ES2257647T3

ES2257647T3 - Procedimiento para la fabricacion de una pieza monolitica termoestructural compuesta de doble pared y pieza obtenida por dicho procedimiento.

Info

Publication number: ES2257647T3
Application number: ES03290447T
Authority: ES
Inventors: Thierry Salmon; Georges Cahuzac; Marc Bouchez; Francois Falempin
Original assignee: EADS Space Transportation SA; MBDA France SAS
Current assignee: EADS Space Transportation SA; MBDA France SAS
Priority date: 2002-03-04
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2006-08-01
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: US20040128946A1; RU2253570C2; DE60303348T2; US7503149B2; EP1342552B1; FR2836690A1; ATE316457T1; WO2003074260A1; EP1342552A1; FR2836690B1; DE60303348D1; JP4264358B2; JP2005518962A; AU2003238143A1; UA74263C2; RU2003135211A

Abstract

Procedimiento para la realización de una pieza monolítica compuesta fibras/matriz termoestructural (20) que comprende dos capas de material compuesto (21, 22) separadas entre sí y unidas entre sí por una pluralidad de tirantes filiformes de material compuesto (23), procedimiento según el cual: a) se forma una estructura sandwich flexible (4) que comprende un ánima flexible intermedia (1), realizada en un material apto para ser penetrado por una aguja e impermeable a la resina que debe generar dicha matriz, y dos armaduras fibrosas flexibles externas (2, 3), respectivamente dispuestas sobre las caras externas opuestas (1A, 1B) de dicha ánima flexible (1); b) se ensamblan por costura dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1) de esta estructura sandwich (4), por medio de un hilo (5, 26) que forma puntos de costura que comportan porciones de hilo (8, 9) que atraviesan dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1); c) se impregna dicha estructura sandwich (4) con dicha resina en estado viscoso; d) se procede al endurecimiento de dicha resina que impregna dicha estructura sandwich (4); y e) se elimina dicha ánima (1), caracterizado: - porque dicho hilo de costura (5, 26) está constituido por una mecha que comporta una pluralidad de filamentos (12) no unidos entre sí; - porque, después de la operación de costura especificada en b), dichas porciones de hilo (8, 9) que atraviesan dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1) presentan, en esta última, unos canales longitudinales (13) dispuestos entre dichos filamentos (12) y que se extienden desde una de dichas armaduras fibrosas a la otra; y - porque la operación de impregnación especificada en c) se realiza de modo que dicha resina endurecible sea llevada a penetrar en dichos canales longitudinales (13) de dichas porciones de hilo pasantes (8, 9) para formar, en el emplazamiento de cada uno de éstos, un puente de resina en contacto por sus extremidades opuestas con la resina que impregna dichas armaduras fibrosasflexibles (2, 3).

Description

Procedimiento para la fabricación de una pieza monolítica termoestructural compuesta de doble pared y pieza obtenida por dicho procedimiento.

La presente invención se refiere a una pieza monolítica compuesta de fibras/matriz termoestructural que comprende dos capas de material compuesto separadas la una de la otra y unidas entre sí por una pluralidad de tirantes filiformes de material compuesto, siendo dicha pieza capaz de resistir elevadas presiones internas y/o externas.

Dicha pieza compuesta monolítica, por ejemplo destinada a formar paneles que puedan transportar un fluido, estructuras de blindaje antibalístico, protecciones térmicas, soportes de dispositivos ópticos espaciales o cúpulas refractarias para radares de alta resolución, etc., está descrita en la patente FR-A-2 749 327. En esta patente, la estructura fibrosa de la pieza compuesta monolítica se obtiene por tricotaje, correspondiendo las partes de dicha estructura fibrosa a dichas capas que están formadas de hileras de puntos tricotadas, mientras que la parte de dicha estructura fibrosa que corresponde a dichos tirantes está constituida por hilos de tricotaje oblicuos que unen puntos de una de las capas a puntos de la otra de dichas capas.

Así, esta estructura fibrosa se presenta bajo la forma de dos paneles constituidos por puntos, separados el uno del otro y unidos el uno al otro por una pluralidad de hilos de unión oblicuos. Se observará que esta disposición es particularmente favorable para la impregnación con resina destinada a formar la matriz de la pieza compuesta, ya que dichos hilos de unión entre los dos paneles están sueltos y directamente accesibles para la resina. Sin embargo, en dicha estructura, los dos paneles pueden moverse uno en relación con el otro debido a la flexibilidad de dichos hilos de unión, lo que provoca dificultades referentes a la disposición de dicha estructura en el molde de impregnación y para que se respeten las dimensiones deseadas para la pieza compuesta monolítica.

Además, debe observarse que esta pieza compuesta monolítica conocida presenta propiedades mecánicas limitadas, ya que, en dichas capas, las fibras de elevada resistencia mecánica que constituyen la estructura forman bucles y por lo tanto no pueden trabajar ni en tracción, ni en compresión y ni tan siquiera en flexión, y este es el motivo de que se utilicen ventajosamente en los materiales compuestos. Asimismo, los hilos de unión oblicuos no pueden asegurar una resistencia óptima al aplastamiento y al hinchado de esta pieza compuesta conocida.

Por otra parte, se menciona una pieza compuesta monolítica con doble pared y tirantes filiformes, de modo accesorio, en la patente FR-A-2 718 670 la cual, principalmente, describe una pieza compuesta obtenida del siguiente modo de conformidad con el preámbulo de la reivindicación 1:

-: en cada una de las caras opuestas de una ánima flexible, realizada en un material apto para ser penetrado por una aguja, se aplica una armadura fibrosa flexible para cada una de dichas capas;

-: son ensambladas dichas armaduras fibrosas y dicha ánima, cosiéndolas a máquina por medio de un hilo que forma unos puntos de costura oblicuos que comportan unas porciones de hilo que atraviesan dichas armaduras fibrosas y dicha ánima;

-: se impregna dicha estructura sándwich con resina, que está destinada a generar dicha matriz y que se encuentra entonces en estado viscoso; y

-: se procede al endurecimiento de dicha resina que impregna dichas armaduras fibrosas.

Esta patente anterior menciona además que dicha ánima puede estar, por una parte, realizada en un material impermeable a dicha resina y, por otra parte, eliminada tras la operación de endurecimiento de la resina, lo que permitiría obtener dicha pieza compuesta monolítica.

Sin embargo, no se aporta ninguna indicación en la patente FR-A-2 718 670 a propósito de la transformación de dichas porciones de hilo pasantes en forma de tirantes compuestos filiformes. Pero ocurre que la impregnación de dichas porciones de hilos pasantes no puede producirse durante la impregnación de dichas armaduras fibrosas ya que, entonces, dichas porciones de hilo pasantes están aisladas de la resina de impregnación por dicha ánima flexible, en la cual están incorporados. Para admitir que dichas porciones de hilo pasantes puedan ser impregnadas de resina para transformarse en tirantes rígidos compuestos, hay que suponer por lo tanto que:

-: se realiza ya sea una nueva impregnación con resina y un nuevo endurecimiento de ésta, tras la eliminación de; dicha ánima

-: o bien el hilo de coser a máquina es previamente impregnado con resina.

En el primer caso, la impregnación y el endurecimiento suplementarios deben hacerse mientras las porciones de hilo pasantes son todavía flexibles, lo que -como se menciona más arriba a propósito de la patente FR-A-2 749 327- conlleva unas dificultades de posicionamiento de una capa en relación con la otra y defectos para la pieza
monolítica.

En el segundo caso, la resina que impregna el hilo de coser a máquina previamente impregnado ensucia rápidamente la máquina de coser, hasta impedir su funcionamiento.

Además, en la estructura de este último documento, como dichos puntos de costura son oblicuos en relación con las armaduras fibrosas, dicha estructura presenta una resistencia al aplastamiento y al hinchado que no es óptima, al igual que la estructura de la patente FR-A-2 749 327.

La presente invención tiene por objeto remediar estos inconvenientes. Permite realizar dicha pieza monolítica termoestructural, sin operaciones suplementarias de impregnación y de endurecimiento y sin impregnación previa del hilo de coser a máquina, permitiendo al mismo tiempo un posicionamiento de precisión de la estructura fibrosa en el molde de impregnación y una utilización óptima de las propiedades mecánicas de las fibras que constituyen dichas capas.

Con este fin, según la invención, el procedimiento para la realización de una pieza monolítica compuesta fibras/matriz termoestructural que comporta dos capas de material compuesto separadas la una de la otra y unidas la una a la otra por una pluralidad de tirantes filiformes de material compuesto, procedimiento según el cual:

a): se forma una estructura sándwich flexible que comporta una ánima flexible intermedia, realizada en un material apto para ser penetrado por una aguja e impermeable a la resina que debe generar dicha matriz, y dos armaduras fibrosas flexibles externas, respectivamente dispuestas en caras externas opuestas de dicha ánima flexible;

b): se ensamblan por cosido a máquina dichas armaduras fibrosas y dicha ánima de dicha estructura sándwich, por medio de un hilo que forma unos puntos de costura que comportan porciones de hilo que atraviesan dichas armaduras fibrosas y dicha ánima;

c): se impregna dicha estructura sándwich con dicha resina, en estado viscoso;

d): se procede al endurecimiento de dicha resina que impregna dicha estructura sándwich; y

e): se elimina dicha ánima,

es notable:

-: porque dicho hilo de coser a máquina está constituido por una mecha que comporta una pluralidad de filamentos no unidos entre sí;

-: porque, tras la operación de cosido a máquina especificada en b), dichas porciones de hilo que atraviesan dichas armaduras fibrosas y dicha ánima presentan, en esta última, unos canales longitudinales dispuestos entre dichos filamentos y que se extienden de una de dichas armaduras fibrosas a la otra; y

-: porque la operación de impregnación especificada en c) está realizada de modo que dicha resina endurecible sea llevada a penetrar en dichos canales longitudinales de dichas porciones de hilo pasantes para formar, en el emplazamiento de cada uno de éstos, un puente de resina en contacto por sus extremidades opuestas con la resina que impregna dichas armaduras fibrosas flexibles.

Así, gracias a la presente invención, dichas porciones de hilo pasantes son impregnadas con resina, con ocasión de la impregnación de las armaduras fibrosas de dichas capas y asimismo, son endurecidas durante el endurecimiento de dichas armaduras fibrosas, con anterioridad a la eliminación de dicha ánima, de modo que se transformen en tirantes filiformes de material compuesto dispuestos entre dichas capas compuestas.

Para obtener dicho resultado, se puede actuar sobre varios parámetros, de preferencia combinados, tales como, por ejemplo:

-: el diámetro de la aguja de coser, pasando dicho hilo a través de dichas armaduras fibrosas y dicha ánima;

-: la naturaleza del material que constituye dicha ánima;

-: la viscosidad de la resina de impregnación;

-: las condiciones de la impregnación; etc.

Se han obtenido excelentes resultados eligiendo una aguja adaptada al número de filamentos del hilo de coser y realizando dicha ánima en una espuma de un material sintético, de preferencia un poliestireno, que presente una densidad comprendida entre 0,04 y 0,1 y, de preferencia, entre 0,05 y 0,07. Se han obtenido así, tras la impregnación y endurecimiento de dicha estructura sándwich, unos tirantes filiformes que presentan un porcentaje de fibras comprendido entre un 30% y un 90% y, de preferencia, entre un 30% y un 50%.

Dicha operación de impregnación está realizada de preferencia en depresión -eventualmente en vacío- y, en función del valor de esta depresión, de la sección de dichos canales longitudinales y de la longitud de dichas porciones de hilo pasantes, se adapta experimentalmente la viscosidad de dicha resina de impregnación, por ejemplo por dilución, para que ésta penetre en toda la longitud de dichas porciones de hilo pasantes.

Dicho ensamblaje de la estructura sándwich puede ser obtenido cosiendo con o sin anudado. En el primer caso (cosido con anudado), las extremidades de dichas porciones de hilo pasantes están sólidamente anclados en dichas armaduras fibrosas por los puentes que unen dos de dichas porciones consecutivas. En el segundo (cosido sin anudado), hay formación, por un lado de dicha estructura sándwich, de bucles que sobresalen, de modo que por este lado el anclaje de las extremidades de las porciones de hilo pasantes a la armadura correspondiente resulte del aplastamiento de dichos bucles, mientras que en el otro lado de dicha estructura sándwich, las extremidades de las porciones de hilo pasantes están ancladas en la armadura fibrosa correspondiente por puentes que unen dos porciones consecutivas.

El hilo de coser y las armaduras fibrosas pueden ser de carbono o análogas, mientras que dicha resina es apta para generar carbono. Particularmente en este caso, es ventajoso que, tras dicha operación de endurecimiento de la resina, se procede a una elevación de temperatura de dicha estructura sándwich con el fin de obtener la pirólisis de dicha resina, que forma entonces la matriz de carbono de dicha pieza compuesta, y que la eliminación de dicha ánima resulta de esta elevación de temperatura. Esta resina puede ser de tipo fenólico.

Se observará que, gracias a la realización de dicha estructura sándwich por costura, es posible conferir a cada una de dichas armaduras cualquier organización fibrosa mejor adaptada para la utilización prevista para la pieza monolítica compuesta y para posicionar, con precisión y de un solo bloque, la estructura fibrosa en un molde para la impregnación con la resina. Además, dichas porciones de hilo pasantes son de preferencia ortogonales a dichas armaduras fibrosas, de modo que los tirantes sean ortogonales a dichas capas y comuniquen a la pieza compuesta una resistencia máxima al aplastamiento y al hinchado.

Se observará que la patente DE-U-9110061 describe un material plástico sándwich laminar, particularmente para la construcción de barcos, que está perfeccionado para reforzar su ánima intermedia y para mejorar su resistencia a la exfoliación, estando unos filamentos cosidos solamente en dicha ánima y estando unos revestimientos superficiales pegados a ésta.

Las figuras del dibujo adjunto harán comprender como puede realizarse la invención. En estas figuras, referencias idénticas designan elementos semejantes.

Las figuras 1A a 1E ilustran esquemáticamente cinco etapas del procedimiento según la presente invención.

La figura 2 es una sección transversal parcial, ampliada y esquemática, del hilo de coser utilizado en el procedimiento de la invención.

La figura 3 muestra, en sección esquemática, un modo de realización de la pieza monolítica según la presente invención.

Las figuras 4A a 4C ilustran esquemáticamente tres etapas de una variante de puesta en práctica del procedimiento según la presente invención.

Las figuras 5A y 5B ilustran esquemáticamente otra variante de la invención.

Las figuras 6A y 6B ilustran esquemáticamente todavía otra variante de la invención.

Para mayor claridad, en las figuras 1C a 1E, 3, 4A a 4C, 5B y 6B, las dos porciones de hilo de cada punto de costura son representadas muy separadas la una de la otra, pero huelga decir que, en realidad, están muy cerca la una de la otra.

En la figura 1A, se ha representado en sección esquematizada en explosión una ánima flexible 1 y dos armaduras fibrosas flexibles 2 y 3.

El ánima flexible 1, que está representada en forma de una placa, puede en realidad presentar cualquier forma que comporte dos caras opuestas 1A y 1B, como por ejemplo una forma cilíndrica, cónica o prismática. Está realizada en un material apto para ser penetrado por una aguja, tal como por ejemplo una espuma de poliuretano, de polipropileno o, de preferencia, de poliestireno, que presenta una densidad comprendida entre 0,04 y 0,1, de preferencia entre 0,05 y 0,07. Además, este material es impermeable a la resina que será utilizada a continuación para la impregnación de las armaduras fibrosas flexibles 2 y 3.

Cada una de las armaduras fibrosas flexibles 2 y 3 presenta una estructura fibrosa, que puede ser realizada de cualquier manera conocida, pero que es de preferencia de los tipos descritos en las patentes US-A-5 390 707, US-A-5 759 321 ó FR-A-2 753 993. Dichas armaduras 2 y 3 se presentan cada una bajo la forma de una capa realizada a base de fibras de carbono o de SiC o también con cualquier otro material apto para formar fibras de elevada resistencia. Estas armaduras pueden presentar unos espesores diferentes.

Como se ilustra en la figura 1B, las armaduras flexibles 2 y 3 están respectivamente dispuestas en caras externas opuestas 1A y 1B del ánima flexible 1, de modo que se obtenga una estructura sándwich flexible 4. Se observará que, como se sugiere por la figura 1A, las armaduras fibrosas flexibles 2 y 3 pueden realizarse independientemente del ánima flexible 1, para ser a continuación apoyadas en las caras 1A y 1B de ésta. Por el contrario, dichas armaduras 2 y 3 pueden igualmente formarse directamente en dichas caras 1A y 1B del ánima 1.

Los elementos 1, 2 y 3 de la estructura sándwich 4 son ensamblados los unos a los otros por costura con anudado por medio de un hilo de aguja 5 y de un hilo de lanzadera 6 (ver la figura 1C). El hilo de aguja 5 forma una pluralidad de filas de puntos de costura, paralelos y/o cruzados no representados. Cada punto de costura 7 comporta dos porciones de hilo 8 y 9, que atraviesan las armaduras 2 y 3 y el ánima 1, y un puente 10 que une dichas porciones de hilo 8 y 9, y está unido al punto 7 anterior y al punto 7 siguiente por puentes 11, en los cuales pasa dicho hilo de lanzadera 6.

Como se ha representado en las figuras, es ventajoso que las armaduras 2 y 3 sean paralelas entre sí y que las porciones de hilo pasantes 8 y 9 sean ortogonales a dichas armaduras.

Al menos el hilo de aguja 5, pero de preferencia igualmente el hilo de lanzadera 6, está constituido por una mecha que comporta una pluralidad de filamentos 12 no unidos entre sí que, incluso cuando son presionados transversalmente los unos contra los otros, disponen entre ellos unos vacíos longitudinales, de modo que cada porción de hilo pasante 8, 9 comporte una pluralidad de canales 13, de sección reducida, entre los filamentos 12 que lo componen (ver la figura 2). Huelga decir que, cuando dicho hilo de aguja 5 no es presionado transversalmente, los canales 13 pueden presentar secciones mayores que las ilustradas en la figura 2. Cada filamento 12 puede ser de carbono, SiC o de cualquier otro material apto para formar fibras muy resistentes.

Después de la costura con el hilo de aguja 5, dichas armaduras 2 y 3 están entonces unidas entre sí por canales 13.

En un ejemplo de puesta en práctica ventajosa, para realizar la costura ilustrada por la figura 1C, se utiliza una aguja (no representada) que tiene un diámetro del orden de 2 mm y un hilo de aguja 5 constituido por al menos 6 000 pero de preferencia 12 000 filamentos 12 de carbono, que tenga cada uno un diámetro del orden de 5 micrómetros.

Se observará que, en esta fase del procedimiento, la estructura sándwich 4 ensamblada por los hilos 5 y 6 es flexible y puede eventualmente sufrir modificaciones de forma.

Después de la costura, la estructura sándwich 4 es impregnada con una resina endurecible, relativamente poco viscosa y eventualmente diluida, por ejemplo con alcohol. Dicha resina puede ser fenólica, epoxi, cianato-ester, etc. La impregnación se realiza de preferencia en depresión, de modo que dicha resina penetre, no solamente en las armaduras fibrosas 2 y 3, sino también en los canales longitudinales 13 de los hilos 5 y 6.

En un ejemplo de puesta en práctica del procedimiento según la presente invención, se utiliza una resina fenólica tal como las conocidas comercialmente bajo las denominaciones RA 101 (fabricada por la sociedad RHONE POULENC) o FRD J2027 (fabricada por la sociedad BORDEN). Se diluye esta resina en etanol, por ejemplo en una proporción de 25% de resina y de 75% de etanol para ajustar la viscosidad de la misma. Eventualmente, se ajusta igualmente la tensión superficial de la resina diluida por adición de productos tensioactivos (un tanto por ciento del peso), con el fin de que ésta moje convenientemente las fibras de las armaduras fibrosas 2 y 3 y los hilos de costura 5 y 6. Dicho ajuste de la tensión superficial es particularmente indispensable cuando dichas fibras e hilos son de sílice, por ejemplo. Sin embargo, si como ocurre en los ejemplos mencionados anteriormente, estas fibras e hilos son a base de carbono, no resulta prácticamente necesaria dicha adición de productos tensioactivos, ya que la tensión superficial del carbono es muy reducida.

Se dispone entonces esta resina diluida en un recipiente apto para ser obturado de modo estanco y la estructura sándwich 4 es sumergida en la resina diluida. Después cerrar el recipiente, éste es puesto bajo un vacío de unos cientos de milibares absolutos (300 mb por ejemplo), durante aproximadamente 1 hora, con el fin de obtener una impregnación satisfactoria de dichas fibras e hilos con la resina diluida.

En el curso de esta operación de impregnación, el ánima 1 no se impregna ya que es impermeable a la resina. La resina impregnada es endurecida a continuación, por ejemplo elevando la temperatura, por ejemplo a 120ºC durante 4 horas, con la eventual puesta bajo presión (algunos bares). Las armaduras flexibles 2 y 3 se transforman así en capas rígidas 14 y 15, respectivamente y las porciones de hilo pasantes 8 y 9 se transforman en tirantes rígidos filiformes 16 (ver la figura 1D). Estos tirantes 16 están firmemente anclados a sus extremidades en las capas rígidas 14 y 15, gracias a los anclajes rígidos 17 y 18, formados por los puentes 10 y 11 endurecidos. Al final del endurecimiento de la resina de impregnación, la estructura sándwich flexible 4 se ha transformado por lo tanto en una estructura rígida 19, en la cual los tirantes rígidos filiformes 16 son ortogonales a dichas capas rígidas 14 y 15. Estos tirantes 16 presentan entonces un porcentaje de fibra comprendido entre un 30% y un 90% y, de preferencia, entre un 30% y un
50%.

Para formar la matriz carbono de la estructura sándwich rígida 19, se somete esta última a una pirólisis a elevada temperatura, por ejemplo 900ºC, lo que estabiliza la geometría de esta estructura sándwich y elimina el ánima 1. Eventualmente, esta estructura 19 puede ser densificada y tratada de manera conocida para que su matriz se vuelva del tipo cerámica. Se obtiene entonces la pieza monolítica compuesta 20 de la figura 1E que comporta dos capas 21 y 22 de material compuesto (procedentes de las capas 14 y 15) separadas entre sí y unidas entre sí por una pluralidad de tirantes filiformes 23 de material compuesto (procedentes de los tirantes 16), ortogonales a dichas capas 21 y 22.

Incluso después de la densificación por las técnicas conocidas de las capas 14 y 15, las capas 21 y 22 conservan cierta porosidad, que puede ser molesta para algunas aplicaciones de la pieza 20. Resulta entonces posible recubrir la cara externa de al menos una de las capas 21 ó 22 con un revestimiento 24, por ejemplo en un producto de estanqueidad del tipo "gel coat" (ver figura 3).

En la variante de realización del procedimiento según la presente invención, representada en las figuras 4A, 4B y 4C, la estructura sándwich flexible 4 está dispuesta en un soporte de espuma 25 y ensamblada, por costura sin anudado, por medio de un solo hilo de aguja 26, semejante al hilo 5, sin la ayuda de un hilo de lanzadera. El hilo de aguja 26 que forma las porciones pasantes 8 y 9 y los puentes 10 como anteriormente, es llevado a formar bucles 27 en el soporte 25 (figura 4A) en el emplazamiento de los puentes 11.

Tras la eliminación del soporte 25 (figura 4B), los bucles 27 son rebatidos y presionados contra la estructura sándwich flexible 4 formando montículos 28. Tras la impregnación y endurecimiento de la resina (figura 4C), estos montículos 28 se transforman en cabezas rígidas 29, aptas para sustituir los anclajes rígidos 18 de la figura 1D.

En la variante de realización de las figuras 5A y 5B, unas placas 30, elegidas por sus propiedades físicas y/o mecánicas (estanqueidad, reflectividad del calor, etc.), son intercaladas en el curso de la formación de la estructura sándwich 4, entre el ánima 1 y dichas armaduras fibrosas 2, 3 respectivamente. A continuación, las placas 30 son solidarizadas con la estructura sándwich 4, con ocasión del ensamblaje por costura de los elementos 1, 2 y 3 (figura 5A). Tras la impregnación, endurecimiento, pirólisis y densificación, se obtiene la pieza compuesta 20 de la figura 5B en la cual las placas finas 30 son aplicadas interiormente contra dichas capas 21 y 22 y son atravesadas por dichos tirantes 23.

La variante de realización 20 mostrada por las figuras 6A y 6B comporta una placa fina 31, igualmente elegida por sus propiedades físicas y/o mecánicas, dispuesta entre las capas 21 y 22 y atravesada y mantenida por los tirantes 23. Para obtener dicha estructura (ver la figura 6A), se forma el ánima 1 con dos capas 1.1 y 1.2 superpuestas y se intercala dicha placa fina 31 entre estas últimas. A continuación, dicha placa fina 31 es solidarizada con el conjunto con ocasión del ensamblaje por costura de la estructura sándwich 1.1, 1.2, 2 y 3 a continuación, como anteriormente, se procede a la impregnación, endurecimiento, pirólisis y densificación de esta estructura sándwich.

Aunque en las figuras 1C a 1E, 3, 5B y 6B, se han representado puntos de costura 7 con anudado particularmente sencillos, huelga decir que dichos puntos pueden ser más complejos, como por ejemplo el punto de cadeneta.

Claims

1. Procedimiento para la realización de una pieza monolítica compuesta fibras/matriz termoestructural (20) que comprende dos capas de material compuesto (21, 22) separadas entre sí y unidas entre sí por una pluralidad de tirantes filiformes de material compuesto (23), procedimiento según el cual:

a): se forma una estructura sándwich flexible (4) que comprende un ánima flexible intermedia (1), realizada en un material apto para ser penetrado por una aguja e impermeable a la resina que debe generar dicha matriz, y dos armaduras fibrosas flexibles externas (2, 3), respectivamente dispuestas sobre las caras externas opuestas (1A, 1B) de dicha ánima flexible (1);

b): se ensamblan por costura dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1) de esta estructura sándwich (4), por medio de un hilo (5, 26) que forma puntos de costura que comportan porciones de hilo (8, 9) que atraviesan dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1);

c): se impregna dicha estructura sándwich (4) con dicha resina en estado viscoso;

d): se procede al endurecimiento de dicha resina que impregna dicha estructura sándwich (4); y

e): se elimina dicha ánima (1),

caracterizado:

-: porque dicho hilo de costura (5, 26) está constituido por una mecha que comporta una pluralidad de filamentos (12) no unidos entre sí;

-: porque, después de la operación de costura especificada en b), dichas porciones de hilo (8, 9) que atraviesan dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1) presentan, en esta última, unos canales longitudinales (13) dispuestos entre dichos filamentos (12) y que se extienden desde una de dichas armaduras fibrosas a la otra; y

-: porque la operación de impregnación especificada en c) se realiza de modo que dicha resina endurecible sea llevada a penetrar en dichos canales longitudinales (13) de dichas porciones de hilo pasantes (8, 9) para formar, en el emplazamiento de cada uno de éstos, un puente de resina en contacto por sus extremidades opuestas con la resina que impregna dichas armaduras fibrosas flexibles (2, 3).

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado porque dicha ánima (1) se realiza en una espuma de un material sintético que presenta una densidad comprendida entre 0,04 y 0,1.

3. Procedimiento según la reivindicación 2,

caracterizado porque dicha densidad está comprendida entre 0,05 y 0,07.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones 2 ó 3,

caracterizado porque dicho material sintético es un poliestireno.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4,

caracterizado porque, tras la impregnación y endurecimiento de dicha estructura sándwich (4), cada uno de los tirantes filiformes (16) que resultan de la impregnación y del endurecimiento de una de dichas porciones de hilo pasante (8, 9) presenta un porcentaje de fibra comprendido entre un 30% y un 90%.

6. Procedimiento según la reivindicación 5,

caracterizado porque dicho porcentaje de fibra está comprendido entre un 30% y un 50%.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado porque dicho ensamblaje se obtiene por costura con anudado, de modo que las extremidades de dichas porciones de hilo pasantes (8, 9) están ancladas a dichas armaduras fibrosas (2, 3) por unos puentes (10, 11) que unen dos de dichas porciones consecutivas.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 6,

caracterizado porque dicho ensamblaje se obtiene por costura sin anudado con la formación, en un lado de dicha estructura sándwich, de bucles que sobresalen, de modo que en este lado el anclaje de las extremidades de las porciones de hilo pasante (8, 9) a la armadura correspondiente (3) resulte del aplastamiento (28) de dichos bucles, mientras que en el otro lado de dicha estructura sándwich, las extremidades de las porciones de hilo pasantes (8, 9) son ancladas a la armadura fibrosa correspondiente (2) por puentes (10) que unen dos porciones consecutivas.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 8,

caracterizado porque, tras dicha operación de endurecimiento de la resina, se procede a una elevación de temperatura de dicha estructura sándwich (4) con el fin de obtener la pirólisis de dicha resina y la eliminación de dicha ánima (1).

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 9,

caracterizado porque, en el curso de la formación de la estructura sándwich flexible (4), se intercala al menos una placa fina (30) entre dicha ánima flexible intermedia (1) y al menos una de dichas armaduras fibrosas (2, 3) y porque dicha placa fina (30) está solidarizada con dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dicha ánima (1) con ocasión del ensamblaje por costura de estos últimos elementos.

11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10,

caracterizado porque dicha ánima flexible intermedia (1) está constituida por al menos dos capas (1.1 y 1.2) superpuestas, porque al menos una placa fina (31) está interpuesta entre dichas capas (1.1 y 1.2) superpuestas y porque dicha placa fina (31) está solidarizada con dichas armaduras fibrosas (2, 3) y dichas capas superpuestas de dicha ánima (1) con ocasión del ensamblaje por costura de estos últimos elementos.

12. Pieza monolítica compuesta de fibras/matriz termoestructural (20) que comporta dos capas de material compuesto al menos sensiblemente paralelas, (21, 22) separadas la una de la otra, y unidas entre sí por medios de unión, obtenida por la puesta en práctica del procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 11,

caracterizada porque dichas capas (21, 22) están unidas entre sí por una pluralidad de tirantes filiformes de material compuesto (23), siendo dichos tirantes (23) al menos sensiblemente ortogonales a dichas capas (21, 22).

13. Pieza monolítica compuesta fibras/matriz (20) según la reivindicación 12,

caracterizada porque se aplica exteriormente un revestimiento (24) al menos sobre una de dichas capas.