ES2268106T3 - Un utillaje de molde y un metodo para el moldeo por transferencia de resina. - Google Patents
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Abstract
Un utillaje de molde para su uso en las operaciones de moldeo por transferencia de resina, comprendiendo el utillaje una o más partes (8, 9) de definición de la forma, las cuales juntas definen la forma de un componente a fabricar dentro del utillaje, y un camino de entrada (11, 12) para permitir que la resina se inyecte en el utillaje de molde, en el que el utillaje de molde comprende además al menos una cavidad de purga (13, 19) y un miembro de cierre (10) desmontable, siendo capaz el miembro de cierre de cerrar la cavidad de purga y en la práctica, de cerrar sustancialmente la cavidad de purga para impedir que el fluido egrese de la cavidad de purga (1), caracterizado porque el miembro de cierre tiene una superficie plana exterior a fin de permitir al miembro ajustarse entre las partes de definición de forma del utillaje de molde y un plato de una prensa que ejerce una fuerza.
Description
Un utillaje de molde y un método para el moldeo
por transferencia de resina.
La presente invención se refiere a la
fabricación de estructuras compuestas y más particularmente al campo
del Moldeo por Transferencia de Resina (RTM).
Una forma tradicional de producir estructuras
compuestas implica fabricar un tejido de fibra de carbono, impregnar
éste con resina para hacer láminas de fibra de carbono, y extender
las láminas preimpregnadas de fibra de carbono sobre un utillaje de
molde antes de calentar el utillaje de molde y las láminas para
curar la resina y formar la estructura. En aplicaciones en las que
es vital que la estructura resultante deba tener un espesor
uniforme, el método tradicional de usar láminas de fibra de carbono
preimpregnadas no es suficientemente preciso. Para empezar, el
espesor de las láminas puede no ser uniforme y la resina puede no
fluir uniformemente durante el curado. Estos factores pueden
conducir a que la estructura quede fuera del límite de tolerancia
para artículos de tolerancia estrecha.
El Moldeo por Transferencia de Resina (RTM) se
está convirtiendo en un método preferido de fabricar estructuras
compuestas en las que se requieren tolerancias estrechas. En el RTM
no se usan láminas de fibra de carbono preimpregnadas. En su lugar,
se impregna o reviste con resina un tejido de fibra de carbono y se
extienden varias capas de tejido parcialmente impregnado o
revestido sobre un utillaje preformado antes de ser preformadas a
aproximadamente 100ºC en vacío para producir una estructura
preformada. Esta estructura preformada se coloca a continuación en
un utillaje de molde de RTM, el cual es un utillaje de molde
adecuado para el moldeo por inyección. Se aplica en primer lugar un
vacío para extraer el aire y a continuación se inyecta una resina
en el molde. El utillaje de molde es sometido simultáneamente al
calor para curar la resina, y a presión para asegurar que el
utillaje de molde permanece cerrado, con lo cual se permite a la
resina curarse para producir una estructura compuesta. A
continuación se abre el molde y se retira la estructura
compuesta.
Durante el proceso de inyección de la resina, se
realiza habitualmente una purga de resina para eliminar cualquier
bolsa de aire remanente a través de uno o más puntos de purga
abiertos. Es necesario que se elimine el aire, pues en caso
contrario partes de la estructura contendrán bolsas de aire en vez
de resina y serán más débiles de lo esperado. Los procesos actuales
de RTM tienen diversas desventajas, a saber: es difícil especificar
y controlar el proceso de purga de la resina, puesto que
habitualmente implica que los operarios observen burbujas en los
tubos de purga. Esto requiere juicio y experiencia de los operarios,
y especificaciones precisas de los fabricantes. Habitualmente se
requiere un equipo de control especial. Además, se desperdicia
resina durante el proceso de purga. En los casos en los que los
operarios no están seguros de si se han eliminado las bolsas de
aire o no, continuarán purgando la resina hasta que estén seguros de
que no queda cantidad significativa alguna de aire. De esta manera
se desperdicia una cantidad significativa de resina. También, debido
a la naturaleza en cierto modo subjetiva de establecer cuando se
han expulsado las bolsas de aire, cada componente puede tener
características ligeramente diferentes.
El documento
EP-A-294768 describe un proceso RTM
y un aparato que usa una cavidad de purga de acuerdo con el
preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5 respectivamente.
La presente invención pretende proporcionar un
utillaje de molde de RTM y un método de uso del mismo que elimina
la necesidad de especificar o controlar una operación de purga de
resina durante la inyección de resina, y que reduce la cantidad de
resina desaprovechada en el proceso de RTM. También se busca un
proceso de control mejorado y la repetibilidad del producto.
Según la presente invención en un aspecto de la
misma se proporciona un utillaje de molde para su uso en las
operaciones de moldeo por transferencia de resina, comprendiendo el
utillaje una o más partes que definen la forma, las cuales juntas
definen la forma de un componente a fabricar dentro del utillaje, y
un camino de entrada para permitir que se inyecte la resina en el
utillaje de molde, con lo cual el utillaje de molde comprende
además una cavidad de purga y un miembro de cierre desmontable,
siendo el miembro de cierre capaz de cerrar la cavidad de purga y,
en la práctica, de cerrar sustancialmente la cavidad de purga para
impedir que el fluido egrese de la cavidad de purga y tenga una
superficie exterior plana para permitir que el miembro se ajuste
entre las partes que definen la forma del utillaje de molde y un
plato de una prensa que ejerce una fuerza.
El miembro de cierre actúa como una parte
intermedia para proteger el utillaje de molde del plato y viceversa
durante el proceso de prensado.
Alternativamente, el miembro de cierre puede ser
un tope, el cual, en la práctica, se extiende por el interior de la
cavidad de purga y actúa para cerrar la cavidad de purga. Se puede
usar un tope en vez de una parte intermedia donde el utillaje de
molde tiene su propio sistema de calentamiento y fijación.
El utillaje de molde está preferiblemente
adaptado para dejar que el aire se purgue desde el mismo camino de
entrada a través del cual se inyecta la resina, antes de la
inyección de la resina. Esto significa que sólo se necesita
disponer un único camino de entrada/salida.
Un método de moldeo por transferencia de resina
comprende al menos las etapas de:
disponer un utillaje de molde que tiene al menos
una entrada de inyección de resina, al menos una cavidad de purga y
un miembro de cierre; siendo el miembro de cierre capaz de cerrar la
cavidad de purga y, en la práctica, cerrar de forma sustancial la
cavidad de purga para impedir que el fluido egrese de la cavidad de
purga;
colocar un componente preformado en el utillaje
de molde y cerrar la cavidad de purga;
aplicar un vacío a la entrada para retirar el
aire del utillaje de molde;
inyectar resina a través de una entrada en el
utillaje de molde, expulsando cualquier cantidad de aire remanente
a la cavidad de purga cerrada por la resi-
na;
na;
calentar el utillaje de molde para curar la
resina.
La resina se inyecta preferiblemente hasta que
el utillaje de molde no pueda admitir más resina. El vacío y la
inyección de resina se aplican preferiblemente a la misma entrada.
Preferiblemente no existen entradas o salidas abiertas distintas de
dicha entrada para inyectar la resina, de manera que la resina no
puede dejar el utillaje de molde una vez inyectada en el mismo.
Según la presente invención, en otro aspecto de
la misma, se proporciona un método de moldeo por transferencia de
resina que comprende las etapas de:
Disponer un utillaje de molde que tiene al menos
una entrada de inyección de resina, al menos una cavidad de purga y
un miembro de cierre; siendo el miembro de cierre capaz de cerrar la
cavidad de purga y, en la práctica, de cerrar de forma sustancial
la cavidad de purga para impedir el egreso de fluido de la cavidad
de purga;
Colocar un componente preformado en el utillaje
de molde;
Ejercer presión sobre el utillaje de molde por
medio de una prensa, actuando el plato de la prensa sobre el
miembro de cierre y transmitiendo presión a través del resto del
utillaje de molde, actuando el miembro de cierre para cerrar y
sellar la cavidad de purga;
Aplicar un vacío a la entrada para retirar el
aire del utillaje de molde;
Inyectar resina a través de una entrada en el
utillaje de molde, expulsando cualquier cantidad de aire remanente
a la cavidad de purga cerrada por la resina:
Calentar el utillaje de molde para curar la
resina.
A continuación de describirá la presente
invención a título de ejemplo sólo haciendo referencia a los
siguientes dibujos:
La Figura 1 muestra un corte transversal a
través de un utillaje de molde de RTM de la técnica anterior.
La Figura 2 muestra un corte transversal a
través de un utillaje de molde de RTM según la presente
invención.
La Figura 3 muestra un corte transversal a
través de un utillaje de molde de RTM adicional según la presente
invención.
Haciendo ahora referencia a la Figura 1, un
utillaje de molde 1 comprende una primera parte 2 de definición de
forma y una segunda parte 3 de definición de forma. En la práctica,
se coloca en el utillaje de molde un componente preformado 4 y se
coloca el utillaje de molde en una prensa de calentamiento. Se
aplica un vacío a la salida 6 para extraer el aire del utillaje de
molde. Siguiendo a esta operación, se inyecta la resina en la
entrada 5, hasta que el operario indica que la resina que abandona
el utillaje de molde por la salida 6 no contiene más burbujas de
aire. No se inyecta resina adicional entonces en el utillaje de
molde y a continuación se cura el componente por calentamiento en
la prensa.
La Figura 2 muestra un utillaje de molde que
tiene una primera parte 9 de definición de forma, una segunda parte
8 de definición de forma, y un miembro de cierre en la forma de una
parte intermedia 10. En la práctica, se coloca un componente
preformado 12 en el utillaje de molde y se coloca el utillaje de
molde en una prensa de calentamiento. La parte intermedia 10 se
coloca de tal manera que cierre la cavidad de purga 13. Cuando se
ejerce presión en la parte intermedia por la prensa, el cierre
hermético 14 que rodea la cavidad de purga 13 hace contacto con la
parte intermedia 10 e impide que escape líquido de la cavidad de
purga. Se aplica entonces un vacío a la entrada/salida 11, para
retirar el aire del utillaje de molde. Una vez se ha retirado la
mayoría del aire, se inyecta la resina en el utillaje de molde a
través de la entrada/salida 11. Conforme se inyecta la resina en el
utillaje de molde, desplaza cualquier cantidad de aire que quede, y
se expulsa el aire hacia arriba a la cavidad de purga 13. El aire
no puede escapar desde la cavidad de purga 13 debido al cierre
hermético 14 y a la parte intermedia 10. Se continúa inyectando la
resina en el utillaje de molde hasta que satura el componente y
llena el resto de la cavidad de purga. De esta manera se atrapa el
aire en la cavidad de purga por la parte intermedia 10 en la parte
superior y la resina en el fondo. Entonces se cura el componente
por calentamiento en la prensa.
El componente resultante es retirado a
continuación del molde. Se deja un pequeño lingote de resina en la
cavidad de purga del utillaje de molde. El utillaje está diseñado de
tal manera que este lingote de resina pueda ser retirado con
facilidad. Como se muestra en la Figura 2, parte de la pared de la
cavidad de purga está bien definida por una casquillo anular 15, el
cual se pone a tope con el cierre 14. El lingote es retirado
retirando primero el casquillo anular 15, lo cual da un fácil acceso
al lingote. Se instala entonces un nuevo cierre 14 y se vuelve a
poner el casquillo anular 15 en su sitio antes de que se realice el
proceso de RTM siguiente.
La Figura 3 muestra un utillaje de molde de RTM
que tiene una primera parte 17 de definición de forma, una segunda
parte 18 de definición de forma, una cavidad de purga 19 y un
miembro de cierre en forma de un tope 20. El utillaje de molde 16
tiene su propio sistema de calentamiento y fijación. En la práctica,
se coloca un componente preformado en el utillaje de molde y se
inserta el tope 20 en la cavidad de purga 19 para cerrar la cavidad
de purga 19. Un cierre 21 rodea el tope 20 para impedir cualquier
egreso de resina desde la cavidad de purga. Se aplica entonces un
vacío a la entrada/salida 22, para retirar el aire del utillaje de
molde. Una vez ha sido retirado la mayor parte del aire, se inyecta
entonces la resina en el utillaje de molde a través de la
entrada/salida 22. Conforme se inyecta la resina en el utillaje de
molde, desplaza cualquier cantidad de aire que quede, y el aire es
expulsado a la cavidad de purga 19. El aire no puede escapar de la
cavidad 19 de purga debido al tope 20 y al sello 21. La resina
continúa siendo inyectada en el utillaje de molde hasta que satura
el componente y llena el resto de la cavidad de purga 19, atrapando
el aire en la parte superior de la cavidad de purga. El componente
es curado entonces por calentamiento, y es retirado a continuación
del utillaje de molde.
Dependiendo del tamaño y de la forma del
componente a fabricar, se pueden disponer distintas cavidades de
purga. Puede verse que esta invención reduce significativamente la
cantidad de resina necesaria para el proceso RTM, y proporciona un
control de proceso y control de la calidad del producto
mejorados.
Claims (6)
1. Un utillaje de molde para su uso en las
operaciones de moldeo por transferencia de resina, comprendiendo el
utillaje una o más partes (8, 9) de definición de la forma, las
cuales juntas definen la forma de un componente a fabricar dentro
del utillaje, y un camino de entrada (11, 12) para permitir que la
resina se inyecte en el utillaje de molde, en el que el utillaje de
molde comprende además al menos una cavidad de purga (13, 19) y un
miembro de cierre (10) desmontable, siendo capaz el miembro de
cierre de cerrar la cavidad de purga y en la práctica, de cerrar
sustancialmente la cavidad de purga para impedir que el fluido
egrese de la cavidad de purga (1), caracterizado porque el
miembro de cierre tiene una superficie plana exterior a fin de
permitir al miembro ajustarse entre las partes de definición de
forma del utillaje de molde y un plato de una prensa que ejerce
una
fuerza.
fuerza.
2. Un utillaje de molde como el de la
reivindicación 1, en el que el miembro de cierre tiene una
superficie exterior plana sustancialmente paralela a una superficie
exterior del utillaje de molde.
3. Un utillaje de molde como el de la
reivindicación 1, en el que el miembro de cierre es un tope (20),
el cual, en la práctica, se extiende dentro de la cavidad de purga y
actúa para cerrar la cavidad de purga.
4. Un utillaje de molde como el de cualquier
reivindicación precedente, en el que el utillaje de molde está
adaptado para permitir que se purgue el aire desde el mismo camino
de entrada a través del que se inyecta la resina, antes de la
inyección de la resina.
5. Un método de moldeo por transferencia de
resina que comprende al menos las etapas de:
disponer un utillaje de molde que tiene al menos
una entrada (11, 22) de inyección de resina, al menos una cavidad
(13, 19) de purga y un miembro de cierre, siendo el miembro de
cierre capaz de cerrar la cavidad de purga y, en la práctica,
cerrar de forma sustancial la cavidad de purga para impedir el
egreso de fluido de la cavidad de purga;
colocar un componente preformado en el utillaje
de molde
actuar el miembro de cierre para cerrar y aislar
la cavidad de purga;
aplicar un vacío a la entrada para retirar el
aire del utillaje de molde;
inyectar resina a través de la entrada (11, 22)
en el utillaje de molde, expulsando cualquier cantidad de aire
remanente a la cavidad de purga cerrada por la resina;
calentar el utillaje de molde para curar la
resina, caracterizado porque se ejerce una presión sobre el
utillaje de molde por medio de una prensa, actuando el plato de la
prensa sobre el miembro de cierre y transmitiendo la presión a
través del resto del utillaje de molde.
6. Un método de moldeo por transferencia de
resina como el de la reivindicación 5, en el que el vacío y la
inyección de la resina se aplican a la misma entrada.
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