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;
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.
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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