BRPI1106934B1 - processo para produzir uma formação de vácuo e para processar um composto de fibras semi-acabado - Google Patents

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Abstract

processo para formação de uma estrutura de vácuo para produzir um componente composto de fibras compostas, bem como cunho adequado para esta finalidade. a presente invenção refere-se a um processo para produzir uma formação de vácuo para o processamento de um semiproduto de composto de fibras (10) em um componente de composto de fibras temperado, abrangendo os passos: posicionamento do semiproduto do composto de fibras (10) em uma face formadora de uma ferramenta (16), de maneira que uma superfície não plana do semiproduto do composto de fibras (10) esteja afastada em relação a face formadoras, recobrimento da superfície não plana do semiproduto do composto de fibras (10) pela aplicação de uma laminado (18), estanque ao ar, e vedação do laminado (18) em relação a face formadora da ferramenta (16). de acordo com a invenção, a aplicação do laminado (18) é realizada por meio de um cunho (20), formado de material flexível e possuindo uma superfícei de cunho (22), na qual está aplicado e retido o laminado (81). vantajosamente, assim é viabilizada a aplicação do laminado (18) com menor formação de dobras e reprodutibilidade aprimorada

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para PROCESSO PARA PRODUZIR UMA FORMAÇÃO DE VÁCUO E PARA PROCESSAR UM COMPOSTO DE FIBRAS SEMI-ACABADO.
[0001] A presente invenção refere-se a área da tecnologia de fibras compostas e, neste caso, especialmente abrange um processo para produzir uma formação de vácuo.
[0002] Um processo desta natureza, bem como uma formação de vácuo com ele constituída, passou a ser conhecido, por exemplo, do documento DE 101 56 123 B4. A formação de vácuo conhecida serve para processar um semiproduto de um composto de fibra, constituído de vários componentes, compondo um componente de construção de fibras endurecidas compostas. A superfície do composto de fibras semi-acabado, afastada em relação à face de formação da ferramenta será recoberta por uma disposição de várias membranas e de um filme estanque ao ar. Após vedar o filme contra a superfície de formação da ferramenta poderá assim ser aliviado (evacuado) um compartimento recoberto pelo filme e que contém o semiproduto composto de fibras a fim de que, desta maneira realizar um endurecimento incluso do composto de fibras semi-acabado, no qual os diferentes componentes do composto de fibras semi-acabado são curados e ao mesmo tempo firmemente unidos (o chamado processo Co-Curing).
[0003] Formações de vácuo desta natureza são conhecidas em diversas versões no âmbito da tecnologia de fibras compostas.
[0004] De uma maneira bem generalizada, pode assim com este processo, por exemplo, ser concretizada ou simplificada uma infiltração do composto de fibras semi-acabado ou dos seus diferentes componentes, com um material matricial liquefeito ou dúctil (por exemplo, um sistema de resinas de epóxida), caso o composto de fibras semiacabado, ou seja, diferentes componentes em composto de fibras semi-acabado, em forma de uma composição, forem empregados a sePetição 870190113019, de 05/11/2019, pág. 4/35
2/23 co (isto é, ainda não infiltrado com o material matricial).
[0005] Independente deste procedimento, a formação do vácuo constitui uma possibilidade simples de pressurizar o composto de fibras semi-acabado, antes e/ou durante a têmpera (geralmente produzida em processo térmico), em regime de pressão, eventualmente para, por assim dizer, compactar o composto de fibras semi-acabado e, no caso de um semiproduto de fibras de várias seções comprimirem reciprocamente de modo firme também os seus diferentes componentes (realizando um chamado Co-Bonding). Para aumentar ainda adicionalmente a ação do vácuo (subpressão para gerar a pressão, o lado externo do filme estanque ao ar, ou toda a formação de vácuo frequentemente ainda será sujeita com uma sobrepressão externa, eventualmente por ser a formação de vácuo (por exemplo, antes do começo da têmpera) ser introduzido em uma câmara pressurizada (autoclave). A pressão interna de uma câmara de pressurização deste tipo poderá ser regulada durante a têmpera, por exemplo, para valores na faixa de cerca de 0,5 a 1MPa (5 a 10 bar).
[0006] Nos processos conhecidos para produzir uma formação de vácuo, o filme é manualmente posicionado o que representa um determinado esforço, especialmente quando a formação de vácuo servir para produzir um componente composto de fibras, especialmente grande.
[0007] Como o filme terá de ser posicionado direta ou indiretamente (por exemplo, através de uma disposição de membranas, etc.), em uma superfície não plana do composto de fibras semi-acabado, resulta desvantajosamente, além disso, uma reduzida reprodutibilidade deste passo processual, o que pode representar um problema especialmente em uma produção seriada de componentes compostos de fibras.
[0008] Frequentemente o filme também é aplicado, não isento de dobras, o que resulta em uma sujeição de pressão irregular no poste
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3/23 rior processo da têmpera. Este último problema é especialmente grave quando a superfície não plana do subproduto do composto de fibras possuir uma forma que não podem ser desenrolada. Nesta hipótese, são inevitáveis dobras do filme aplicado de acordo com processos conhecidos.
[0009] Constitui tarefa da presente invenção, aprimorar a produção da formação de vácuo da espécie inicialmente citada, tendo em vista a reprodutibilidade da aplicação do filme, viabilizando uma aplicação mais isenta possível de dobras, especialmente no caso também da conformação que não pode ser desenrolada da superfície do composto de fibras semi-acabado.
[00010] No processo, de acordo com a presente invenção, esta tarefa será solucionada pelo fato de que a aplicação do filme através de um cunho formado de um material flexível é realizada com uma superfície de cunho, na qual o filme está aplicado.
[00011] A noção cunho deve designar um meio coadjuvante que prende o filme (em uma superfície de cunho) que é aproximado para a finalidade de aplicação do filme na superfície do composto de fibras semi-acabado para depois (sem o filme) ser novamente afastado desta superfície.
[00012] A transformação do filme do cunho para a formação de vácuo pode, por exemplo, ser realizada de forma automática, sendo o cunho mantido e movimentado por um robô ou semelhante unidade.
[00013] O cunho é formado de um material flexível como, por exemplo, material sintético, especialmente material de espuma como, por exemplo, espuma PU ou, por exemplo, de um composto de material de fibras flexível (por exemplo, esteira de fibras, relativamente delgada em uma camada oposta, essencialmente mais espessa de um material matricial, de elasticidade permanente).Tanto o cunho pode ser ou alternativamente pelo menos um segmento representando a sua
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4/23 superfície de cunho pode consistir de tal material, mecanicamente flexível. Não obstante, o tratamento protetor resultante deste processo, com vistas ao filme, bem como ao composto de fibras semi-acabado (e/ou de um conjunto de membranas, eventualmente superposto) a flexibilidade do cunho ainda possui outra vantagem importante no caso de uma superfície do composto de fibras semi-acabado ao todo côncava ou convexa de eixo único ou de dois eixos, curvada e não plana. Nesta hipótese, a flexibilidade do cunho permite que a superfície do cunho seja aproximada no local, em qualquer ponto da superfície côncava ou convexa do composto de fibras semi-acabado, em sentido essencialmente ortogonal de sua superfície e podendo ser novamente afastada desta superfície. Para tanto, de acordo com a geometria da respectiva superfície, poderá ser necessária uma aproximação (e correspondente retração), não simultâneo, das diferentes áreas da superfície do cunho para com o composto de fibras semi-acabado (ou seja, no sentido do afastamento do composto de fibras semi-acabado). Expresso de forma mais simplificada, a flexibilidade do material de cunho viabiliza vantajosamente uma espécie de rolamento do cunho ou pelo menos de suas partes na respectiva superfície.
[00014] Uma forma de emprego neste sentido interessante da invenção prevê que um composto de fibras semi-acabado é processado, cuja superfície não plana ao todo é povoada, especialmente apresenta indentações e/ou saliências localizadas. Especialmente nesta eventualidade, a flexibilidade do cunho apresenta na prática uma grande vantagem.
[00015] Segundo uma modalidade preferida, em virtude do emprego do material flexível, o cunho pode ser submetido, por exemplo, a uma alteração significativa do seu diâmetro, sem com isto vir a ser danificado de modo irreversível. Por exemplo, uma conformação bruta da superfície do cunho no estado distendido do cunho pode possuir
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5/23 uma curvatura cilíndrica, sendo que esta curvatura (no emprego do cunho de acordo com a invenção) pode ser significativamente alterada, sem que com isto o cunho seja danificado de maneira irreversível. Uma alteração significativa da curvatura deve ser dada especialmente, por exemplo, quando um determinado diâmetro (no estado do cunho distendido), no caso possa ser alterada, pelo menos em um fator de 1,1 ou até mesmo pelo menos um fator 2 (ou seja, para uso, pelo menos possa ser duplicado e/ou pelo menos dividido na metade).
[00016] Especialmente, a superfície não plana do composto de fibras semi-acabado pode possuir um formato que não pode ser desenrolado. Especialmente nesta hipótese, o cunho pode ser conformado de tal modo que em virtude do emprego do material de cunho flexível, o cunho também possa ser curvado com dois eixos, em uma medida, de maneira que a conformação bruta da superfície do cunho no seu uso é de tal modo deformável que é viabilizada uma aplicação e desenforme sem problemas do cunho na forma não desenrolável do composto de fibras semi-acabado. Portanto, a invenção também se adapta nas superfícies do composto de fibras semi-acabado complexas e de conformação tridimensional. Esta superfície pode, por exemplo, essencialmente ser curvada esfericamente, para o que se oferece uma correspondente formação bruta da superfície do cunho, correspondentemente esférica.
[00017] O composto de fibras semi-acabado pode ser constituído de uma só seção ou de várias seções, isto é, de vários componentes. A invenção é especialmente interessante para o emprego de composto de fibras semi-acabado de várias seções, porque esta variedade frequentemente resulta em uma forma mais complexa da superfície a ser recoberta com o filme, o que torna extremamente problemáticas estas superfícies para a aplicação manual do filme já conhecido e mencionado.
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6/23 [00018] Na eventualidade de um composto de fibras semi-acabado de várias seções, a formação do vácuo, formada de acordo com a invenção, será preferencialmente empregada para a formação de uma conexão íntima e resistente dos diferentes componentes, com uma têmpera subsequente (por exemplo, têmpera térmica). Principalmente, qualquer componente do composto de fibras semi-acabado na formação do vácuo pode ser empregado ou seco ou já embebido com material matricial (como o chamado Prepreg). Caso um ou vários componentes secos estiverem previstos, então antes do começo do processo da têmpera poderá se realizar inicialmente uma infiltração com material matricial, de acordo com métodos convencionais. Tais métodos são conhecidos suficientemente do estado da técnica e, portanto, não requerem aqui uma explicitação mais detalhada. Apenas a guisa de exemplo, fazemos referência ao documento DE 101 56 123 B4, já inicialmente mencionado, no qual está descrita uma infiltração deste tipo de um componente do composto de fibras semi-acabado, encerrado em uma formação de vácuo.
[00019] Segundo uma modalidade da invenção, é processado um composto de fibras semi-acabado que é constituído de pelo menos de um componente em formato de uma concha e de pelo menos um componente perfilado, de reforço.
[00020] O componente em forma de concha pode ser empregado especialmente para a conformação de uma concha de fuselagem de um veículo, especialmente uma aeronave e, por exemplo, apresentando uma curvatura de um ou de dois eixos. Especialmente para este caso de emprego podem vir a ser previstos componentes de perfil de reforço para a formação de perfis de reforço, de projeção longitudinal (nervuras) ou perfis de reforço, de projeção transversal (vigas). A invenção adapta-se especialmente para produzir componentes estruturais CFK, na construção aeronáutica.
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7/23 [00021] Em uma modalidade especialmente preferida da invenção, a superfície de cunho usada para a conformação do filme, está conformada em adequação à superfície não plana do composto de fibras semi-acabado.
[00022] A expressão em adequação da superfície do composto de fibras semi-acabado deve naturalmente abranger especialmente o caso de que a superfície do cunho representa um negativo, mais ou menos exato, da superfície do composto de fibras semi-acabado. De uma maneira bem generalizada, a adequação da superfície do cunho, todavia, já deve ser dada quando a superfície do cunho, divergente de um formato totalmente plano, apresentar um formato semelhante a uma superfície significativa não plana do composto de fibras semiacabado. Além disso, uma adequação desta natureza também deverá ser dada, quando a superfície do cunho ao todo (ou seja, antes do seu formato bruto) for côncava ou convexa acompanhando, portanto, uma formação bruta ao todo convexa, ou seja, côncava da superfície do composto de fibras semi-acabado, independente se a superfície do cunho, observada no local, acompanha ou não eventuais indentações e/ou saliências previstas, localizadas no composto de fibras semiacabado na sua superfície, ou não.
[00023] A expressão superfície do composto de fibras semiacabado designa, em outro sentido, aquela superfície na qual, por ocasião da formação do vácuo, o filme passa a ficar posicionado. Neste sentido, deve-se levar em conta que, de acordo com a estruturação concreta do filme, de forma direta ou indireta (por exemplo, através da disposição já mencionada de membranas, camadas de velos de infiltração, etc.) for aplicado sobre o composto de fibras semi-acabado.
[00024] Em uma modalidade especialmente preferida da adequação da superfície do cunho em uma superfície não plana do composto de fibras semi-acabado, a superfície do cunho acompanha tanto es
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8/23 sencialmente o formato bruto (a indentação ou convexidade) da superfície respectiva, como também essencialmente as indentações e saliências desta superfície localizadas, eventualmente presentes, divergindo da indentação ou convexidade ideal.
[00025] Compreende-se que com uma superfície de cunho assim ajustada, a qualidade e a reprodutibilidade da aplicação do filme pode ainda ser adicionalmente aprimorado. Para obter estas vantagens é especialmente bastante importante a adequação da superfície do cunho sobre a escala local. Desta maneira, as indentações locais e/ou as saliências (geralmente: uma corrugação) da superfície do composto de fibras semi-acabado, na aplicação do filme, pela aproximação da superfície de cunho nesta superfície, pode ser bem manipulada e (por exemplo, uma dobra formada do filme poderá ser reduzida). Contrário ao exposto, a adequação da superfície do cunho, considerando a conformação bruta desta superfície, ou seja, por exemplo, uma conformação ao todo curvada, geralmente é menos decisiva, porque em virtude da flexibilidade do material do cunho, este cunho por assim dizer, durante a aproximação do composto de fibras semi-acabado, pode ser conformado nesta formação bruta, eventualmente por ser o carimbo não simultaneamente aproximado em todos os pontos, porém as diferentes regiões da superfície do cunho são aproximadas sequencialmente ao composto de fibras semi-acabado. Para esta finalidade, por exemplo, a conformação do cunho já acima mencionada é bastante vantajosa, na qual a superfície do cunho, no seu estado distendido, possui uma determinada curvatura a qual, todavia, em virtude da flexibilidade do cunho pode ser significativamente alterada. No emprego de um cunho esta espécie poderá ser especialmente previsto que o cunho, antes e após a transferência do filme, tenha o seu diâmetro reduzido (no caso de superfície côncava do respectivo composto de fibras semi-acabado), ou seja, aumentada (no caso de superfície convexa do
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9/23 composto de fibras semi-acabado), podendo ser assim conformado, a fim de que também no caso da superfície corrugada do composto de fibras semi-acabado, simplificar a aproximação e também o respectivo desenforme do cunho, ou seja, por esta alteração da curvatura ser isto inicialmente viabilizado (evitar colisões entre o cunho e o composto de fibras semi-acabado que poderiam resultar em danos do cunho e/ou do composto de fibras semi-acabado).
[00026] Segundo uma modalidade, está previsto, por exemplo, que para aplicar o filme pelo cunho, este inicialmente deve ser aproximado com uma região central da superfície do cunho e depois regiões externas da superfície do cunho seriam sucessivamente aproximadas por um processo de rolamento dessas regiões da superfície do composto de fibras semi-acabado. Após deposição do filme assim produzido, o cunho, em reversão cinemática, poderá depois ser novamente retraído, de sorte que inicialmente uma ou várias regiões externas do cunho sejam removidas da superfície e somente depois, sucessivamente, outras regiões do cunho, situadas mais centralizadas.
[00027] Em uma ampliação deste processo de rolamento está previsto que o cunho usado para esta finalidade possua, no seu estado distendido, pelo menos um segmento da superfície de cunho (ou, por exemplo, também uma superfície de cunho como tal), cuja curvatura está situada entre as curvaturas extremas que ocorrem no uso do cunho. Neste sentido, um exemplo: caso o composto de fibras semiacabado em questão possuir, por exemplo, uma superfície côncava com um diâmetro de curvatura de 3,0 m, então o diâmetro de curvatura do cunho distendido poderia ser, por exemplo, de 2,9 m, sendo que a aproximação do cunho em um estado enrolado se verifica com o diâmetro de curvatura de 2,8 m. O chamado diâmetro distendido de 2,9 m estará então situado entre os diâmetros extremos de 2,8 m e 3,0 m que ocorrem durante o uso.
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10/23 [00028] Uma adequação da superfície do cunho na superfície não plana do composto de fibras semi-acabado já será vantajosa quando for aplicado um filme, basicamente plano, sobre a superfície do cunho adequada à forma e, portanto, não plana, sendo ali presa ou retida. Em uma ampliação muito vantajosa está previsto que o cunho possui meios para a deformação do filme ali preso em adequação à conformação da superfície do cunho e esta conformação é realizada antes ou durante o recobrimento da superfície não plana do composto de fibras semi-acabado. A vantagem especial desta ampliação reside no fato de que desta maneira o filme pode ser transformado a partir de sua superfície de cunho, originalmente plana (ou curvada na superfície do cunho em um eixo), passando a adquirir uma forma complexa, especialmente uma forma não desenrolável, por exemplo, em uma adequação mais extensa possível à formação da superfície do cunho.
[00029] A deformação do filme pode ocorrer, por exemplo, através de um alongamento do material do filme, no qual o material do filme é solicitado aproximadamente até seu limite de dilatação elástico, de maneira que o material do filme não seja deformado significativamente de forma irreversível.
[00030] Em uma forma de realização alternativa, a deformação do filme será, todavia, produzida por um alongamento que deforma plasticamente o material do filme. Neste caso, um alongamento, por exemplo, irreversível do filme pode ser pelo menos em determinadas regiões (por exemplo, na região de indentações localizadas e/ou saliências da superfície do composto de fibras semi-acabado), tendo no mínimo 10%, especialmente, no mínimo 50%. Conforme o caso de emprego concreto, este alongamento irreversível máximo também poderá ser selecionado essencialmente maior, eventualmente superior a 100%. Deve-se levar em conta no caso que para formar a estrutura de vácuo, aqui abordada é comercializado um grande número de filmes
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11/23 plásticos adequados (por exemplo, de nylon ou semelhante produto), que resistem sem romper um alongamento de até aproximadamente 400%.
[00031] Uma possibilidade para realizar o alongamento de deformação plástica mencionado reside, por exemplo, no fato de que inicialmente o filme aplicado em estado não deformado na superfície do cunho (por exemplo, presa circunferencialmente na borda da superfície do cunho), deformar assim correspondentemente a uma corrugação da superfície do cunho em uma escala local, sendo que o cunho, juntamente com o filme ali aplicado, é comprimido contra um contracunho (por exemplo, uma bigorna, de conformação adequada, consistindo de um material sólido). Uma compressão em princípio também imaginável do cunho sobre o composto de fibras semi-acabado em processamento é, no tocante a uma deformação do composto de fibras semi-acabado que assim possivelmente poderia ser produzido, constitui uma ação problemática. Uma variante de execução preferida do meio para deformar o filme prevê que este meio abrange pelo menos uma passagem de vácuo que desemboca no mínimo na superfície do cunho, sendo produzida a deformação do filme por uma sujeição de subpressão de uma ou de várias passagens de vácuo. Esse método não somente é simples e de custo vantajoso, porém viabiliza uma adequação prática e perfeita do formato laminar ao formato da superfície do cunho. Pela sujeição de subpressão (vácuo), o filme se ajusta na superfície do cunho.
[00032] Preferencialmente, a deformação do filme será realizada na superfície do cunho, ainda antes de o cunho ser aproximado do composto de fibras semi-acabado.
[00033] No caso de um mecanismo de deformação produzidos através de aplicação de passagens de vácuo, recomenda-se realizar a sujeição com subpressão de uma ou de várias passagens de vácuo,
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12/23 antes da aplicação do cunho, contra o composto de fibras semiacabado e preservar esta ação durante a compressão do cunho. Com isto evita-se que o alongamento do filme, resultante durante a sujeição da subpressão, em consequência de parcelas de alongamento elásticas (reversíveis), seja novamente reduzida antes de o filme estar aplicado no composto de fibras semi-acabado. Baseado com esta conformação antecedente, podem ser unidas, por exemplo, uma ou várias mangueiras de vácuo flexíveis, acopladas em uma bomba de vácuo, estando conectadas com uma ou várias passagens de vácuo do cunho, a fim de aproximar o cunho, juntamente com o filme obtido em estado deformado, devido a sujeição de subpressão, preservando a sujeição da subpressão, fazendo assim a aproximação do composto de fibras semi-acabado para a formação de vácuo. Isto pode, conforme inicialmente já mencionado, ser realizado de forma manual ou pelo menos parcialmente automatizado, por exemplo, através de um robô ou semelhante unidade.
[00034] Em uma ampliação da ideia desta aproximação do cunho sujeito por subpressão do composto de fibras semi-acabado está previsto que a disposição de uma ou de várias passagens de vácuo do cunho possui uma válvula que pode ser fechada e que possibilita o fechamento de uma ou de várias passagens de vácuo, antes expostas ao vácuo, de maneira que após o fechamento da válvula, a respectiva mangueira de vácuo pode ser desacoplada do cunho. Nesta hipótese, após a aplicação do cunho sobre o composto de fibras semi-acabado, posicionada na ferramenta, esta válvula poderá ser reaberta para ventilar desta maneira a passagem ou as passagens de vácuo. Isto preferencialmente, somente deverá ser feito depois de que a sujeição da subpressão da formação do vácuo tiver sido ativada (que puxa o filme contra o composto de fibras semi-acabado).
[00035] Caso a superfície do cunho estiver corrugada, isto é, apre
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13/23 sentando indentações ou saliências localizadas, especialmente nos fundos das indentações, ou seja, das saliências podem ser previstas bocas distanciadas de um conjunto de passagem de vácuo, a fim de puxar o filme especialmente dentro das regiões aprofundadas da superfície do cunho. A disposição das passagens de vácuo pode, por exemplo, se estender através do interior do cunho para o posicionamento lateral ou traseiro (afastado em relação à superfície do cunho), onde podem ser acopladas uma ou várias mangueiras de vácuo, já mencionadas.
[00036] De acordo com outro aspecto, a invenção abrange um cunho de conformação adequada para a realização de um processo da espécie acima mencionada. Um cunho desta natureza é formado de um material flexível e pode apresentar especialmente uma superfície de cunho não plana, prevista para reter o filme, bem como meio para a deformação do filme ali retido, em adequação a superfície do cunho não plana. Conforme já mencionado, o mecanismo de deformação podem abranger uma disposição de uma ou de várias passagens de vácuo que desembocam, por um lado, em um ou vários pontos da superfície do cunho e, por outro lado, na borda lateral e/ou no lado dorsal do cunho em uma ou várias linhas de vácuo (por exemplo, mangueiras flexíveis, estanques ao ar), onde podem ser acoplados.
[00037] Um cunho desta espécie pode, por exemplo, ser produzido pelo fato de que um conjunto de passagens de vácuo, formado por um conjunto de mangueiras, e introduzido em uma ferramenta de perfilação, sendo banhada ou espumada com um material sintético (por exemplo, material sintético de espuma).
[00038] Com um cunho deste tipo é criado um dispositivo vantajoso para transferir o filme estanque ao ar para a formação de vácuo, ou seja, por exemplo, um dispositivo de têmpera. A aproximação e o recuo deste dispositivo, após a transferência do filme pode se realizar de
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14/23 modo especialmente vantajoso, aproveitando-se as propriedades de flexão elásticas do dispositivo. Ao ser produzido de material sintético, este dispositivo é leve e, portanto, pode ser bem manipulado. Não obstante à estruturação simples, resulta elevada eficiência.
[00039] O processo de acordo com a invenção para produzir uma formação de vácuo, ou seja, o cunho de acordo com a invenção pode ser usado vantajosamente para produzir componentes de construção de compostos de fibras de toda a espécie.
[00040] Um uso especialmente preferido reside na produção de conchas de fuselagem para veículos, reforçadas com perfis de reforço, especialmente aeronaves. Em uma forma de realização mais específica trata-se no caso de perfis de reforço (vigas), representando conchas de fuselagem para aeronaves de projeção longitudinal.
[00041] Especialmente nessas conchas de fuselagem, reforçadas desta maneira, os perfis de reforço podem ser previstos aplicados no lado interno da concha de fuselagem. Em uma modalidade especial, os componentes previstos para a formação desses perfis de reforço do composto de fibras semi-acabado já estarão totalmente curados, antes de serem empregados na formação da estruturação do vácuo, ao passo que um Prepreg, não curado, é empregado para a formação da concha de fuselagem. Neste caso especial, na subsequente têmpera, somente a concha de fuselagens será temperada, quando simultaneamente se verifica uma ligação íntima dos perfis de reforço na concha de fuselagem (o chamado Co-Bonding).
[00042] De uma maneira bem generalizada, deve-se observar que o emprego concreto da formação de vácuo, de acordo com a presente invenção, varia de acordo com o caso de emprego. Assim, por exemplo, divergindo do exemplo específico acima explicitado, também se pode imaginar que a formação do vácuo é empregada apenas no contexto de um processo de infiltração ou apenas no contexto de um pro
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15/23 cesso de compactação, ou somente no contexto de um processo de têmpera. A presente invenção abrange especialmente a forma e o modo da produção de uma formação de vácuo adequada para todos esses casos de emprego.
[00043] De forma especialmente útil são as vantagens que podem ser logradas com a invenção na produção de um componente de construção de um composto de fibras de superfície relativamente grande, por exemplo, com uma projeção máxima, superior a 5 m, especialmente superior a 10 m e/ou uma superfície (no caso de um componente de construção superficial como, por exemplo, uma concha de fuselagem em um lado achatado), superior a 10 m2, especialmente superior a 20 m2, e/ou para a produção de um componente de composto de fibras, no qual a superfície não plana do composto de fibras semi-acabado empregado, ou seja, a superfície correspondente do componente construído do composto de fibras já pronto, ao todo é acentuadamente curvada, ou seja, possui um formato nitidamente estampado, em sentido côncavo ou convexo. Esta última indicação deve significar que, divergindo de uma forma plana, na qual existe uma única direção normal da superfície, as direções normais (locais) superfície não plana são distribuídas sobre uma região angular maior (por exemplo, sobre no mínimo 30°, especialmente, no mínimo 60°). Para tanto, dois exemplos: no caso de uma concha de fuselagem semi-cilíndrica de eixo único e curvatura idêntica, esta região angular é de 180°. No caso de uma concha de fuselagem que oferece apenas uma quarta parte da circunferência de uma fuselagem cilíndrica, essencialmente a ser assim conformada, esta região angular é de 90°.
[00044] Especialmente em regiões angulares de tal extensão da distribuição normal, baseado na flexibilidade do material do cunho, podem ser evitados problemas em conexão com a aplicação (de correspondentemente retração) da superfície do cunho no composto de fiPetição 870190113019, de 05/11/2019, pág. 18/35
16/23 bras semi-acabado.
[00045] Em seguida, a invenção será descrita adicionalmente com base em um exemplo de execução com relação aos desenhos anexos. As figuras apresentam sempre em uma vista transversal esquematizada:
Figura 1 aproximação de um cunho provido de um filme deformado da superfície de um composto de fibras semi-acabado, posicionado em uma ferramenta, em um primeiro estágio, no qual apenas uma região intermediária do cunho já está apoiada no semiproduto do conjunto de fibras,
Figura 2 uma representação correspondente à figura 1, em um estágio subsequente, no qual o cunho já descansa em toda a sua extensão no composto de fibras semi-acabado, sendo transferido o filme para a superfície do composto de fibras semi-acabado,
Figura 3 uma representação correspondente em um estágio subsequente, no qual apenas regiões do cunho já em posição lateral foram removidas do composto de fibras semi-acabado, e
Figura 4 uma representação correspondente, após a remoção completa do cunho do composto de fibras semi-acabado,
Figura 5 a aplicação precedente aos passos processuais, de acordo com as figuras 1 e 4, do filme (ainda não deformado) na superfície do cunho, e
Figura 6 a deformação do filme em adequação à superfície do cunho que se verifica após a aplicação do filme na superfície do cunho, de acordo com a figura 5.
[00046] As figuras de 1 a 4 apresentam um processo para produzir uma conformação de vácuo para o processamento de um composto de fibras semi-acabado 10 em um componente construído de composto de fibras curado.
[00047] No exemplo de execução apresentado, o composto de fi
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17/23 bras semi-acabado 10 é composto de várias seções, ou seja, de um componente 12, em formato de uma concha, por exemplo, curvado com eixo único, e de uma variedade de componentes de reforço de perfil 14, de projeção longitudinal.
[00048] Neste processo, inicialmente o componente 12 em formato de concha, com uma forma aproximadamente semi-cilíndrica, foi aplicada na superfície de formação de uma ferramenta 16, sendo depois complementada com o componente de perfil de reforço 14.
[00049] No exemplo de execução apresentado, o componente 12 em formato de concha está previsto como um chamado Prepreg, ou seja, um material fibroso pré-impregnado com material matricial, ao passo que os componentes do perfil de reforço 14, na formação do vácuo, são empregados na qualidade de materiais fibrosos secos. Para aprimorar a aderência dos componentes 14 no lado interno dos componentes 12 e/ou para aprimorar a qualidade da ligação posterior desses componentes 12, 14 pode por exemplo, ser introduzida uma chamada camada ligante ou uma camada de material matricial, por assim dizer como adesivo sempre entre um componente 14 e componente 12 (não representado).
[00050] Os materiais fibrosos para a formação dos componentes 12, 14 podem, por exemplo, serem conformados como tessituras de várias camadas ou tecidos de fibras ou de feixes de fibras (Roving). [00051] Depois de que em um primeiro passo processual, o composto de fibras semi-acabado 10 foi posicionado na superfície de moldagem da ferramenta 16, resulta no exemplo de execução representado uma superfície do composto de fibras semi-acabado 10, não plano e afastado em relação à superfície de formação. Isto por um lado porque o componente 12 em formato de concha não é plano e, por outro lado, também em razão de que o lado interno normalmente liso do componente 12, normalmente em formato de concha, passou a ser
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18/23 corrugado pela disposição do grande número de componentes do perfil de reforço 14. O lado superior nas figuras do composto de fibras semi-acabado 10, representa uma superfície com numerosas indentações e saliências localizadas.
[00052] O próximo passo do processo para formar a estruturação de vácuo, reside em que esta superfície não plana do composto de fibras semi-acabado 10 seja recoberta pela aplicação de um filme 18, estanque ao ar.
[00053] Especialmente este segundo passo processual está representado nas figuras de 1 a 4, sendo que estas figuras mostram diferentes estágios da aplicação do filme.
[00054] O filme 18 será aplicado por meio de um cunho 20, formado de um material flexível (no presente caso: material sintético de espuma PU), o qual possui uma superfície de cunho 22, na qual antes foi aplicado o filme 18. O filme 18 pode ser mantido na superfície do cunho 22, por exemplo, através de uma fixação circundante, por exemplo, uma colagem separável na superfície do cunho 22. Mais adiante ainda será abordado de que maneira e forma especial prevista no exemplo de execução, como o filme 18 é retido no cunho 20.
[00055] A figura 1 apresenta um primeiro estágio, no qual a face 22 do cunho 20, provida do filme 18, em uma região central já foi aplicada no composto de fibras semi-acabado 10, ao passo que as duas regiões externas das superfícies do cunho, nas seções laterais, sucessivamente ainda serão aplicadas (conforme setas na figura 1). Em outras palavras, as regiões laterais do cunho no início ainda estão em alguma extensão dobradas para dentro, ou seja, enroladas o que é possível, sem problemas, em virtude da flexibilidade do material dos cunhos.
[00056] A figura 2 apresenta um segundo estágio, no qual após um desenrolar das duas regiões de cunho externas, também estas pas
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19/23 saram a encostar-se no composto de fibras semi-acabado 10. No exemplo apresentado, a configuração mostrada na figura 2 do cunho flexível 20 corresponde ao seu estado original (ao passo que o estado apresentado na figura 1 corresponde a uma deformação elástica do cunho 20).
[00057] De acordo com a figura 2, o filme 18 está agora posicionado superficialmente na face do composto de fibras semi-acabado 10 e formando junto com uma vedação 24 circundante, com o composto de fibras semi-acabado 10 e com a ferramenta 16, a formação do vácuo já pronto.
[00058] Através da sujeição com subpressão (não mostrada nas figuras) do compartimento circundado pelo filme 18 e pela face de formação da ferramenta 16, o composto de fibras semi-acabado 10 incluso, no seu processamento posterior, poderá ser compactado e os diferentes componentes 12, 14 podem ser intimamente comprimidos uns contra os outros. A sujeição com subpressão pode, por exemplo, ser produzida através de uma mangueira de vácuo que conduz, através da abertura do filme 18, vedada em relação à mangueira, para o compartimento respectivo circundado. Em caráter alternativo ou adicional podem se estender passagens correspondentes de vácuo através da ferramenta 16, desembocando neste compartimento fechado.
[00059] Antes todavia, o cunho 20 será retraído de uma forma que a seguir será descrita com relação às figuras 3 e 4. A permanência do filme 18 na formação do vácuo, ou seja, no composto de fibras semiacabado 10 (e não no cunho 20) pode ser assegurado por uma maneira simples, pelo fato de que já na situação de acordo com a figura 2, é ativada a sujeição de subpressão da formação do vácuo, de maneira que o filme 18 é retido pela subpressão no composto de fibras semiacabado, ou seja, é comprimido pela pressão atmosférica maior que reina no lado externo do filme 18.
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20/23 [00060] A figura 3 apresenta um terceiro estágio, no qual as duas regiões laterais externas do cunho 20 foram removidas por um deslocamento de rolamento correspondente (comparar setas na figura 2) da formação de vácuo, formada na ferramenta 18 e depois que iniciarse um deslocamento vertical do cunho 20 em direção ascendente (comparar seta na figura 3), a fim também de suspender novamente a região central do cunho da formação do vácuo.
[00061] Finalmente a figura 4 apresenta um quarto estágio, no qual o cunho 20 está totalmente removido da ferramenta 16 com a formação do vácuo ali produzido.
[00062] Todos os deslocamentos do cunho 20, ou seja, movimentações de curvaturas de diferentes regiões de cunho, descritos com relação às figuras de 1 a 4, podem ser realizadas ou de forma manual ou pelo menos parcialmente automatizadas. Para uma aplicação automatizada do filme 18 através do cunho 20, o cunho 20, por exemplo, pode estar unido com o seu lado dorsal (nas figuras de 1 até 4) com órgãos de manipulação adequados de um robô.
[00063] A utilização do cunho 20 na forma descrita possibilita vantajosamente uma aplicação praticamente isenta de dobras do filme 18 e um elevado grau de reprodutibilidade no caso de uma produção em série de componentes de compostos de fibras.
[00064] Outra vantagem da invenção, ou seja, do cunho 20 reside em que a conformação flexível do cunho também implica em um peso menor, relativamente para o cunho (por exemplo, no caso de um cunho produzido pelo menos parcialmente de um plástico de espuma). Em uma modalidade preferida, o cunho possui, por exemplo, um peso superficial inferior a 100 kg/m2, especialmente, inferior a 60 kg/m2.
[00065] No exemplo de execução apresentado, a vedação do filme 18 contra a face de formação da ferramenta 16 se verifica pela vedação 24, antes aplicada no filme 18 (por exemplo, um perfil de borracha
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21/23 ou uma fita adesiva de dupla face). Da mesma maneira, uma vedação desta natureza já poderia ser feita no início da transferência do filme para a superfície de moldagem da ferramenta 16, já apresentada nas figuras de 1 a 4. Eventualmente pode, todavia, também ser dispensada uma vedação deste tipo caso, por exemplo, a borda revolvente do filme 18 já ofereça um efeito vedante suficiente pela sujeição com subpressão.
[00066] Após a formação concluída do vácuo e remoção, ou seja, desenforme do cunho 20 (figura 4) no exemplo de execução descrito, segue-se uma têmpera térmica do composto de fibras semi-acabado 10, seja com a formação do vácuo existente na atmosfera ambiente, ou após o posicionamento desta formação de vácuo no interior de uma autoclave. No exemplo apresentado, fica curado no caso o Prepreg 12 em formato de concha, realizando-se depois uma conexão íntima com os componentes do perfil de reforço 14 (já curados). O encosto pleno do filme 18 no composto de fibras semi-acabado 10 produz uma sujeição de pressão muito uniforme e reprodutível, o que novamente resulta em uma qualidade elevada permanente do componente de construção do composto de fibras, assim formado.
[00067] No exemplo apresentado, o processamento resulta na criação de um componente de fuselagem de uma aeronave com vigas integradas.
[00068] Compreende-se que a construção concreta do composto de fibras semi-acabado empregado no contexto da invenção desempenha um papel subordinado. As vantagens obtidas com a invenção resultam também para composto de fibras semi-acabado de constituição diferente, ou seja, de composição diferente.
[00069] Em seguida, serão ainda explicitadas algumas especificidades vantajosas que estão previstas no exemplo de execução descrito.
[00070] Uma especificidade existe, por exemplo, no fato de que a
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22/23 superfície de cunho 22 é conformada em adequação à superfície não plana do composto de fibras semi-acabado 10. Desta maneira, na compressão do cunho 20, o filme 18 será comprimido de forma especialmente uniforme contra a superfície do composto de fibras semiacabado.
[00071] Outra especificidade reside no fato de que o filme 18, retido na superfície de cunho 22, está deformado já em adequação à conformação da superfície de cunho 22 (e correspondentemente em adequação à forma da superfície não plana do subproduto do composto de fibras 10), ainda antes de o cunho 20 passar a se apoiar na superfície do composto de fibras semi-acabado 10. No exemplo de execução representado, esta deformação do filme 18 foi produzida por um alongamento de deformação plástica do material do filme, no qual um alongamento irreversível dos filmes nas regiões aprofundadas da superfície do cunho 22 é de aproximadamente 100%.
[00072] Divergindo desta conformação, o alongamento do filme, todavia, também poderia se produzir apenas até um limite de alongamento elástico, no qual ainda não permanece nenhum alongamento, ou em todo caso um alongamento reduzido irreversível no material do filme.
[00073] Embora a deformação do filme 18 possa ser realizado ainda antes de sua aplicação no composto de fibras semi-acabado 10, de maneira variável, então existe outra especificidade do exemplo de execução mostrado no fato de que a deformação do filme é realizada com o auxílio do cunho 20, o que em seguida ainda será explicitado com base nas figuras 5 e 6.
[00074] A figura 5 apresenta um apoio 30, no qual seguidamente, o cunho 20 e o filme 18, conforme mostrado são posicionados. A superfície de posicionamento do apoio 30 possui, no caso, uma forma convexa de tal forma que o cunho 20, ali depositado com o seu lado dor
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23/23 sal, ocupa aquele formato (não deformado), no qual o cunho 20 posteriormente passa a ficar apoiado no composto de fibras semi-acabado 10 (ver figura 4).
[00075] No interior do cunho 20 encontra-se uma disposição 32 de passagens de vácuo que podem ser sujeitas por subpressão. Conforme representado, este conjunto de canais 32 possui emboques nas regiões das indentações da superfície de cunho 22. Para sujeitar o filme 18, aplicado na superfície do cunho 22, na direção da superfície do cunho 22, realizando, portanto, a deformação plástica em adequação a esta superfície do cunho 22, passagens de vácuo serão acopladas, através de uma mangueira 34 de vácuo flexível em uma bomba de vácuo e sendo assim feita a evacuação.
[00076] A sujeição com subpressão através da mangueira de vácuo 34 produz a deformação mencionada do filme 18. Este estado, no qual o filme 18 se ajusta muito estreitamente na superfície do cunho 22, está mostrado na figura 6. Para evitar seguramente um deslizamento do filme 18, ou seja, especialmente de suas regiões marginais, recomenda-se uma fixação do filme 18, pelo menos na sua borda. No exemplo apresentado, isto é concretizado por uma colagem 36 separável. Também pode se ver na figura 6 a aplicação da vedação 24.
[00077] Partindo do estado, de acordo com a figura 6, o cunho 20, juntamente com o filme 18 ali retido e deformado (de modo irreversível ou reversível), será empregado para as etapas processuais acima já mencionadas de acordo com as figuras de 1 a 4. Convenientemente, a sujeição por subpressão do cunho 20 no caso será preservada até que o cunho 20 esteja aplicado em toda a sua extensão, no composto de fibras semi-acabado 10, estando ativada a sujeição por subpressão da formação de vácuo, a fim de manter preso o filme no composto de fibras semi-acabado 10.

Claims (13)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para produzir uma formação de vácuo e para processar um composto de fibras semi-acabado (10) em um componente de composto de fibras curado possuindo uma superfície não plana, o método compreendendo os seguintes passos posicionamento do composto de fibras semi-acabado (10) em uma superfície de moldagem de uma ferramenta (16), de maneira que a superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10) esteja afastada em relação à superfície de moldagem;
    aplicação liberável de um filme (18) estanque ao ar a uma superfície de cunho (22); e recobrimento da superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10) pela aplicação do filme (18) por meio do cunho (20) e pela vedação do filme (18) em relação à superfície de moldagem da ferramenta (16); e caracterizado pelo fato de que compreende ainda liberar o filme (18) do cunho (22) de modo que o filme (18) seja retido na superfície de moldagem e retrair o cunho (20) antes do processamento do composto de fibras semi-acabado (10) no componente de composto de fibras curado.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de fibras semi-acabado (10) é processado, cuja superfície não plana é geralmente curvada e possui indentações ou saliências locais.
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o composto de fibras semi-acabado (10) é processado e o composto de fibras semi-acabado (10) inclui pelo menos um componente (12) em forma de uma concha e pelo menos de um componente de perfil de reforço (14).
  4. 4. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado
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    2/3 pelo fato de que a superfície de cunho (22) tem um formato adaptado à superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10).
  5. 5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o cunho (20) é provido com um mecanismo (32, 34) que deforma o filme (18) ali retido, em adaptação ao formato da superfície de cunho (22) e a deformação é realizada antes ou durante o recobrimento da superfície não plana do composto de fibras semiacabado (10).
  6. 6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a deformação do filme (18) é alcançada por um alongamento que deforma plasticamente o material do filme.
  7. 7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que um alongamento irreversível do filme (18) é, pelo menos em determinadas regiões, pelo menos 10%.
  8. 8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o alongamento irreversível do filme (18) é, pelo menos em determinadas regiões, pelo menos 50%.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o mecanismo para a deformação do filme (18) compreende pelo menos uma passagem de vácuo (32) que desemboca na superfície de cunho (22), e a deformação do filme (18) é alcançada por uma aplicação de subpressão à passagem de vácuo (32).
  10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a superfície de cunho (22) possui um formato corrugado que é uma imagem espelhada de um formato corrugado da superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10) e a aplicação liberável do filme (18) à superfície de cunho (22) envolve deformar o filme (18) nas corrugações da superfície de cunho (22).
  11. 11. Processo de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a deformação do filme (11) nas corrugações da
    Petição 870190113019, de 05/11/2019, pág. 28/35
    3/3 superfície de cunho (22) ocorre antes de o cunho (20) ser avançado em direção ao composto de fibras semi-acabado (10).
  12. 12. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filme (18) é deformado em um formato correspondente à superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10) antes de o cunho (20) repousar contra a superfície não plana do composto de fibras semi-acabado (10).
  13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o filme (18) é retido na superfície de moldagem pela aplicação de subpressão pela formação de vácuo.
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