ES2581287T3 - Procedimiento y dispositivo para la producción de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la producción de piezas conformadas reforzadas con fibra - Google Patents

Procedimiento y dispositivo para la producción de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la producción de piezas conformadas reforzadas con fibra Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la producción de una preforma tridimensional (19) a partir de una materia textil de fibra (1) en el curso de la producción de piezas conformadas reforzadas con fibra, con un dispositivo de drapeado (3) y un dispositivo de transporte (21) para la materia textil de fibra (1), comprendiendo el dispositivo de drapeado (3) al menos un molde de drapeado (18) para un materia textil de fibra (3) y medios, que pueden desplazarse con respecto al molde de drapeado (18), para la conformación de la materia textil de fibra (3) conforme al contorno del molde de drapeado (18), caracterizado por que el dispositivo de transporte (21) libera la materia textil de fibra (1) de manera sucesiva en dirección al molde de drapeado (18) y las zonas liberadas de la materia textil de fibra (1) se fijan y/o drapean por medio de un punzón de fijación (4) y/o de un punzón de drapeado (5) en el molde de drapeado.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento y dispositivo para la produccion de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra
La invencion se refiere a un procedimiento para la produccion de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra segun el preambulo de la reivindicacion 1 y a un dispositivo para la produccion de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra segun el preambulo de la reivindicacion 8.
En el curso de la produccion de componentes de plastico reforzados con fibra, tambien llamados componentes de material compuesto de fibra, es una practica habitual en particular como uso industrial el procedimiento de RTM, procedimiento de moldeo por transferencia de resina. El proceso de produccion completo hasta obtener un componente de plastico utilizable consiste en varios procesos individuales que se desarrollan de manera consecutiva. En una primera etapa de procedimiento, tal como se conoce por ejemplo por el documento DE 27 01 480, se producen preformas/productos semiacabados de fibra proximos a su forma final. En este proceso de preconformacion se apilan o dado el caso se juntan (cosido, soldado, pegado) por lo general varias capas de tejido o materia textil de fibra, habitualmente en forma bidimensional, de modo que la pila de tejido de fibra presenta esencialmente ya los contornos externos necesarios y en parte tambien ya estratos o grosores de estrato particulares. Preferentemente se incorpora un aglutinante en los planos de separacion de las materias textiles, que tras alcanzar una forma tridimensional conformada y su activacion y endurecimiento lleva a una fijacion de los estratos entre sf y al contorno 3D drapeado. Para el proceso de preconformacion se transfieren las pilas de tejido entonces a una herramienta de conformacion y generalmente bajo presion mediante el cierre de la herramienta de conformacion se aproxima el contorno de la pieza conformada posterior y se endurece mediante activacion del aglutinante (calentamiento y enfriamiento), hasta el punto de que el producto semiacabado de fibra puede introducirse proximo a su forma final en una herramienta de una prensa para la realizacion del procedimiento de RTM en sf mismo. En funcion de la necesidad, el producto semiacabado de fibra se corta aun posteriormente o se estampa en puntos predefinidos, para alcanzar un contorno mas preciso. Tras la insercion del producto semiacabado de fibra en la herramienta se cierran las mitades de herramienta y se inyecta la resina necesaria en la cavidad de la herramienta, impregnando la resina la estructura de fibra del producto semiacabado de fibra, rodeando las fibras y adhiriendose firmemente a la matriz de resina. Tras el endurecimiento de la resina, el componente de plastico reforzado con fibra puede desmoldarse. Junto al procedimiento de RTM en sf mismo, la produccion de un producto semiacabado de fibra establece ya los cimientos para el exito en la produccion de un componente de plastico. Se ha demostrado que el estado de la tecnica describe una pluralidad de posibilidades para la produccion de una preforma, que se reducen, sin embargo, por lo general, en la produccion manual o automatizada, a una pila de tejido de fibras lo mas plana posible, que se convierte en una prensa finalmente a partir de su forma en 2D en una forma en 3D. Esto puede llevarse a cabo en un estado prefijado (por ejemplo, cosido) o aun en un estado flexible. El objetivo es obtener tras la conformacion una preforma que tenga una rigidez propia suficiente para poder introducirse de manera totalmente automatizada y con seguridad de proceso en la herramienta de una prensa de RTM o tambien transportarse y desapilarse hasta un uso posterior. El objetivo es obtener, tras la conformacion de la preforma a partir de un material flexible, una preforma que sea suficientemente ngida a la flexion para poder introducirse de manera totalmente automatizada y con seguridad de proceso en la herramienta de una prensa de RTM o tambien transportarse y desapilarse hasta un uso posterior. Para la produccion, conformacion y fijacion de la preforma hay una pluralidad de posibilidades en el estado de la tecnica en cuestion.
Para la conformacion en 3D de recortes bidimensionales de varias capas de tejidos de fibra se conocen las siguientes etapas de procedimiento: Se desenrollan tejidos o materias textiles de fibra de una bobina y en funcion de la necesidad se combinan a partir de varios tejidos o materias textiles, formas y tamanos diferentes para dar una pila de fibra. A este respecto puede ser necesario procesar o cortar a medida el contorno exterior y dado el caso el interior conforme a un patron de corte de la preforma o respectivamente de la pieza conformada de plastico. El patron de corte se crea a este respecto a partir de un desarrollo de la preforma, o del componente final. Preferentemente se drapea entonces la pila de fibra creada, esencialmente plana, por medio de un dispositivo de drapeado, o respectivamente se conforma en un molde formador tridimensional. Para obtener a partir de un tejido de fibra flexible una preforma esencialmente ngida a la flexion, es generalmente necesario que entre las capas individuales se incorpore un agente aglutinante y a continuacion se endurezca.
A este respecto es estado de la tecnica calentar el tejido de fibra o respectivamente la pila de fibra por medio de dispositivos de calentamiento adecuados e introducirlo/a en un molde de drapeado relativamente fresco o fno. A continuacion, se cierra rapidamente el molde de drapeado o se drapea correspondientemente para endurecer el agente aglutinante. Se ha demostrado ahora que en particular en el caso de geometnas complejas o materias textiles de fibra de gran superficie pueden producirse solidificaciones previas del agente aglutinante en la materia textil de fibra, cuando este obtiene parcialmente una buena transferencia de calor para el enfriamiento. Un cierre del molde se encarga ahora de problemas en la conformacion, ya que zonas ngidas o endurecidas sirven como freno y asf un estres indeseado sobre los estratos individuales de la materia textil de fibra. Se producen desplazamientos, arrugas o problemas similares en la construccion cuidadosa de la materia textil de fibra, lo que pone en riesgo la
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consistencia y la calidad del componente posterior. Para evitar esto se calienta por lo general claramente por encima de la temperatura de fusion o de activacion del agente aglutinante, lo que puede conducir por un lado a estirados no deseados en la materia textil de fibra y tambien conlleva un consumo innecesario de energfa. Tampoco puede manipularse ya muy bien una materia textil de fibra muy calentada.
El objetivo de la invencion consiste en crear un procedimiento y un dispositivo en el que, a pesar de una conformacion rapida, en particular de geometnas de gran superficie y/o complejas, pueda garantizarse una conformacion de alta calidad de la preforma.
La solucion del objetivo, por lo que respecta al procedimiento, consiste a este respecto en que el dispositivo de transporte libera la materia textil de fibra de manera sucesiva en direccion al molde de drapeado y las zonas liberadas de la materia textil de fibra se fija y/o drapea por medio de un punzon de fijacion y/o de un punzon de drapeado en el molde de drapeado.
Preferentemente la materia textil de fibra se calienta a este respecto en el dispositivo de transporte. A este respecto, la temperatura de una materia textil de fibra ya atemperada ha de ajustarse y/o mantenerse en el dispositivo de transporte a una temperatura minima predefinida. A este respecto, la temperatura minima puede corresponder preferentemente al punto de fusion del agente aglutinante dentro de la materia textil de fibra. Preferentemente, mediante el punzon de drapeado o el punzon de fijacion y el dispositivo de transporte, la materia textil de fibra se mantiene bajo tension durante la operacion de drapeado. Para el establecimiento de la tension puede usarse un dispositivo de retencion en o dentro del dispositivo de transporte. En particular puede estar previsto que como dispositivo de transporte se usen una combinacion de una o varias plataformas de cinta y/o una o varias plataformas.
La solucion, por lo que respecta al dispositivo, consiste en que en o como dispositivo de transporte estan dispuestos medios para la entrega sucesiva de la materia textil de fibra en direccion al molde de drapeado y en que esta dispuesto un dispositivo en el dispositivo de drapeado que es adecuado para fijar o drapear, conforme a la liberacion de la materia textil de fibra procedente del dispositivo de transporte, por medio de punzones de fijacion y/o punzones de drapeado desplazables, la materia textil de fibra en el molde de drapeado.
A este respecto puede estar previsto en particular que al dispositivo de transporte este dispuesto un dispositivo de atemperado al menos para el mantenimiento de la temperatura de una materia textil de fibra precalentada y/o para el calentamiento de la materia textil de fibra por encima del punto de fusion del agente aglutinante dentro de la materia textil de fibra.
Con estos sencillos medios es posible ahora drapear en particular una materia textil de fibra siempre con la temperatura optima, pero de manera sucesiva. Ya no es necesario ahora un transporte simple de una materia textil de fibra a un dispositivo de drapeado y el posterior drapeado ya no reproducible. Puede drapearse de manera controlada una forma compleja y solo se libera o respectivamente se drapea tanta materia textil de fibra como permita el proceso predefinido.
El dispositivo es adecuado en particular para llevar a cabo el procedimiento, aunque tambien puede hacerse funcionar de manera autonoma. De manera ventajosa es posible ahora
Otras medidas y configuraciones ventajosas del objeto de la invencion se desprenden de las reivindicaciones dependientes y de la descripcion que sigue con el dibujo.
Las posibilidades de combinacion representadas en la descripcion de las figuras son todas utilizables en sf mismas y de manera autonoma y en cualquier combinacion. En particular, partes individuales tambien han de considerarse caractensticas independientes.
Muestran:
la figura 1 una instalacion para la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra en una prensa con el uso de preformas preconformadas como aplicacion industrial a gran escala en una vista lateral esquematica, las figuras 2 a 7 una plataforma dividida como dispositivo de transporte para la materia textil de fibra en un dispositivo de drapeado con representacion de un posible deposito por etapas o continuo de la materia textil de fibra en el molde de drapeado y con
las figuras 8 a 13 el uso de una plataforma de cinta como dispositivo de transporte segun el ejemplo de las figuras 2 a 7.
La figura 1 muestra una instalacion para la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra 19 en una prensa de RTM 15 con el uso de preformas 17 preconformadas como aplicacion industrial a gran escala en una vista lateral esquematica. Para la produccion de las preformas 17 se proporcionan en primer lugar una o varias esteras de fibra 10 diferentes, preferentemente como material en bobinas, y se cortan en un dispositivo de corte 12 con un dispositivo de corte 11 dando lugar a recortes de estera de fibra individuales (no representados). El contorno de los
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recortes de estera de fibra puede coincidir esencialmente con el contorno de la preforma 17 o de la pieza conformada 19, aunque pueden producirse tambien subgeometnas predefinidas de las mismas. Los recortes de estera de fibra se desplazan entonces por medio de un dispositivo de transporte adecuado (que se representan en la figura 1 mediante flechas de direccion curvas) a traves de un dispositivo de aplicacion de cola 13 y allf se dotan de agente aglutinante, antes de juntarse dando lugar a una materia textil de fibra 1. En funcion de la instalacion se atempera a continuacion la materia textil de fibra 1 terminada mediante un dispositivo de calentamiento 2 y preferentemente se eleva hasta una temperatura que corresponde al menos a la temperatura de fusion del agente aglutinante. A continuacion se lleva la materia textil de fibra 1 a un dispositivo de drapeado 3 y allf por medio de medios adecuados se conforma a lo largo del contorno del molde de drapeado 18. A traves del molde de drapeado 18 del dispositivo de drapeado 3, la materia textil de fibra 1 experimenta un enfriamiento y se solidifica dando lugar a una preforma 16, que generalmente puede apilarse de manera intermedia sin problemas en una pila 17, antes de prensarse en una prensa de RTM 15 dando lugar una pieza conformada reforzada 19.
En las figuras 2 a 7 se describe a este respecto un posible dispositivo de transporte 21, que esta realizado en este caso como plataforma 7 en dos partes. Por motivos de claridad se ha prescindido de una representacion especial del dispositivo de atemperado opcional. Se ahora se precalienta una materia textil de fibra 1 o se deposita fria en el dispositivo de transporte 21, el dispositivo de transporte puede calentar la materia textil de fibra 1 con el dispositivo de atemperado, que esta dispuesto por ejemplo en la plataforma 7 o tambien en desplazamiento conjunto por encima de la plataforma 7, o mantenerse su temperatura ya existente al menos por encima del punto de fusion del agente aglutinante.
Si ahora el dispositivo de transporte 21 entra en el dispositivo de drapeado 3, puede desplazarse, en el caso de una plataforma en dos partes 7, la primera parte de la plataforma de manera desacoplada de una parte de la materia textil de fibra 1. Son factibles a este respecto diferentes posibilidades, tales como plegado, entrada o similares en la segunda parte de la plataforma 7 en sf misma o tambien una salida controlada de la primera parte de la plataforma 7 fuera del dispositivo de drapeado 3. A este respecto es posible que el numero necesario de partes de la plataforma 7 sea un multiplo y que al menos una de estas partes, preferentemente todas, tengan la posibilidad de atemperado o contengan un dispositivo de atemperado. Preferentemente, aunque no absolutamente necesario, un primer punzon de fijacion 4 o un punzon de drapeado 5 puede de manera correspondiente fijar la zona liberada de la materia textil de fibra 1 en el molde de drapeado 18 y a este respecto dado el caso tambien conformarla. En funcion de la resistencia a la friccion de los elementos de maquina individuales puede empezar a desplazarse ahora la segunda parte de la plataforma 7 desde el dispositivo de drapeado 3, segun sea necesario por etapas o de manera continua. Tal como se representa en las figuras 3 a 7, los punzones de drapeado 5 que entran ahora en la direccion de drapeado 20 conformaran, conforme a las zonas “liberadas” (las zonas que ya no descansan sobre el dispositivo de transporte) de la materia textil de fibra 1, la materia textil de fibra conforme al contorno del molde de drapeado 18. En el presente ejemplo esto sucede mediante el desplazamiento sucesivo de cuatro punzones de drapeado 5 en la direccion de drapeado 20. Por tanto es posible ahora conformar en todas las zonas del molde de drapeado 18 una materia textil de fibra 1 uniformemente precalentada o respectivamente atemperada dando lugar a una preforma 17.
En las figuras 8 a 13, en lugar de una plataforma 7 esta dispuesta como dispositivo de transporte 21 una plataforma de cinta 8. La plataforma de cinta puede estar igualmente dividida en dos partes segun la invencion (no se representa) o puede estar dispuesta como soporte una plataforma 7 que soporta al menos una parte de la materia textil de fibra 1. Tampoco en este caso esta representado el dispositivo de atemperado, aunque puede estar presente de forma eficaz, para ajustar o mantener la materia textil de fibra 1 que reposa sobre la plataforma de cinta 8 conforme a su temperatura. Mediante la cinta de rodadura 9 de la plataforma de cinta 8 y un movimiento relativo simultaneo de la plataforma de cinta 8 puede depositarse la materia textil de fibra 1 con cuidado en el molde de drapeado 18. La fijacion de la primera parte de la materia textil de fibra por medio de un punzon de fijacion 4 puede estar prevista, por precaucion, en particular en el caso de geometnas complejas, aunque no es necesaria en caso de geometnas simples del molde de drapeado 18.
En lugar del punzon de drapeado 5 puede ser factible tambien prever otros medios adecuados de drapeado.
El dispositivo de atemperado puede estar realizado como emisor de radiacion por conveccion o tambien como dispositivo de calentamiento (por resistencia) para el dispositivo de transporte 21. De manera preferente, la plataforma 7 descrita se calienta hasta una temperatura correspondiente suficiente para calentar de manera correspondiente, por medio del calor de irradiacion emitido desde la plataforma 7, la materia textil de fibra o mantener su temperatura eventualmente suficiente al menos por encima del punto de fusion del agente aglutinante.
En funcion del caso de aplicacion, el dispositivo de transporte 21 puede estar dividido varias veces y, mediante una salida individual o una combinacion de las posibilidades descritas, puede depositar la materia textil de fibra conforme a las especificaciones. En particular puede ser factible que pueda empezarse con la deposicion de la materia textil de fibra 1, por ejemplo, en el centro o en una zona de borde o en dos o mas puntos simultaneamente. No obstante, tambien por ejemplo en el caso de procesos de drapeado largos, se mantiene el hecho de que la materia textil de fibra todavfa no drapeada y depositada sobre el molde de drapeado 18 se calienta hasta una temperatura suficiente. (1430)
Lista de referencias: P 1430
1. materia textil de fibra
2. dispositivo de calentamiento
5
3. dispositivo de drapeado
4. punzon de fijacion
5. punzon de drapeado
6. dispositivo de retencion
7. plataforma
10
8. plataforma de cinta
9. cinta
10. estera de fibra
11. dispositivo de corte
12. mesa de corte
15
13. dispositivo de aplicacion de cola
14. preforma
15. prensa de RTM
16. pila
17. preforma
20
18. molde de drapeado
19. piezas conformadas
20. direccion de drapeado
21. dispositivo de transporte

Claims (11)

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    15
    20
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    30
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    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento para la produccion de una preforma tridimensional (19) a partir de una materia textil de fibra (1) en el curso de la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra, con un dispositivo de drapeado (3) y un dispositivo de transporte (21) para la materia textil de fibra (1), comprendiendo el dispositivo de drapeado (3) al menos un molde de drapeado (18) para un materia textil de fibra (3) y medios, que pueden desplazarse con respecto al molde de drapeado (18), para la conformacion de la materia textil de fibra (3) conforme al contorno del molde de drapeado (18), caracterizado por que el dispositivo de transporte (21) libera la materia textil de fibra (1) de manera sucesiva en direccion al molde de drapeado (18) y las zonas liberadas de la materia textil de fibra (1) se fijan y/o drapean por medio de un punzon de fijacion (4) y/o de un punzon de drapeado (5) en el molde de drapeado.
  2. 2. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la materia textil de fibra (1) se calienta en el dispositivo de transporte (21).
  3. 3. Procedimiento segun una o varias de las realizaciones anteriores, caracterizado por que la temperatura de una materia textil de fibra (1) ya atemperada se ajusta y/o mantiene en el dispositivo de transporte (21) a una temperatura minima predefinida.
  4. 4. Procedimiento segun una o varias de las realizaciones anteriores, caracterizado por que la temperatura minima corresponde esencialmente al punto de fusion del agente aglutinante dentro de la materia textil de fibra (1).
  5. 5. Procedimiento segun una o varias de las realizaciones anteriores, caracterizado por que, mediante el punzon de drapeado (5) o el punzon de fijacion (4) y el dispositivo de transporte (21), la materia textil de fibra (1) se mantiene bajo tension.
  6. 6. Procedimiento segun una o varias de las realizaciones anteriores, caracterizado por que para el establecimiento de la tension se usa un dispositivo de retencion (6) en o dentro del dispositivo de transporte (21).
  7. 7. Procedimiento segun una o varias de las realizaciones anteriores, caracterizado por que como dispositivo de transporte (21) se usa una combinacion de una o varias plataformas de cinta (8) y una o varias plataformas (7).
  8. 8. Dispositivo para la produccion de una preforma tridimensional (19) a partir de un materia textil de fibra (1) en el curso de la produccion de piezas conformadas reforzadas con fibra, que comprende un dispositivo de drapeado (3) y un dispositivo de transporte (21) para la materia textil de fibra (1), comprendiendo el dispositivo de drapeado (3) al menos un molde de drapeado (18) para una materia textil de fibra (3) y medios, que pueden desplazarse con respecto al molde de drapeado (18), para la conformacion de la materia textil de fibra (3) conforme al contorno del molde de drapeado (18), caracterizado por que en o como dispositivo de transporte (21) estan dispuestos medios para la entrega sucesiva de la materia textil de fibra (1) en direccion al molde de drapeado (18) y por que esta dispuesto un dispositivo en el dispositivo de drapeado que es adecuado para fijar o drapear, conforme a la liberacion de la materia textil de fibra (1) procedente del dispositivo de transporte (21), por medio de punzones de fijacion (4) y/o punzones de drapeado (5) desplazables, la materia textil de fibra en el molde de drapeado.
  9. 9. Dispositivo segun la reivindicacion 8, caracterizado por que en el dispositivo de transporte (21) esta dispuesto un dispositivo de atemperado al menos para mantener la temperatura de una materia textil de fibra (1) precalentada y/o para calentar la materia textil de fibra (1) por encima del punto de fusion del agente aglutinante dentro de la materia textil de fibra (1).
  10. 10. Dispositivo segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que como dispositivo de transporte (21) esta dispuesta al menos una plataforma (7) en dos piezas y una plataforma de cinta (8).
  11. 11. Dispositivo segun una o varias de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado por que para aportar una tension a la materia textil de fibra (1) esta asociado al dispositivo de transporte (21), o dispuesto en el mismo, un dispositivo de retencion (6) para la materia textil de fibra (1).
ES13700578.1T 2012-01-18 2013-01-18 Procedimiento y dispositivo para la producción de una preforma tridimensional a partir de una materia textil de fibra en el curso de la producción de piezas conformadas reforzadas con fibra Active ES2581287T3 (es)

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DE102012200699A DE102012200699A1 (de) 2012-01-18 2012-01-18 Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines dreidimensionalen Vorformlings aus einem Fasergelege im Zuge der Herstellung von faserverstärkten Formteilen
PCT/EP2013/050912 WO2013107849A1 (de) 2012-01-18 2013-01-18 Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines dreidimensionalen vorformlings aus einem fasergelege im zuge der herstellung von faserverstärkten formteilen

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