BRPI0922036B1

BRPI0922036B1 - método de fabricar peças reforçadas por fibra

Info

Publication number: BRPI0922036B1
Application number: BRPI0922036A
Authority: BR
Inventors: André Børsting Dennis; Johannes Van Der Zee Jacobus; Zhou Qinyin
Original assignee: Lm Glasfiber As
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2020-01-28
Also published as: US9381705B2; US20110277929A1; WO2010055060A1; BRPI0922036A2; EP2362824A1; EP2362824B1; CN102216055A

Abstract

método de fabricar peças reforçadas por fibra a presente invenção refere-se a método de fabricar peças reforçadas por fibra, tais como pás, para usinas de energia eólica, por meio do que inúmeras camadas (10) de material compreendendo fibra, tais como esteiras de fibra de vidro, são dispostas em uma superfície curva (5) de um molde aberto alongado (5) (1) onde cada camada (10) de material é disposta na dita superfície curva (5) como esteiras pré-formadas (10) apresentando uma forma substancialmente correspondendo a uma área de aplicação pretendida, de tal modo que qualquer necessidade de modificação adicional ou corte no dito material seja substancialmente eliminada.

Description

MÉTODO DE FABRICAR PEÇAS REFORÇADAS POR FIBRA [001] De acordo com um aspecto, a invenção referese a um método de fabricar peças reforçadas por fibra, tais como pás, para usinas de energia eólica, por meio das quais inúmeras camadas de material compreendendo fibra, tais como esteiras de fibra de vidro, são dispostas em uma superfície curva de um molde aberto alongado.

ANTECEDENTES [002] No contexto de fabricação de peças reforçadas por fibra, tais como pás, para usinas de energia eólica, é tipicamente empregado um processo de fabricação no qual uma peça é moldada em duas metades em cada seu molde aberto, onde uma camada, por exemplo, de gelcoat, é inicialmente aplicada sobre a superfície interna do molde aberto.

[003] Inúmeras camadas de material de fibra, ou esteiras, são subsequentemente dispostas no molde, tipicamente à mão, depois do que é aplicada resina, tipicamente por injeção no molde fechado, para conectar as camadas individuais de material de fibra entre si. A resina pode ser aplicada às camadas manualmente por RTM (moldagem por transferência de resina), VARTM (moldagem por transferência de resina assistida por vácuo) ou outros métodos adequados. Alternativamente, a resina pode ser aplicada às camadas laminadas antes do assentamento das camadas (Preimpregnação). Neste contexto, o gelcoat irá endurecer e formar a superfície do produto.

[004] As camadas são tipicamente providas para o processo como rolos compreendendo um comprimento de material sem fim que são dispostos no molde e subsequentemente cortados para ajustar a forma da peça a ser fabricada.

[005] A disposição e a formação (por corte) das camadas de material de fibra dentro de um molde é atualmente um processo demorado e trabalhoso. Dependendo do tamanho da peça a ser fabricada, e, portanto, do tamanho do molde, passagens podem ser dispostas ao lado e/ou acima do molde, de tal modo que os trabalhadores possam caminhar ao longo da borda ou periferia do molde e/ou acima do molde a fim de dispor

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2/7 e cortar as camadas do material de fibra, conforme exigido.

[006] Durante o assentamento do material de fibra, são necessários esforços combinados de diversos trabalhadores, visto que o material é pesado e não é facilmente manipulável. Alguns trabalhadores ajudam no desenrolamento de material, enquanto que outros trabalhadores posicionados ao longo da borda do molde asseguram que as camadas sejam assentadas de modo correto.

[007] A fim de assegurar uma forma desejada, aparência visual, resistência e estabilidade da peça a ser fabricada, é de extrema importância que as camadas sejam dispostas e cortadas corretamente sem reentrâncias ou rugas e semelhantes.

[008] Dependendo da aplicação e da estrutura da peça a ser fabricada, múltiplas camadas de material de fibra podem ser dispostas no molde e as camadas são tipicamente dispostas no topo uma da outra ou próximas uma da outra possivelmente com bordas sobrepostas.

[009] As peças tipicamente consistem de tantas camadas de material quanto cinquenta ou mais, e as peças são tipicamente formadas a partir de um laminado principal provido no centro do molde.

[010] Depois de uma camada, que é provida a partir de um rolo, ser disposta no molde, o material é cortado do rolo. A fabricação de peças apresentando uma curvatura por todo o comprimento da peça, tal como uma pá para uma usina de energia eólica, pode exigir muitos cortes longos ao longo das bordas do molde.

[011] Os moldes para a fabricação de tais peças podem ser muito grandes, e os moldes são uma consequência de alto custo. O tempo exigido para a disposição do material no molde deve ser mantido em um mínimo, de tal modo que o tempo de formação (o tempo que uma peça ocupa o molde) exigido por uma peça a ser fabricada seja mantido em um mínimo, aumentando assim toda a produtividade do molde.

[012] GB 2156729 A ensina um método de moldar materiais reforçados onde um material de reforço pré-impregnado, tal como uma esteira de fibra de vidro, é aplicado a um processo de moldagem. O material de reforço pode ser de um comprimento indefinido, em cujo caso

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3/7 um cortador será necessário para o processo de assentamento do laminado, ou a esteira pode ser provida para o processo em comprimentos précortados, onde os cortes são providos por uma estação de corte disposta nas proximidades do molde. A estação de corte pode cortar o material, antes que o material seja disposto no molde, em uma direção substancialmente transversal à direção de condução do material.

[013] O material de fibra é preferivelmente disposto substancialmente uniforme e nivelado, o que se deve ao fato de quaisquer reentrâncias, rugas ou ondulações e semelhantes desenvolvidas deverem ser alisadas. Além disso, visto que uma camada é tipicamente aplicada no topo de uma camada anterior, a camada inferior incluindo possíveis camadas adicionais dispostas abaixo da camada inferior tende a se mover ou deslizar dentro do molde fazendo com que toda a disposição de material de fibra se mova para longe de uma posição pretendida dentro do molde. Como uma consequência, qualquer manipulação ou manuseio do material disposto no molde pode ser mantido em um mínimo, o que justifica um processo de fabricação onde seja eliminada a etapa de corte das esteiras, enquanto as esteiras são dispostas no molde.

[014] Portanto, é um objetivo da invenção o de prover uma solução às desvantagens acima.

[015] Isto é conseguido pelo método de fabricação de uma peça reforçada por fibra, conforme a peça introdutória desta especificação, onde cada esteira é disposta na superfície curva do molde como esteiras pré-formadas apresentando uma forma substancialmente correspondente à área pretendida de aplicação, de tal modo que qualquer necessidade de modificação adicional ou de corte na esteira seja substancialmente eliminada.

[016] O método de acordo com a presente invenção substancialmente reduz o tempo de formação exigido pela fabricação de uma peça, e, adicionalmente, o método pode reduzir os esforços exigidos por trabalhadores a fim de assentar as esteiras.

[017] As esteiras pré-formadas são desenroladas e extraídas de um ou mais rolos providos em uma passagem ou um carrinho

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4/7 adaptado para condução ao longo do dito molde alongado, por meio do qual as probabilidades de danos às camadas durante o assentamento são grandemente reduzidas e a força de trabalho exigida para o assentamento minimizada.

[018] Adicionalmente, o um ou mais rolos são dispostos como um tambor de revólver compreendendo inúmeros rolos, cada qual compreendendo diferentes esteiras pré-formadas, por meio das quais a manipulação e o acesso às esteiras acomodadas pelos rolos serão grandemente otimizados.

[019] De acordo com uma concretização, as esteiras pré-formadas constituem esteiras pré-cortadas cortadas de um ou mais rolos de material.

[020] Quando, conforme afirmado na reivindicação 3, as esteiras pré-formadas forem dispostas no molde de acordo com um padrão de posições predeterminadas, a velocidade de assentamento bem como a qualidade do produto final será aumentada.

[021] De acordo com uma concretização, as posições predeterminadas constituem um padrão estabelecido no molde por meio de luz.

[022] De acordo com uma concretização, as esteiras pré-formadas são providas a partir de um dispositivo adaptado para précortar um comprimento de material sem fim extraído de um rolo.

[023] De acordo com uma concretização, as esteiras pré-cortadas são laminadas em um ou mais rolos e em uma ou mais camadas.

[024] Quando, conforme afirmado na reivindicação 8, as esteiras pré-formadas forem providas com uma forma de identificação, o controle e a documentação do assentamento serão facilitados.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS [025] A figura 1 mostra um molde aberto coberto por uma camada de esteiras de fibra.

[026] A figura 2 mostra esteiras de fibra préformadas.

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5/7 [027] A figura 3 mostra um molde aberto.

DESCRIÇÃO DETALHADA COM REFERÊNCIA ÀS FIGURAS [028] A figura 1 mostra uma vista superior principal de três comprimentos justapostos de material de fibra 20 que cobre um molde aberto 1 apresentando uma superfície curva 5 definida pela periferia 6. O molde 1 e a periferia 6 da superfície curva 5 são ilustrados por linhas pontilhadas.

[029] O molde 1 pode tipicamente constituir um molde alongado apresentando um comprimento que corresponde substancialmente ao comprimento da peça ou subpeça a ser fabricada.

[030] De acordo com os métodos atuais de fabricação de peças reforçadas por fibra, uma ou mais camadas 20, que tipicamente são desenroladas de um ou mais rolos (não mostrados), são dispostas no molde 1 de tal modo que a superfície curva 5 seja coberta.

[031] Com pelo menos um comprimento de material que é disposto de tal modo que a superfície curva 5 seja coberta, o material é cortado ao longo da borda ou periferia 6, de tal modo que o comprimento de material, em sendo cortado, ajuste uma posição indentada dentro do molde 1.

[032] Devido a uma largura limitada do material que é provido no molde 1, uma camada de material é tipicamente formada de várias subpeças que são dispostas, seja lado a lado ou com uma sobreposição, no molde 1.

[033] Camadas superjacentes ou sobrejacentes podem ser dispostas no molde 1 de tal forma que as linhas ou áreas onde as camadas subjacentes ou de base se encontram sejam cobertas pela camada superjacente ou sobrejacente, em outras palavras, a posição das esteiras sendo disposta no molde 1 pode se deslocar nas direções substancialmente perpendicular a um eixo longitudinal do molde 1.

[034] Conforme pode ser visto na figura, será tipicamente necessário cortar ao longo de toda a periferia ou borda 6 da superfície curva 5.

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6/7 [035] Visto que os moldes para fabricar componentes como pás para usinas de energia eólica e semelhantes podem ser muito grandes, tipicamente de mais de 60 metros, e tanto quanto 50 camadas (empilhadas ou amontoadas) ou mais são dispostas no molde, o processo de corte do material é uma tarefa tremenda.

[036] Embora não mostrado nas figuras, um laminado principal apresentando uma espessura relativamente grande, possivelmente tanto quanto 50 mm ou mais e uma largura de cerca de 800 mm pode ser disposto no molde 1.

[037] Além disso, e não mostrado nas figuras, entre as esteiras, madeira balsa pode ser interposta a fim de se obter uma distância desejada entre as camadas de esteiras.

[038] A madeira balsa pode também ser submetida ao método de fabricação de acordo com esta especificação.

[039] A figura 2 mostra esteiras de fibra pré-formadas 10 preparadas para ser dispostas em um molde 1. As esteiras pré-formadas 10 podem ser dispensadas de um subfornecedor ou fabricadas em uma estação de fabricação adjacente.

[040] As esteiras de fibra pré-formadas 10 podem ser providas ao processo como enroladas em um ou mais rolos não mostrados. Os rolos podem constituir um tambor revolvedor (não mostrado) configurado para acomodar um ou mais rolos, de tal modo que as esteiras de fibra com propriedades e formas variadas, possam ser dispostas no molde 1 sem perturbar o processo de assentamento de uma ou mais camadas de material de fibra.

[041] As esteiras pré-formadas podem ser providas com marcações 11 que facilitam o assentamento das esteiras no molde 1.

[042] As esteiras de fibra pré-formadas 10 podem ser produzidas (fabricadas ou tecidas) de tal modo que uma forma específica seja obtida, ou como uma alternativa igual, cortada na forma a partir de um rolo de material.

[043] O meio para estabelecer os cortes pode constituir rolos de corte, facas/pás, laser, qualquer tipo de corte por jato, formas de

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7/7 corte e semelhantes, e o processo de pré-formação das camadas pode constituir um processo automatizado e/ou controlado por processador.

[044] A figura 3 mostra um molde vazio e aberto 1. O método de fabricar uma peça reforçada por fibra de acordo com a presente invenção pode compreender a etapa de estabelecer marcações na superfície curva 5 do molde 1, ou nas esteiras dispostas no molde 1, tal como ilustrado pelas linhas pontilhadas 7. As marcações podem ser estabelecidas por um meio de iluminação (não mostrado) incluindo um laser, provido acima da superfície curva 5 do molde 1.

[045] Sobre uma camada de material, pré-formada ou não, que é disposta no molde 1, um trabalhador pode alinhar o material de acordo com as marcações 7, de tal modo que a posição pretendida do material no molde 1 possa ser relativamente obtida de modo fácil.

[046] O meio de iluminação pode, por várias finalidades, alterar as marcações, por exemplo, de tal modo que as marcações 7 mudem com a finalização de um assentamento.

[047] Um meio para gravar vídeo ou imagens paradas pode ser provido, de tal modo que o controle e/ou a documentação do processo de assentamento do material possam ser providos.

[048] O meio de iluminação bem como a câmera podem ser controlados por um processado não mostrado, tal como um computador.

[049] Deve ser entendido que a invenção, conforme descrita na presente descrição e figuras, pode ser modificada ou emendada enquanto continua a ser compreendida pelo escopo protetor conferido pelas seguintes reivindicações.

Claims

1. Método de fabricar peças reforçadas por fibra, tais como pás para usinas de energia eólica, por meio do qual inúmeras camadas (10) de material compreendendo fibra, tais como esteiras de fibra de vidro, são dispostas em uma superfície curva (5) de um molde aberto alongado (1), caracterizado pelo fato de cada camada (10) de material ser disposta na dita superfície curva (5) como esteiras pré-formadas (10) apresentando uma forma que corresponde a uma área pretendida de aplicação de tal modo que qualquer necessidade de modificação adicional ou corte no dito material seja eliminada, e em que as esteiras pré-formadas (5) são desenroladas ou extraídas de um ou mais rolos providos em uma passagem ou um carrinho adaptado para condução ao longo do dito molde alongado (1), e em que o dito um ou mais rolos são dispostos como um tambor de revólver compreendendo inúmeros rolos, cada qual compreendendo diferentes esteiras pré-formadas (10).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as ditas esteiras pré-formadas (5) constituem camadas pré-cortadas de um ou mais rolos de material.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as esteiras pré-formadas (5) são dispostas no dito molde de acordo com um padrão de posições predeterminadas.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as esteiras pré-formadas (5) são dispostas no dito molde de acordo com um padrão de posições predeterminadas indicadas no dito molde (1), onde o dito padrão é estabelecido no dito molde (1) por meio de luz.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as esteiras pré-formadas

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2/2 são providas de um dispositivo adaptado para pré-cortar o dito material.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as ditas camadas pré-cortadas (5) são enroladas em um ou mais rolos e em uma ou mais camadas.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as ditas esteiras préformadas (5) são dispostas na dita forma (1) de acordo com as marcações providas nas ditas esteiras pré-formadas (5).

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que as ditas esteiras préformadas (5) são providas com uma forma de identificação.