PT2539134E

PT2539134E - Moldagem contínua de laminados termoplásticos

Info

Publication number: PT2539134E
Application number: PT117014431T
Authority: PT
Inventors: Randall D Wilkerson; James R Fox; Alexander M Rubin
Original assignee: Boeing Co
Priority date: 2010-02-24
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2016-02-16
Also published as: JP5852019B2; EP2539134A1; CA2790614C; EP2539134B1; CN102781649B; US10821653B2; CA2790614A1; ES2557556T3; US20110206906A1; JP2013520337A; CN102781649A; WO2011106117A1

Description

DESCRIÇÃO "MOLDAGEM CONTÍNUA DE LAMINADOS TERMOPLÁSTICOS"

CAMPO TÉCNICO

Esta divulgação refere-se, de um modo geral, a processos de fabricação de componentes compósitos termoplásticos, e trata, de um modo mais particular, de um método de moldagem continuo de caracteristicas num comprimento de um laminado termoplástico pré-consolidado, especialmente de caracteristicas que formam uma forma de secção transversal substancialmente fechada.

ANTECEDENTES

Existem vários processos de fabricação de laminados compósitos termoplásticos (TPC). Além dos processos não contínuos, tais como, prensagem, estampagem e formação em autoclave, existem processos contínuos, tais como extrusão, poltrusão, formação por laminagem e moldagem por compressão. Mais recentemente, desenvolveram-se processos de produção de componentes TPC em comprimentos contínuos utilizando um processo de moldagem por compressão contínuo. 0 processo de poltrusão pode ter limitações nas orientações das fibras que podem impedir uma utilização ótima dos materiais compósitos relativamente à resistência e às economias de peso. Os processos de formação por pressão e consolidação em autoclave podem não produzir facilmente componentes que possuem formas de secção transversal fechadas, e podem ser mais dispendiosos para velocidades de produção mais elevadas. 0 documento US 4151031 A mostra um método e um aparelho para formação de material em folha em formas estruturais continuas, adaptados, de um modo particular, para a formação e união de material em folha de plástico reforçado, em que o material é aquecido, formado, unido, consolidado e arrefecido num processo continuo. O documento EP 1995040 AI mostra um método de formação sobre um laminado em forma de fita de múltiplas folhas de fibras de reforço sobrepostas umas sobre as outras, de duas flexões relativamente à configuração da sua secção transversal, em que na formação das duas flexões com a utilização de duas matrizes de formação de flexão independentes uma da outra, respetivamente, as duas matrizes de formação de flexão estão dispostas de modo que a distância relativa das duas matrizes de formação de flexão seja modificável na direção perpendicular à direção longitudinal do laminado em forma de fita. Este método pode utilizar-se eficazmente na produção de uma moldagem de fibra reforçada com modificação da distância entre as duas flexões nomeadamente, largura da parte da teia ou medida entre duas partes de flange do laminado em forma de fita, ou na produção de moldagem de resina reforçada por fibra (FRP) a partir do mesmo.

Consequentemente existe uma necessidade para um método de fabricação de componentes compósitos que permita a pós-formação de comprimentos contínuos de um laminado TPC pré-consolidado, enquanto mantém as propriedades estruturais favoráveis do laminado pré-consolidado. Existe igualmente uma necessidade de um método de formação de componentes laminados TPC que possuem formas de secção transversal substancialmente fechadas, e que não está limitado ao comprimento do componente ou à configuração da sobreposição de camadas.

SUMÁRIO

Deste modo, proporciona-se um método de acordo com a reivindicação 1, que satisfaz estas necessidades.

As formas de realização divulgadas proporcionam um método de fabricação de componentes TPC no qual um laminado pré-consolidado é pós-formado na forma de componente desejada sob calor e pressão controlados utilizando um processo de pós-formação contínuo. 0 processo de pós-formação contínuo permite que se retenha o desempenho especificado e/ou favorável e/ou as propriedades estruturais do laminado pré-consolidado depois do laminado ser moldado por compressão na forma de componente desejada. 0 método divulgado permite que os laminados pré-consolidados com qualquer orientação de camada ou configuração sejam formados continuamente sem limitações no comprimento do componente. 0 método permite a produção de componentes que possuem secções transversais substancialmente fechadas e/ou curvatura ao longo do seu comprimento. 0 método de processamento é adequado para utilizar com processos automatizados e controlos que podem resultar numa produção eficiente, económica de elevada velocidade.

De acordo com uma forma de realização divulgada, proporciona-se um método de fabricação de um componente compósito. 0 método inclui a produção de laminados TPC pré-consolidados e a alimentação dos laminados pré-consolidados substancialmente de modo contínuo através de uma zona de formação. 0 laminado pré-consolidado é aquecido até uma temperatura suficiente para permitir a formação do laminado, mas abaixo do ponto de fusão do laminado. Forma-se uma ou mais características progressivamente no laminado aquecido à medida que o laminado está a ser alimentado através da zona de formação. A produção do laminado TPC pré-consolidado pode incluir a formação de uma sobreposição de múltiplas camadas de um termoplástico reforçado, moldando, pelo menos, uma forma na sobreposição, e em seguida consolidando a sobreposição formada. A formação progressiva do laminado aquecido realiza-se utilizando um conjunto de matrizes de ferramenta para moldar respetivamente partes da característica no laminado. A formação de características no laminado inclui a formação de partes do laminado aquecido sobre um mandril.

De acordo com uma outra forma de realização divulgada, proporciona-se um método de moldagem por compressão contínuo para produção de um componente alongado possuindo uma secção transversal fechada. 0 método compreende a alimentação de um laminado TPC pré-consolidado substancialmente de modo contínuo através de uma máquina de moldagem por compressão. 0 laminado é amolecido por aquecimento do mesmo até uma temperatura que é inferior ao seu ponto de fusão. 0 método inclui a moldagem de partes de características no laminado amolecido sequencialmente utilizando matrizes de ferramenta diferentes na máquina à medida que o laminado está a ser alimentado através da máquina. A moldagem do laminado inclui a formação de partes do laminado aquecido em torno de um mandril para fechar, pelo menos parcialmente, a secção transversal do componente moldado. A alimentação do laminado pré-consolidado substancialmente de modo contínuo através da máquina de moldagem por compressão pode realizar-se ao longo de uma trajetória curva.

As formas de realização divulgadas satisfazem a necessidade de um método de fabricação de comprimentos contínuos de um componente compósito que possui qualquer uma de várias formas de secção transversal, incluindo formas fechadas utilizando moldagem contínua de laminados pré-consolidados sem comprometer as propriedades estruturais do laminado pré-consolidado durante o processo de moldagem. A FIG. 1 é uma ilustração de uma vista em perspetiva de um componente TPC típico fabricado através do método divulgado. A FIG. 2 é uma ilustração de uma vista em diagrama mostrando uma máquina de pós-formação adequada para formação de comprimentos contínuos do componente TPC mostrado na FIG. 1.

As FIG. 3A-3G são vistas em corte mostrando sequencialmente a moldagem progressiva do componente da FIG. 1, utilizando a máquina ilustrada na FIG. 2. A FIG. 4 é uma ilustração de um perfil de temperatura do laminado TPC durante o processo de moldagem.

As FIG. 5-8 são ilustrações mostrando respetivamente o modo como se podem formar laminados TPC pré-formados e pré-consolidados em componentes possuindo várias características utilizando o método divulgado. A FIG. 9 é uma ilustração de uma vista em corte parcial mostrando o modo como se podem utilizar as matrizes de ferramenta para formar características curvas na secção transversal do laminado TPC. A FIG. 10 é uma ilustração de um diagrama mostrando a utilização de matrizes opostas para moldagem de comprimentos contínuos de um componente reto. A FIG. 11 é uma ilustração semelhante à FIG. 10 mas mostrando a moldagem de um laminado TPC em segmentos ao longo de uma trajetória curva utilizando matrizes de ferramenta planas. A FIG. 12 é uma ilustração semelhante à FIG. 11 mas mostrando a moldagem de um laminado TPC ao longo de uma trajetória curva utilizando matrizes de ferramenta curvas. A FIG. 13 é uma ilustração de um diagrama de fluxos de um método de fabricação de um componente TPC utilizando moldagem por compressão contínua de um laminado pré-consolidado. A FIG. 14 é um diagrama dos fluxos de produção de uma aeronave e da metodologia de serviço. A FIG. 15 é um diagrama de blocos de uma aeronave.

DESCRIÇÃO PORMENORIZADA

As formas de realização divulgadas proporcionam um método de fabricação de um componente TPC num processo contínuo. O método pode ser empregue para fabricar componentes TPC úteis num intervalo amplo de aplicações incluindo, sem limitações, uma aeronave. Os componentes podem ser utilizados em várias indústrias num intervalo amplo de aplicações estruturais e não estruturais. Na indústria aeronáutica, o método pode utilizar-se para produzir componentes, tal como, vigas de quilha, vigas de pavimento, vigas de plataforma, reforços, estrutura de fuselagem e reforçadores, para indicar apenas alguns. Assim, como aqui utilizado, "componente" e "componentes" referem-se a um intervalo amplo de elementos e estruturas compósitas que podem ser ou não utilizados para proporcionar um reforço estrutural ou rigidez. Como se discutirá abaixo com maior pormenor, os componentes podem ser efetuados em comprimentos contínuos e podem ser retos ou possuir uma ou mais curvaturas ao longo dos seus comprimentos.

Com referência agora às FIG. 1 e 2, um componente 20 TPC pode ser fabricado em comprimentos contínuos de acordo com o método divulgado utilizando uma máquina 22 de pós-formação. Neste exemplo, o componente 20 TPC inclui uma parede 24 inferior e paredes 26 laterais formando uma secção transversal substancialmente em forma de U. Um par de coberturas 28 viradas para o interior nas paredes 26 laterais resulta numa forma da secção transversal substancialmente fechada possuindo uma cavidade 30 de tipo conduta ao longo do comprimento do componente 20. Como aqui utilizado, "secção transversal fechada" e secção transversal substancialmente fechada" referem-se a uma forma de secção transversal do componente 20 que está, pelo menos, parcialmente fechada em torno da sua periferia e/ou que pode impedir normalmente a retirada de conjuntos de ferramentas (não mostrado) a partir da abertura 30 utilizando técnicas de moldagem convencionais. Enquanto o componente 20 ilustrado na FIG. 1, possui uma secção transversal, de um modo geral, retangular, é possível uma variedade de outras formas de secção transversal, como se discutirá posteriormente com maior pormenor.

Com referência de um modo particular à Fig. 2, um laminado 32 pré-consolidado TPC reto substancialmente plano ou parcialmente formado é alimentado linearmente na direção da seta 34 através da máquina 22 de pós-formação que forma uma ou mais características no laminado 32 ao longo do seu comprimento de modo a formar o componente 20. A "pós-formação" refere-se ao facto do laminado 32 ser formado em formas depois de ter sido consolidado e em alguns casos, depois de ter sido igualmente preformado. No caso do componente 20 ilustrado na FIG. 1, as características formadas pela máquina 22 de pós-formação incluem paredes 26 laterais e coberturas 28. A máquina 22 de pós-formação inclui, de um modo geral, uma zona 36 de aquecimento, uma zona 38 de formação que pode ser igualmente aquecida, uma zona 40 de arrefecimento que pode fazer parte da zona 38 de formação em algumas formas de realização, e um mecanismo 42 de pulsação. O laminado 32 TPC pré-consolidado é formado por camadas individuais (não mostrado) compreendendo uma matriz de resina de polímero termoplástico adequado, tal como, sem limitação, poli-éter-éter-cetona ("PEEK"), poli-éter-cetona-cetona ("PEKK"), polifenilsulfona ("PPS"), poliéterimida ("PEI"), que podem ser reforçados com um componente fibroso, tal como, um vidro (tipo s ou tipo e) ou fibra de carbono (não mostrado) . As fibras de reforço no interior de cada camada podem estar orientadas com uma disposição unidirecional ou não uniforme, dependendo da aplicação particular. Os tipos relativos, espessuras, quantidades de fibras no interior da matriz de polímero, bem como, o tipo de matriz de polímero utilizada em cada camada podem variar amplamente, com base em numerosos fatores, incluindo o custo e as propriedades físicas e mecânicas desejadas finais do componente 20. O laminado 32 pode ser pré-consolidado utilizando qualquer um de vários processos, incluindo, mas não estando limitado, à formação de sacos de vácuo convencional, processamento em autoclave ou moldagem por compressão numa máquina, tal como, aquela divulgada no Pedido de Patente U.S. N.2 de Série 11/347122, apresentado em 2 de fevereiro de 2006. Na máquina de moldagem por compressão descrita no Pedido de Patente U.S. mencionado imediatamente acima, uma pilha de sobreposição plana (não mostrado) ou um componente preformado (não mostrado) são alimentados através de uma zona de consolidação na máquina, onde são aquecidos até ao ponto de fusão da matriz de termoplástico e são comprimidos utilizando matrizes para formar um laminado compósito termoplástico integrado consolidado que pode ser em seguida formado numa variedade de formas no interior da máquina. O mecanismo 42 de pulsação da máquina 22 de pós-formação move progressivamente o laminado 32 pré-consolidado substancialmente de modo contínuo de um modo faseado através da zona 38 de moldagem que inclui uma série de matrizes 38a-38g de ferramenta, em que algumas das quais incluem metades de matriz esquerda e direita que possuem uma forma progressiva. Estas metades de matriz podem envolver igualmente o topo do laminado 32 estando formadas próximo do final da zona 38 de formação. Em vez do mecanismo 42 de pulsação, podem utilizar-se outros tipos de mecanismo para movimentar o laminado 32 pré-consolidado em conjunto de um modo semelhante. Como se discutirá posteriormente com maior pormenor, cada uma das matrizes 38a-38g de ferramenta molda, pelo menos, uma parte de uma caracterí stica num laminado 32 pré-consolidado. Igualmente, deve aqui salientar-se, que as matrizes 38a-38g de ferramenta podem não estar separadas umas das outras, mas pelo contrário podem compreender uma única matriz que possui múltiplas formas de matriz separadas formadas na mesma, de modo que com cada compressão do laminado 32 através desta matriz única se formem múltiplas partes diferentes da forma desejada.

Aplica-se pressão no laminado 32 e nos componentes das matrizes 38a-38g de ferramenta de modo a comprimir o laminado 32 pré-consolidado num movimento coordenado mas independente. A seguir a uma compressão em que se moldam as partes de uma característica num laminado 32 pré-consolidado, as matrizes 38a-38g são abertas simultaneamente e o laminado 32 é avançado num passo através do mecanismo 42 de pulsação a seguir ao qual, as matrizes 38a-38g se fecham simultaneamente de novo, comprimindo o laminado 32 de modo a formar uma outra parte (i. e., uma secção linear) da característica.

Um dispositivo de aquecimento (não mostrado) na zona 36 de aquecimento aquece o laminado 32 pré-consolidado até uma temperatura pré-selecionada que seja suficientemente elevada para provocar o amolecimento do laminado 32 de modo que o mesmo possa ser subsequentemente formado, mas que seja inferior à temperatura na qual o componente polimérico do laminado 22 excede o seu ponto de fusão. A zona 36 de aquecimento pode incluir qualquer um de vários dispositivos adequados para aquecimento do laminado 32, incluindo, mas não estando limitado, a um forno (não mostrado) ou lâmpadas de aquecimento por infravermelhos (não mostrado). A seguir à moldagem de uma ou mais caracterist icas no laminado 32 na zona 38 de formação, o laminado 32 é arrefecido à medida que passa através da zona 40 de arrefecimento que pode incluir, sem limitação, um arrefecimento ativo da ferramenta que contacta o laminado 32 ou de ventoinhas ou ventiladores que passam ar ambiente ou refrigerado sobre o componente 20 moldado à medida que o mesmo sai da zona 38 de formação.

Dirige-se agora a atenção para as FIG. 3A-3G que ilustram a sequência com que as partes de cooperação das matrizes 38a-38g de ferramenta formam progressivamente o laminado 32 plano no componente 20 formado mostrado na FIG. 1. Começando pela FIG. 3A, o laminado 32 plano pré-consolidado passa através do primeiro conjunto de matriz 38a de ferramenta que compreende uma base 46 de ferramenta e um bloco 44 de ferramenta retangular aqui referido igualmente como um mandril 44. Especificamente, o laminado 32 plano passa entre a ferramenta 46 de base e o mandril 44 quando o mesmo é avançado pelo mecanismo 42 de pulsação. A FIG. 3B ilustra o laminado 32 plano que progrediu para o próximo conjunto de matrizes 38b de ferramenta compreendendo o mandril 44, a base 46 e um par de metades 50 de matriz móveis lateralmente opostas. A pressão descendente aplicada no mandril 44, como indicado pelas setas Fl, força o laminado 32 contra a base 46 de ferramenta, enquanto as metades 50 de matriz de ferramenta laterais são forçadas para o interior contra o laminado 32 como mostrado pelas setas F2. As metades 50 de matriz de ferramenta laterais possuem superficies 50a de ferramenta inclinadas que comprimem partes 32 laterais do laminado 32, formando assim parcialmente o laminado 32. De um modo semelhante, o próximo conjunto de matrizes 38c de ferramenta mostrado na FIG. 3C compreende o mandril 46, a base 46 de ferramenta e um par de metades 52 de matriz de ferramenta laterais possuindo superfícies 52a de ferramenta inclinadas que comprimem e formam mais as partes 32a laterais do laminado 32.

Como o laminado 32 continua a mover-se de modo faseado substancialmente contínuo através da zona 38 de formação passa através do próximo conjunto de matrizes 38f de ferramenta que compreendendo o mandril 44, a base 46 de ferramenta e um par de metades 54 de matriz de ferramenta laterais. As metades 54 de matriz de ferramenta laterais incluem superfícies 54a de ferramenta que estão configuradas para comprimirem as partes 32a laterais do laminado contra os lados 44a do mandril 44, completando assim a formação das paredes 26 laterais (FIG. 1) do componente 20. O próximo conjunto de matrizes 38a de ferramenta mostrado na FIG. 3E compreende o mandril 44, a base 46 de ferramenta e um outro par de metades 58 de matriz de ferramenta laterais que inclui superfícies 58a de ferramenta que comprimem e formam parcialmente as extremidades 56 laterais do laminado 32, para o interior em direção uma da outra e, parcialmente sobre a parede 44b superior do mandril 44. O próximo conjunto de matrizes 38d de ferramenta mostrado na FIG. 3D é semelhante àquele mostrado na FIG. 3E, com a exceção das metades 60 de matriz de ferramenta laterais possuírem superfícies 60a de ferramenta que formam parcialmente mais as extremidades 56 laterais do laminado 32 para baixo sobre a parede 44b superior do mandril 44.

Finalmente, como mostrado na FIG. 3G, o laminado 32 parcialmente formado entra no conjunto final das matrizes 38g de ferramenta que compreende o mandril 44, uma matriz 62 de ferramenta inferior formada de um modo geral em U, e uma matriz 64 de ferramenta superior substancialmente plana. A matriz 64 superior move-se de modo descendente, como mostrado pelas setas Fl, comprimindo e formando, assim, as extremidades 56 laterais do laminado 32 sobre a superfície 44b superior do mandril 44, formando assim as coberturas 28 (FIG. 1) do componente 20.

Como mencionado anteriormente, o laminado 32 pré-consolidado é aquecido até uma temperatura de formação na zona 36 de aquecimento antes de entrar na zona 38 de formação. Em algumas formas de realização, pode aquecer-se um ou mais conjuntos das matrizes 38a-38g de ferramenta de modo a manter a temperatura do laminado 32 suficientemente elevada, de modo que o laminado 32 permaneça suficientemente amolecido para formar através de moldagem por compressão, mas ainda abaixo do ponto de fusão dos laminados 32. A FIG. 4 ilustra graficamente um perfil 66 de temperatura típico do laminado 32 como uma função do tempo, que corresponde igualmente à posição do laminado 32 quando se move através da máquina 22 de pós-formação. A temperatura do laminado 32 aumenta em rampa inicialmente em 66a antes de atingir e ser mantida numa temperatura 66b de formação pré-selecionada. O laminado 32 permanece na temperatura 66b de formação à medida que progride através dos conjuntos de matrizes 38a-38g de ferramenta. O laminado 32 é, em seguida, submetido a uma rampa decrescente de arrefecimento que pode ser controlada através da quantidade de arrefecimento efetuado no interior da zona 40 de arrefecimento e da velocidade com que o laminado 32 passa através da zona 40 de arrefecimento. De novo, como mencionado anteriormente, a secção do laminado 32 disposta no interior da zona 38 de formação é mantida substancialmente com a temperatura 66b de formação pré-selecionada durante a moldagem por compressão. Através da manutenção da temperatura do laminado 32 abaixo do seu ponto de fusão ao longo de todo o processo de moldagem, incluindo a rampa de temperatura de aquecimento e arrefecimento, mantém-se o desempenho e/ou as propriedades estruturais favoráveis do laminado 32 pré-consolidado, e que são assim exibidos pelo componente 20 totalmente formado.

No caso do componente mostrado na FIG. 1 e na FIGS. 3A-3G, a formação do componente 20 inicia-se com um laminado 32 pré-consolidado substancialmente plano. Dependendo da forma final e das caracterist icas do componente 20, pode ser necessário ou desejável utilizar um laminado 32 pré-consolidado que tenha sido preformado ao longo do seu comprimento, uma vez que as camadas TPC reforçadas estão a ser sobrepostas e/ou pré-consolidadas. Por exemplo, como mostrado na FIG. 5, um laminado 70 pré-consolidado é preformado na forma de uma secção transversal formada de um modo geral em I. Uma combinação das matrizes de ferramenta (não mostrado) e dos blocos ou mandris 72 de formação pode ser, então, utilizada para formar as extremidades 74a de cada cobertura 74 para baixo sobre os mandris 72, resultando na forma de secção transversal substancialmente fechada indicada pela seta 76. A FIG. 6 mostra a utilização de um laminado 78 pré-consolidado preformado possuindo uma secção transversal em "L" que pode ser formada pelo processo de pós-formação descrito anteriormente para produzir uma forma 84 de secção transversal substancialmente fechada através da formação das extremidades 82 do laminado 78 preformado para baixo sobre um mandril 80. A FIG. 7 ilustra um laminado 86 pré-consolidado que foi preformado numa secção transversal em "T" invertido. 0 laminado 86 preformado é moldado na forma de secção transversal mostrada pela seta 92 na qual as extremidades 88 do laminado 86 foram formadas sobre os mandris 90 para produzir a forma 92 da secção transversal substancialmente fechada. A FIG. 8 ilustra ainda um outro laminado 94 pré-consolidado que foi preformado numa secção transversal substancialmente em "U". Utiliza-se um mandril 98 e as matrizes 100 de ferramenta em combinação com matrizes de ferramenta adicionais (não mostrado) durante o processo de pós-formação divulgado para formar as extremidades 96 do laminado 94 para o exterior e para baixo sobre a matriz 100 de ferramenta, formando, assim, uma forma 102 em U modificada que possui flanges 96a viradas para o exterior.

As FIG. 5-8 ilustram apenas alguns exemplos de laminados preformados pré-consolidados que podem ser reconfigurados de acordo com as formas de realização divulgadas e, assim, não devem ser entendidas como limitadoras. É possível a reconfiguração de outros laminados preformados pré-consolidados. Por exemplo, e sem limitação, um laminado pré-consolidado possuindo uma secção transversal em "U" ou "L" (não mostrado) pode ser reconfigurado numa secção transversal em "Z" (não mostrado), e um laminado pré-configurado possuindo uma secção transversal em "T" (não mostrado) pode ser reconfigurado numa secção transversal em "J" (não mostrado).

Os exemplos descritos anteriormente ilustram técnicas nas quais os componentes do laminado 32 são formados através de superfícies de matriz de ferramenta substancialmente planas. Contudo, como mostrado na FIG. 9, as matrizes 101, 103 de ferramenta podem incluir superficies 101a, 103a curvas respetivamente, que podem ser utlizadas em combinação com um mandril 107 para formar caracteristicas curvas num laminado 94, tal como, as flanges 96a curvas de modo descendente.

Dirige-se agora a atenção para a FIG. 10 que ilustra em diagrama componentes da máquina 22 de pós-formação nos quais se pré-aquece um laminado 32 pré-consolidado em 104 para amolecer o laminado 32 antes de ser formado por um ou mais conjuntos de matrizes 108 de ferramenta. As matrizes 108 estão montadas em elementos 106 de pressão que comprimem as matrizes 108 contra o laminado 32, de forma a formar o laminado 32 num componente 110 acabado. Neste exemplo, o laminado 32 move-se ao longo de uma trajetória 34 substancialmente reta e as matrizes 108 de ferramenta possuem perfis substancialmente planos, consistentes com a trajetória de linha reta de avanço do laminado 32 através da máquina 22.

Em outras formas de realização, o laminado 32 pré-consolidado pode ser formado num componente que possui uma curvatura ao longo do seu comprimento. Por exemplo, com referência à FIG. 11, pode alimentar-se um laminado 32 pré-consolidado, substancialmente reto através de um ou mais conjuntos de matrizes 108 de ferramenta que podem possuir um perfil substancialmente reto mas posicionados com um ângulo Θ relativamente ao eixo 112 ao longo do qual o laminado 32 é alimentado através da máquina 22 de pós-formação. Como um resultado desta disposição, as matrizes 108 de ferramenta formam uma série de secções 116 substancialmente retas do laminado 32 que possuem um ligeiro ângulo, umas em relação às outras, para produzir um componente 110 que é substancialmente curvo, sucessivamente ao longo do seu comprimento. O componente 110 formado pode ser alimentado através de uma série de guias 114 ao longo de uma trajetória 115 curva que possui um raio de curvatura "R". A FIG. 12 ilustra uma outra forma de realização para moldagem por compressão contínua de um laminado 32 para produzir um componente 110 possuindo uma curvatura 115 ao longo do seu comprimento. Neste exemplo, as matrizes 108a de ferramenta possuem perfis curvos que são transferidos para o laminado 32 durante a moldagem de modo a formar um componente 110 que possui uma curvatura substancialmente contínua com um raio de curvatura "R", ao contrário dos segmentos 116 planos no componente 110, mostrado na FIG. 11.

Dirige-se agora a atenção para a FIG. 13 que ilustra os passos de um método de moldagem contínuo de laminados termoplásticos. Começando em 118, forma-se uma sobreposição de laminados TPC de múltiplas camadas. A sobreposição é em seguida pré-consolidada no passo 120 utilizando qualquer uma de várias técnicas como descrito anteriormente, incluindo processos de moldagem por compressão por formação de saco em vácuo ou contínuo. Em 122, as formas podem ser formadas no laminado pré-consolidado ao longo do seu comprimento utilizando ferramentas de formação durante a sobreposição ou matrizes de ferramenta numa máquina CCM (não mostrado) que é utilizada para consolidar e formar a sobreposição de laminados. A formação das formas no passo 122 pode realizar-se como parte do passo 120 de pré-consolidação. Em seguida, em 124, o laminado 32 pré-consolidado é aquecido até uma temperatura de formação que é inferior ao ponto de fusão do laminado de modo a amolecer o laminado 32 em preparação para a formação. Em 126, o laminado aquecido é alimentado substancialmente de modo contínuo através de um ou mais conjuntos de matrizes 38a-38g de ferramenta. Como mostrado em 128, as matrizes 38a-38g de ferramenta são utilizadas para formar progressivamente caracteristicas no laminado 32 aquecido à medida que o laminado 32 está a ser alimentado através das matrizes 38a-38g. Opcionalmente, no passo 130, as matrizes 38a-38g de ferramenta podem ser utilizadas para formar uma curvatura 115 no laminado 32 ao longo do seu comprimento. A seguir ao processo de formação, o laminado formado é arrefecido em 132.

As formas de realização da divulgação podem encontrar utilização numa variedade de aplicações potenciais, particularmente na indústria de transportes, incluindo, por exemplo, aplicações aerospaciais, marítimas e automóveis. Assim, com referência agora às FIG. 14 e 15, as formas de realização da divulgação podem ser utilizadas no contexto de um método 140 de fabricação de aeronaves e de serviço como mostrado na Figura 14 e numa aeronave 142 como mostrado na Figura 15. As aplicações aeronáuticas das formas de realização divulgadas podem incluir, por exemplo, sem limitação, elementos reforçados compósitos, tais como vigas, reforçadores, suportes, superfícies de controlo, escotilhas, painéis de pavimento, painéis de porta, painéis de acesso e empenagens, para nomear apenas alguns. Durante a pré-produção, o método 140 exemplifivativo pode incluir especificação e conceção 144 da aeronave 142 e aquisição de material 146. Durante a produção, realiza-se a fabricação 48 de componentes e subconjuntos e a integração 150 de sistemas da aeronave 142. Em seguida, a aeronave 142 pode passar pela certificação e distribuição 152 de modo a ser colocada em serviço 154. Enquanto em serviço num cliente, a aeronave 142 é programada para manutenção de rotina e serviço 156 (que pode incluir igualmente modificação, reconfiguração, renovação, etc.).

Cada um dos processos do método 140 pode realizar-se ou efetuar-se através de um integrador de sistemas, uma terceira parte, e/ou um operador (e. g., um cliente). Para os fins desta descrição, um integrador de sistema pode incluir sem limitação qualquer número de fabricantes de aeronaves e subcontratantes de sistemas principais; uma terceira parte pode incluir sem limitação qualquer número de fabricantes, subcontratantes, e fornecedores; e um operador pode ser uma linha de aviação, uma sociedade de locação financeira, uma entidade militar, uma organização de serviços, etc.

Como mostrado na FIG. 15, a aeronave 142 produzida pelo método 140 exemplifivativo pode incluir uma estrutura 158 de aeronave com uma pluralidade de sistemas 160 e um interior 162. Os componentes TPC produzidos pelo método divulgado podem ser utilizados na estrutura 158 de aeronave ou no interior 162. Exemplos de sistemas 160 de alto nivel incluem um ou mais de entre um sistema 164 de propulsão, um sistema 166 elétrico, um sistema 168 hidráulico e um sistema 170 ambiental. Pode incluir-se qualquer número de outros sistemas. Embora se mostre um exemplo aerospacial, os princípios da divulgação podem aplicar-se a outras indústrias, tal como as indústrias marítima e automóvel.

Os sistemas e métodos aqui incorporados podem ser empregues durante qualquer uma ou mais das etapas do método 140 de produção e de serviço. Por exemplo, os componentes TPC ou subconjuntos correspondentes ao processo 148 de produção podem ser fabricados ou produzidos de um modo semelhante aos componentes ou subconjuntos produzidos, enquanto a aeronave 142 está em serviço. Igualmente, pode utilizar-se uma ou mais formas de realização do método durante as etapas de produção 148 e 150, por exemplo, ao acelerar substancialmente a montagem ou reduzir o custo de uma aeronave 142. De um modo semelhante, pode utilizar-se uma ou mais das formas de realização do método para produzir componentes TPC que são instalados enquanto a aeronave 142 está em serviço, ou durante a manutenção e serviço 156.

Embora as formas de realização desta divulgação tenham sido descritas com relação a certas formas de realização exemplificativas, deve entender-se que as formas de realização especificas destinam-se a fins de ilustração e não de limitação, uma vez que ocorrerão outras variações aos especialistas da técnica.

Lisboa, 14 de janeiro de 2016

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método de fabricação de um componente compósito, compreendendo: produção (120) de um laminado (32) termoplástico pré-consolidado; alimentação (126) do laminado (32) pré-consolidado substancialmente de modo continuo através de uma zona (38) de formação; aquecimento (124) do laminado (32) pré-consolidado até uma temperatura suficiente para permitir a formação do laminado mas abaixo da temperatura de fusão do laminado; e formação de modo progressivo (128; 130) de caracteristicas em secções do laminado aquecido à medida que o laminado aquecido está a ser alimentado através da zona (38) de formação, caracterizado por se realizarem caracteristicas de formação de modo progressivo em secções do laminado aquecido utilizando um conjunto de matrizes (38a-38g; 100; 101; 103; 108; 108a) de ferramenta individuais respetivamente em partes de moldagem das caracteristicas no laminado, em que as caracteristicas de formação de modo progressivo nas secções do laminado aquecido incluem partes de formação do laminado aquecido sobre um mandril (44; 72, 80; 90; 98; 107) .
2. Método da reivindicação 1, compreendendo ainda: arrefecimento do laminado depois das caracteristicas terem sido formadas no laminado.
3. Método da reivindicação 1, em que a produção do laminado termoplástico pré-consolidado inclui: formação de uma sobreposição de múltiplas camadas de um termoplástico reforçado, moldagem de, pelo menos, uma forma na sobreposição, consolidação da sobreposição formada.
4. Método da reivindicação 2, em que: o aquecimento do laminado (32) pré-consolidado realiza-se numa secção num dado momento, e o arrefecimento do laminado (32) pré-consolidado realiza-se numa secção num dado momento.
5. Método da reivindicação 1, em que a alimentação do laminado pré-consolidado substancialmente de modo continuo através de uma zona (38) de formação se realiza ao longo de uma trajetória curva.
6. Método da reivindicação 1, em que a formação de modo progressivo de caracteristicas em secções do laminado aquecido inclui a moldagem de uma curvatura no laminado ao longo do seu comprimento. Lisboa, 14 de janeiro de 2016