaccia 30A.
La superficie di interfaccia 30A di ciascuna parte 15 ? configurata in modo da essere disposta affacciata ad una corrispondente superficie di interfaccia 30A di un?altra parte 15 ad essa attigua.
Ad esempio, dette superfici di interfaccia 30A delle parti 15 destinate ad essere tra loro affacciate possono presentare forma coniugata e/o omologa.
Particolarmente, ciascuna superficie di interfaccia 30A pu? presentare forma e dimensione corrispondente alla faccia di interfaccia del corrispondente blocco definito nel procedimento preparatorio.
Il metodo prevede la fase di rivestire almeno la superficie di interfaccia 30A di almeno una delle parti 15 con un primo strato 35 di un materiale composito, ovvero un materiale costituito da una matrice nella quale viene distribuito (annegato) un rinforzo.
Preferibilmente, detto materiale composito che realizza il primo strato 35, pu? comprendere una matrice costituita da un materiale polimerico, ad esempio resina epossidica o vinilestere o poliestere.
Inoltre, il rinforzo del materiale composito che realizza il primo strato 35 pu? essere costituito da fibre di rinforzo.
Ad esempio, dette fibre di rinforzo del materiale composito del primo strato 35, possono essere pre-intrecciate o comunque legate a formare dei fogli, detti anche pelli.
Ad esempio, tali fogli o pelli di fibre di rinforzo possono essere pre-impregnati del materiale di cui ? composta la matrice, a formare quello che nel gergo tecnico del settore ? chiamato ?tessuto prepreg?.
Preferibilmente, detto materiale composito del primo strato 35 pu? comprendere fibre di rinforzo scelte nel gruppo costituito da: fibre vegetali, fibre di vetro, fibre di carbonio.
Ancora, detto materiale composito del primo strato 35 pu? comprendere due o pi? tipi di fibre di rinforzo differenti.
Preferibilmente, tale fase di rivestire pu? prevedere di rivestire tutte le superfici di interfaccia 30A di ciascuna parte 15 con il primo strato 35 di materiale composito. In dettaglio, ciascun primo strato 35 comprende due contrapposte superfici principali 30B, una delle quali ? atta ad aderire su di una superficie di interfaccia 30A della rispettiva parte 15 da rivestire, e due contrapposte superfici secondarie 25B, attigue alle superfici principali 30B.
Ad esempio, ? possibile prevedere che il primo strato 35 possa sbordare in corrispondenza della superficie sagomata 30A della parte 15 a cui aderisce, ovvero ? possibile prevede che la superficie secondaria 25B del primo strato 35 possa sovrapporsi ad una porzione della superficie sagomata 30A prossimale alla superficie di interfaccia 30A.
Il metodo prevede, successivamente, la fase di unire le parti 15, mediante interposizione di almeno un primo strato 35, in modo che ciascuna superfice di interfaccia 30A delle parti 15 aderisca ad una rispettiva superficie principale 30B del primo strato 35.
In altre parole, uno o pi? primi strati 35 risultano interposti (e a contatto diretto) tra ciascuna coppia di (superfici di interfaccia 30A delle) parti 15.
Il metodo, pertanto, comprende la fase di comporre un nucleo sagomato A formato dall?unione delle varie parti 15 mediante interposizione di (tutti) primi strati 35. Ad esempio, il nucleo sagomato A pu? presentare forma e dimensione (reale) uguale alla forma e dimensione dell?anima centrale definita nel procedimento preparatorio.
In altre parole, il nucleo sagomato A ? ottenuto dall?unione delle parti 15, combinate in modo che le superfici di interfaccia 30A di ciascuna coppia di parti 15 attigue siano reciprocamente affacciate, con almeno un primo strato 35 interposto tra le stesse.
I primi strati 35 fungono da legante per le varie parti 15 che compongono il corpo tridimensionale definente il nucleo sagomato A.
Detto nucleo sagomato A presenta una superficie esterna S, complessivamente definita dalla (somma delle) superfici sagomate 20A delle varie parti 15 e dalle superfici secondarie 25B di ciascun primo strato 35.
La superficie esterna S presenta una sagoma, forma e dimensione corrispondente alla sagoma, forma e dimensione dell?anima centrale (ottenuta dal procedimento preparatorio) e una sagoma sostanzialmente corrispondente alla sagoma del manufatto 10 da realizzare.
Le superfici di interfaccia 30A di tutte le parti 15 vanno a scomparsa all?interno del nucleo sagomato A e risultano, quindi, nascoste al suo interno.
Il metodo prevede, successivamente, di rivestire almeno una porzione della superficie esterna S del nucleo sagomato A con un secondo strato 40 di un materiale composito, ovvero un secondo strato 40 di un materiale costituito da una matrice nella quale viene distribuito (annegato) un rinforzo.
Preferibilmente, detto materiale composito del secondo strato 40 pu? comprendere una matrice costituita da un materiale polimerico, ad esempio resina epossidica o vinilestere o poliestere.
Inoltre, il rinforzo del materiale composito del secondo strato 40 pu? essere costituito da fibre di rinforzo.
Ad esempio, dette fibre di rinforzo del materiale composito del secondo strato 40, possono essere pre-intrecciate o comunque legate a formare dei fogli, dette anche pelli, di fibre di rinforzo.
Ad esempio, tali fogli possono essere pre-impregnati del materiale di cui ? composta la matrice, a formare quello che nel gergo tecnico del settore ? chiamato ?tessuto prepreg?.
Preferibilmente, detto materiale composito del secondo strato 40 pu? comprendere fibre di rinforzo scelte nel gruppo costituito da: fibre vegetali, fibre di vetro, fibre di carbonio e loro combinazioni.
Ancora, detto materiale composito del secondo strato 40 pu? comprendere due o pi? tipi di fibre di rinforzo differenti.
Il materiale composito con cui ? realizzato il secondo strato 40 pu? essere uguale o diverso dal materiale composito con cui ? realizzato il primo strato 35.
In altre parole, ? possibile prevedere che il materiale composito 40 con cui ? realizzato il secondo strato 40 possa comprendere la stessa matrice e la stessa tipologia (o le stesse tipologie) di fibre di rinforzo del materiale composito del primo strato 35, oppure che possa comprendere la stessa matrice del materiale composito del primo strato 35 e differente tipologia/e di fibre di rinforzo, o ancora che possa comprendere una differente matrice rispetto al materiale composito del primo strato 35 e la stessa/e tipologia/e di fibre di rinforzo, o ulteriormente che possa comprendere differente matrice e differente/i tipologia/e di fibre di rinforzo rispetto al materiale composito del primo strato 35.
In particolare, tale fase di rivestire prevede di rivestire con il secondo strato 40 almeno parzialmente la superficie sagomata 25A di ciascuna parte 15, ad esempio l?intera superficie sagomata 25A di ciascuna parte 15.
Tale fase di rivestire prevede, inoltre, di rivestire almeno una superficie secondaria 25B di ciascun primo strato 35, preferibilmente entrambe le superfici secondarie 25B di ciascun primo strato 35.
In particolare, la fase di rivestire pu? prevedere di rivestire l?intera superficie esterna S del nucleo sagomato A con il secondo strato 40 di materiale composito.
In particolare, tale fase di rivestire pu? prevedere di realizzare il secondo strato 40 di forma e dimensioni pari a forma e dimensioni del guscio di rivestimento ottenuto nel procedimento preparatorio.
La fase di rivestimento pu? essere realizzata mediante l?applicazione (foglio su foglio o multistrato) del materiale composito sulla superficie esterna S del nucleo sagomato A.
Il nucleo sagomato A rivestito del secondo strato 40, in pratica, definisce un semilavorato che presenta forma e dimensioni sostanzialmente pari a forma e dimensioni dell?oggetto tridimensionale ottenuto nel procedimento preparatorio, ovvero del manufatto 10 da realizzare.
Il metodo prevede, successivamente, la fase di inserire tale semilavorato (ovvero il nucleo sagomato A rivestito con il secondo strato 40) all?interno di (un alveolo di) uno stampo 50, in cui (l?alveolo de) lo stampo 50 definisce la sagoma finale del manufatto 10 da realizzare.
Il metodo prevede, in seguito, la fase di consolidare il semilavorato (ovvero il nucleo sagomato A rivestito con il secondo strato 40), ad esempio all?interno di detto stampo 50 per ottenere il manufatto 10 finito.
A tal fine ? possibile prevedere di riscaldare il semilavorato (ovvero il nucleo sagomato A rivestito con il secondo strato 40).
Ad esempio, ? possibile prevedere di riscaldare il semilavorato in forno, e, inoltre, a pressione ambiente.
Alternativamente, ? possibile prevedere di riscaldare il semilavorato in autoclave, e, ad esempio ad una pressione preferibilmente compresa tra 3 bar e 7 bar, ad esempio ad una pressione di 6 bar.
In ogni caso, ? possibile prevedere di riscaldare (o cuocere) il semilavorato (ovvero il nucleo sagomato A rivestito con il secondo strato 40) ad una temperatura compresa tra 120?C e 150?C, ad esempio ad una temperatura preferibilmente compresa tra 130?C e 140?C, ancor pi? preferibilmente ad una temperatura di 135?C.
Il metodo prevede, infine, la fase di estrarre il manufatto 10 finito da (l?alveolo de) lo stampo 50 ed eventualmente rifinire il manufatto 10 cos? ottenuto.
Il manufatto 10 ottenuto presenta, preferibilmente, forma, dimensioni e caratteristiche tecniche strutturali pari a forma, dimensioni e caratteristiche tecniche strutturali dell?oggetto tridimensionale ottenuto nel procedimento preparatorio.
L?invenzione cos? concepita ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo.
Inoltre, tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (8)
1. Metodo per la realizzazione di un manufatto (10), comprendente le fasi di:
- disporre di almeno due parti (15) distinte tra loro, in cui ciascuna di dette parti (15) comprende almeno una rispettiva superficie sagomata (25A) ed almeno una superficie di interfaccia (30A) atta ad essere affacciata ad una superficie di interfaccia (30A) dell?altra parte (15),
- rivestire la superficie di interfaccia (30A) di almeno una delle parti (15) con un primo strato (35) di un materiale composito, in cui il primo strato (35) comprende due contrapposte superfici principali (30B) e due contrapposte superfici secondarie (25B) attigue alle superfici principali (30B),
- unire le parti (15), mediante interposizione del primo strato (35), in modo che ciascuna superfice di interfaccia (30A) delle parti (15) aderisca ad una rispettiva superficie principale (30B) del primo strato (35), cos? da comporre un nucleo sagomato (A) dotato di una superficie esterna (S) composta dalla superficie sagomata (25A) delle parti (15) e le superfici secondarie (25B) del primo strato (35) e avente una sagoma sostanzialmente corrispondente ad una sagoma del manufatto (10) da realizzare,
- rivestire almeno una porzione della superficie esterna (S) del nucleo sagomato (A) con un secondo strato (40) di un materiale composito, in cui il secondo strato riveste la superficie sagomata (25A) di ciascuna parte (15) e almeno una superficie secondaria (25B) del primo strato (35),
- inserire il nucleo sagomato (A) rivestito con il secondo strato (40) all?interno di uno stampo (50), e
- consolidare il nucleo sagomato (A) rivestito con il secondo strato (40) all?interno di detto stampo (50) per ottenere il manufatto (10).
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui le parti (15) sono realizzate mediante le fasi di:
- realizzare un blocco sagomato (B) avente una sagoma sostanzialmente corrispondente alla sagoma del nucleo sagomato (A), e
- dividere il blocco sagomato (B) in almeno due parti (15) distinte.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di rivestire almeno una porzione della superficie esterna (S) del nucleo sagomato (A) prevede di:
- rivestire con il secondo strato entrambe le superfici secondarie (25B) del primo strato (35).
4. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dette parti (15) sono realizzate in un materiale differente dal materiale composito del primo strato (35) e del secondo strato (40).
5. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dette parti (15) sono realizzate in un materiale ignifugo.
6. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui dette parti (15) sono realizzate in un materiale scelto nel gruppo costituito da: polistirolo, legno e poliuretano.
7. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il materiale composito del primo strato (35) ed il materiale composito del secondo strato (40) comprendono fibre di rinforzo scelte nel gruppo costituito da: fibre vegetali, fibre di vetro, fibre di carbonio.
8. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di consolidare prevede di:
- riscaldare il nucleo sagomato (A) rivestito con il secondo strato (40) all?interno dello stampo ad una temperatura compresa tra 120?C e 150?C.
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3028292A (en) * | 1957-05-27 | 1962-04-03 | Parsons Corp | Method of manufacturing plastic rotor blades |
US5222297A (en) * | 1991-10-18 | 1993-06-29 | United Technologies Corporation | Composite blade manufacture |
US5248242A (en) * | 1990-09-28 | 1993-09-28 | The Boeing Company | Aerodynamic rotor blade of composite material fabricated in one cure cycle |
WO1995020104A1 (en) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Torres Martinez, Manuel | Fabrication of aerodynamic profiles |
US9044658B2 (en) * | 2011-11-04 | 2015-06-02 | Warrior Sports, Inc. | I-beam construction in a hockey blade core |
DE102014217756A1 (de) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffteils und faserverstärktes Kunststoffteil |
WO2017171704A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | General Electric Company | Rotor blade tip mold assembly including expandable bladders and method for forming rotor blade tip |
-
2020
- 2020-05-26 IT IT102020000012412A patent/IT202000012412A1/it unknown
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3028292A (en) * | 1957-05-27 | 1962-04-03 | Parsons Corp | Method of manufacturing plastic rotor blades |
US5248242A (en) * | 1990-09-28 | 1993-09-28 | The Boeing Company | Aerodynamic rotor blade of composite material fabricated in one cure cycle |
US5222297A (en) * | 1991-10-18 | 1993-06-29 | United Technologies Corporation | Composite blade manufacture |
WO1995020104A1 (en) * | 1994-01-20 | 1995-07-27 | Torres Martinez, Manuel | Fabrication of aerodynamic profiles |
US9044658B2 (en) * | 2011-11-04 | 2015-06-02 | Warrior Sports, Inc. | I-beam construction in a hockey blade core |
DE102014217756A1 (de) * | 2014-09-05 | 2016-03-10 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Kunststoffteils und faserverstärktes Kunststoffteil |
WO2017171704A1 (en) * | 2016-03-28 | 2017-10-05 | General Electric Company | Rotor blade tip mold assembly including expandable bladders and method for forming rotor blade tip |
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