ES2312043T3 - Procedimiento y util para el encintado de moldes de piezas curvas. - Google Patents
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Abstract
etil para llevar a cabo un procedimiento para aplicar un material compuesto no deformable por sí solo en forma de cinta sobre un molde plano (3) para conformar una pieza de anchura A1 delimitada por dos líneas curvas paralelas (5,7), caracterizado porque comprende: a) un tambor (23) para la aplicación de la cinta (15), con tantas posiciones (31, 33, 35) de colocación de la misma como pasadas haya que dar para encintar el molde (3); b) un medio de sujeción del extremo de la cinta (15) al molde (3) al inicio de cada pasada; c) un rodillo cónico (25), para ejercer presión sobre la cinta (15), una vez aplicada sobre el molde (3), de manera uniforme en toda su anchura; y d) unos medios (26, 29) para su desplazamiento por una guías laterales (27, 28) situadas sobre el molde (3) paralelamente a las líneas curvas (5, 7) que delimitan la pieza.
Description
Procedimiento y útil para el encintado de moldes
de piezas curvas.
La presente invención se refiere a un
procedimiento y un útil para el encintado de moldes de piezas curvas
utilizadas en la industria aeronáutica.
El encintado es un proceso consistente en la
colocación de capas de material compuesto reforzado en forma de
cintas sobre un molde. Un ejemplo de material compuesto muy
utilizado en la industria aeronáutica es el preimpregnado, mezcla
de refuerzo fibroso y matriz polimérica empleado para fabricar
materiales compuestos de forma que se puede almacenar para un uso
posterior.
Se puede presentar en forma de hoja, cinta,
estopa o tela. Para las matrices termoendurecibles la resina
generalmente se cura parcialmente o se lleva mediante otro proceso
a una viscosidad controlada, llamada B-etapa. Los
añadidos tales como catalizadores, inhibidores y retardadores de la
llama se pueden agregar para obtener características específicas en
el uso final y para mejorar el proceso, el almacenaje y las
características de la manipulación.
En este proceso, las cintas no se colocan
aleatoriamente sino que, en general, se colocan o depositan en
ciertas direcciones, en concreto a 0º, 90º, 45º y -45º. El número
de capas (espesor) y la disposición de las cintas en unas
direcciones u otras se determinan en función de la naturaleza y la
magnitud de los esfuerzos que vaya a soportar la pieza en cada
punto.
Existen dos tipos de encintado: en plano y en
curvo, en función de que la superficie sobre la que se encinta sea
plana o curva respectivamente.
El proceso de encintado se puede realizar
manualmente o automáticamente. Las máquinas que realizan el
encintado son, básicamente, de dos tipos:
- Máquinas encintadoras: encintan sobre
superficies planas o ligeramente curvadas.
- Máquinas posicionadoras de fibra: encintan
sobre superficies con gran curvatura sobre las cuales no pueden
encintar las máquinas encintadoras.
Los criterios que determinan que una pieza se
encinte manualmente o automáticamente son principalmente dos: el
material utilizado y las dimensiones de la pieza.
Un material utilizado entre otros para encintar
es el preimpregnado. Este material es pegajoso y su manipulación no
es sencilla. Adaptar de forma manual la cinta de preimpregnado a una
línea recta contenida en un plano no es muy complejo, sin embargo
adaptar tal cinta a una curva es muy complejo ya que este material
no se deforma por sí solo con lo que el operario debe mantener
constantemente presionada la cinta para que ésta se deforme y se
adapte a la curva deseada, con la dificultad añadida de que la cinta
es pegajosa. Además si el número de cintas a posicionar es muy
elevado, la complejidad crece de forma ostensible.
El documento US 4,696,707 describe un aparato
para encintado de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y
un método para fabricar artículos laminados de compuesto con
superficie curva a partir de cinta de material compuesto. El
aparato de encintado forma capas de un artículo laminado colocando
capas de cinta de material compuesto a lo largo de los caminos
"naturales", es decir, de los caminos que una cinta seguiría en
una superficie contorneada sin estirarse o arrugarse cuando está
siendo colocada.
El documento FR 2635484 A1 describe un método y
un aparato para fabricar componentes planos con al menos una parte
curva. Se fabrica primeramente una lámina preforma plana y,
posteriormente, se cortan de esta lámina bandas preforma
rectilíneas de tal forma que no se oriente ninguna fibra a lo largo
del eje longitudinal de estas bandas. Después, los caminos de estas
bandas que corresponden con las partes curvas se someten a una
fuerza de alargamiento que aumenta progresivamente hacia el borde
exterior de estas partes curvas.
La presente invención surge a partir de la
necesidad de encintar una pieza del nuevo avión de Airbus A380 que
es una elipse desarrollada en plano, resultado de la sección en el
espacio de un cilindro con un plano inclinado.
En un ensayo de fabricabilidad se observó que el
encintado manual de este molde era muy complejo, dada la geometría
de la curva a encintar y el elevado número de capas a
posicionar.
También se llevó a cabo el encintado con una
máquina encintadora. En estos casos, dado el tamaño del molde, se
encinta primero en una zona mayor y a continuación se procede a una
operación de corte para definir la curva en cuestión. Este proceso
no es rentable ya que no se está utilizando la máquina de forma
óptima.
La presente invención pretende superar las
dificultades mencionadas para el encintando manual de la pieza
mencionada y la no-rentabilidad del uso de máquinas
encintadoras o posicionadoras de fibra.
La presente invención propone un procedimiento y
un útil que resuelven satisfactoriamente los problemas mencionados
anteriormente, especialmente para el caso de las piezas de gran
tamaño que son necesarias en la industria aeronáutica.
El problema básico que se plantea cuando se
intenta encintar un molde plano para conformar una pieza curva de
cierto ancho con una sola cinta es que ésta no sigue de forma
precisa la geometría de la curva si el material de la cinta no se
deforma por sí solo, como sucede en el caso de la cinta
preimpregnada que es deseable utilizar.
Para resolver ese problema la presente invención
propone un procedimiento según se define en la reivindicación 5.
La zona a encintar se divide en diferentes
regiones con un ancho que permita colocar correctamente la cinta
siguiendo la geometría de la curva. Este ancho se determina mediante
los ensayos apropiados en función de la curvatura y del ancho total
de la zona a encintar, teniendo en cuenta que es necesario ejercer
una presión sobre el material para que se deforme y pueda adaptarse
a la geometría de la curva.
La presente invención también propone un útil
según se define en la reivindicación 1.
Otras características y ventajas de la presente
invención se desprenderán de la descripción detallada que sigue de
una realización ilustrativa de su objeto en relación con las figuras
que se acompañan.
La Figura 1 muestra las características
geométricas de la zona a encintar,
La Figura 2 ilustra la problemática que se
resuelve mediante la presente invención.
La Figura 3 ilustra el procedimiento de
encintado según la presente invención.
La Figura 4 muestra el útil de encintar según la
presente invención.
El procedimiento y el útil objeto de la presente
invención se aplican al encintado sobre el molde 3 de una zona
delimitada por las líneas curvas 5 y 7 para conformar una pieza
utilizada en la estructura de una aeronave.
Como las figuras no representan esa zona
respetando la escala para una mejor comprensión de la invención,
indicaremos que, en un ejemplo concreto de realización, los valores
de las dimensiones L y H fueron 2240 mm y 170 mm, al efecto de
ilustrar sus características geométricas.
Como se muestra en la Figura 2, la utilización
de una cinta de ancho W provocaría dobleces 13 indeseables al tratar
de adaptarse a su curvatura.
Según la invención, y como se muestra en la
Figura 3, se aplica una cinta 15 de ancho A2 en varias pasadas
sucesivas.
El ancho máximo de la cinta 15 se determina en
función de la curvatura de la zona 3 de manera que la cinta se
pueda colocar, ejerciendo siempre una presión sobre el material para
que se deforme, siguiendo la curva. En función de este ancho máximo
se definirá el número de pasadas necesario para encintar toda la
zona que determinará finalmente el ancho A2 de la cinta.15 para
recubrir la totalidad de la zona 3 de ancho A1.
La cinta 15 puede incluir un elemento protector
que debe retirarse en el momento de su aplicación sobre el
molde.
Siguiendo la figura 4 se aprecia que el útil
propuesto por la invención comprende un tambor 23 para la aplicación
de la cinta y un rodillo cónico 25 para ejercer presión sobre
ella. El útil se desplaza sobre unas ruedas 26 sobre unas guías
laterales 27, 28 situadas sobre el molde paralelamente a las líneas
curvas 5, 7 (que en la figura 4 se representan como rectas por el
carácter esquemático de la figura) que delimitan la pieza. El
desplazamiento del útil se lleva a cabo manualmente accionando el
tirador 29.
La cinta 15 se enrolla en el tambor 23
suministrador de cinta, que incluye un embrague de fricción para
mantener en todo momento la tensión de la cinta.
El tambor suministrador 23 tiene tres posiciones
31, 33, 35 de colocación del rollo de cinta 15 para su aplicación
en las zonas 37, 39, 41 en cada una de las tres pasadas.
El tambor 23 está unido rígidamente al rodillo
de presión 25 y permanece flotante, a una pequeña distancia del
suelo, para que no interfiera a la hora de hacer presión sobre la
cinta 15.
El rodillo de presión 25 es cónico de tal forma
que al avanzar por la curva interior 7 y la exterior 5 presione
uniformemente en todo el ancho de la cinta. El rodillo 25 tres zonas
de apoyo en correspondencia con las posiciones 31, 33 y 35 del
tambor 23 y asegura que en cada pasada la unión de las cinta que se
deposita coincide con la que se ha depositado en la pasada
previa.
El útil incluye un elemento (no representando)
para sujetar, en cada pasada, el extremo de la cinta al molde para
facilitar su colocación.
En el caso de que se utilice cinta con un
protector, el útil dispondrá de un elemento para facilitar su
retirada.
En la realización preferente que acabamos de
describir pueden introducirse aquellas modificaciones comprendidas
dentro del alcance definido por las siguientes reivindicaciones.
Claims (6)
1. Útil para llevar a cabo un procedimiento para
aplicar un material compuesto no deformable por sí solo en forma de
cinta sobre un molde plano (3) para conformar una pieza de anchura
A1 delimitada por dos líneas curvas paralelas (5,7),
caracterizado porque comprende:
a) un tambor (23) para la aplicación de la cinta
(15), con tantas posiciones (31, 33, 35) de colocación de la misma
como pasadas haya que dar para encintar el molde (3);
b) un medio de sujeción del extremo de la cinta
(15) al molde (3) al inicio de cada pasada;
c) un rodillo cónico (25), para ejercer presión
sobre la cinta (15), una vez aplicada sobre el molde (3), de manera
uniforme en toda su anchura; y
d) unos medios (26, 29) para su desplazamiento
por una guías laterales (27, 28) situadas sobre el molde (3)
paralelamente a las líneas curvas (5, 7) que delimitan la pieza.
2. Útil según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tambor (23) de aplicación de la cinta
(15) incluye un embrague de fricción para mantener la tensión de la
cinta (15).
3. Útil según la reivindicación 1,
caracterizado porque incluye medios para retirar el protector
de la cinta (15).
4. Útil según la reivindicación 1,
caracterizado porque el tambor (23) de aplicación de la cinta
está unido rígidamente al rodillo de presión (25) y dispuesto a una
pequeña distancia de la superficie del molde (3) para facilitar la
actuación del rodillo de presión (25).
5. Procedimiento para aplicar un material
compuesto no deformable por sí solo en forma de cinta sobre un molde
plano (3) para conformar una pieza de anchura A1 delimitada por
dos líneas curvas paralelas (5,7) empleando el útil de cualquiera
de las reivindicaciones 1-4, caracterizado
porque consiste en aplicar una cinta (15) de anchura A2 sobre el
molde (3), siguiendo un camino paralelo a dichas líneas curvas (5,
7), en varias pasadas sucesivas de manera que cada cinta quede
unida lateralmente con la de la pasada anterior, ejerciendo presión
sobre la cinta (15) para que se adapte a la curvatura de la pieza
y siendo el número de pasadas el mínimo necesario para que el ancho
A2 de la cinta (15) permita lograr tal adaptación.
6. Procedimiento según la reivindicación 5,
caracterizado porque la cinta (15) incluye un elemento
protector que se retira en el momento de su aplicación sobre el
molde (3).
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