ES2930175T3 - Método de fabricación de una preforma curvada - Google Patents

Abstract

Se describe un aparato y un método para formar preformas tejidas tridimensionales que pueden curvarse y tener fibras continuas en la dirección de la curvatura. También se describen preformas tejidas formadas de ese modo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Método de fabricación de una preforma curvada

Referencia a solicitud relacionada

Esta solicitud reivindica el beneficio de prioridad con respecto a la solicitud provisional de los Estados Unidos N.° 62/713.206 presentada el 1 de agosto de 2018.

Antecedentes

1. Campo

Esta divulgación se refiere a las preformas tejidas y, en particular, a las preformas tejidas utilizadas en materiales compuestos reforzados. Más particularmente, la presente invención se refiere a preformas tejidas que se curvan con un refuerzo de fibra continua.

2. Técnica relacionada

El uso de materiales compuestos reforzados para producir componentes estructurales está ahora muy extendido, especialmente en aplicaciones donde sus características deseables de peso ligero, resistencia alta, tenacidad, resistencia térmica y la capacidad de ser conformados y moldeados pueden utilizarse con gran ventaja. Se utilizan tales componentes, por ejemplo, en la aeronáutica, industria aeroespacial, satélite, productos recreativos de alto rendimiento, y otras aplicaciones.

Normalmente, tales componentes consisten en materiales de refuerzo incrustados en materiales de matriz. El componente de refuerzo puede estar hecho de materiales tales como vidrio, carbono, cerámica, aramida, poliéster y/u otros materiales que presenten las propiedades deseadas físicas, térmicas, químicas y/u otras propiedades, siendo la principal de las cuales la resistencia contra el fallo por tensión.

Mediante el uso de tales materiales de refuerzo, que finalmente se convierten en un elemento constitutivo del componente terminado, las características deseables de los materiales de refuerzo, tales como una resistencia alta, se confieren al componente compuesto completado. Los materiales de refuerzo constituyentes normales pueden ser tejidos, tricotados u orientados de otro modo en configuraciones y formas deseadas para preformas de refuerzo. Normalmente se presta especial atención a garantizar la utilización óptima de las propiedades para las que se han seleccionado estos materiales de refuerzo constituyentes.

Después de haber construido la preforma de refuerzo deseada, el material de matriz puede ser introducido en la preforma, de modo que la preforma de refuerzo quede encajada en el material de matriz y el material de matriz llene las áreas intersticiales entre los elementos constitutivos de la preforma de refuerzo. La preforma de refuerzo combinada con un material de matriz puede conformar los componentes terminados deseados o producir material de trabajo para la producción final de componentes terminados.

El material de matriz puede ser cualquiera de una amplia variedad de materiales, tales como epoxi, poliéster, éster de vinilo, cerámica, carbono y/u otros materiales, que también presentan las propiedades deseadas físicas, térmicas, químicas y/u otras propiedades. Los materiales elegidos para usar como matriz pueden ser o no los mismos que los de la preforma de refuerzo y pueden tener o no propiedades comparables físicas, químicas, térmicas y/u otras propiedades. Normalmente, sin embargo, no serán de los mismos materiales ni tendrán propiedades comparables, físicas, químicas, térmicas u otras propiedades, puesto que un objetivo habitual que se busca al usar materiales compuestos, en primer lugar, es lograr una combinación de características en el producto terminado que no se puede lograr mediante el uso de un solo material constituyente. Combinada de esta manera, la preforma de refuerzo y el material de matriz se pueden curar y estabilizar entonces en la misma operación mediante termoendurecimiento u otros métodos conocidos, y luego someterse a otras operaciones para producir el componente deseado. Es importante observar en este punto que después de curarlas, las masas entonces solidificadas del material de matriz se adhieren normalmente muy fuertemente al material de refuerzo (p. ej., la preforma de refuerzo).

Un método común para producir una preforma tejida es tejer una estructura bidimensional ("2D") y doblarla en una forma tridimensional ("3D"). Una ventaja de las preformas plegadas es la resistencia de la unión entre el panel que se debe reforzar y el panel de refuerzo. Como se tejen juntos, los paneles comparten el material de refuerzo y en el material compuesto final, el material de matriz, creando una construcción unitaria. La unión entre la brida o pata de refuerzo tejida integralmente y el material principal o base ya no es el eslabón débil, confiando únicamente en la fuerza del adhesivo para la resistencia de la unión, como en los refuerzos de la técnica anterior. En su lugar, las fibras de la preforma tejen integralmente las patas y la base.

Frecuentemente, sin embargo, formas complejas, tales como las curvas, requieren refuerzo. Los refuerzos plegados en forma de T o Pi y otros refuerzos de preformas que tienen una base de brida con una o más patas sobresalientes, requieren la formación de dardos de las patas para acomodar una superficie curvada. Como el material de brida de una preforma plegada adopta una forma curvada, la longitud de la superficie curvada varía necesariamente desde el interior de la curvatura hasta el exterior de las patas. La longitud de arco del exterior de la curvatura, la superficie con el radio más grande cuando se curva, aumenta, mientras que en el interior de la curvatura, la longitud del arco disminuye. Las patas de las típicas preformas plegadas no pueden cambiar de longitud como se requiere para acomodar una superficie curvada. Para acomodar una superficie curvada, las patas deben tener dardos. Es decir, las patas deben estar cortadas o tener fibras discontinuas para permitir que la pata se ajuste a la longitud de arco modificada.

Normalmente, el corte es a lo largo del radio de curvatura localizado, pero otros cortes no radiales también se pueden utilizar para acomodar el cambio de longitud. Para permitir la disminución de la longitud en el interior de una preforma curvada, se corta la pata y se deja que los bordes cortados se superpongan, o se elimina el material sobrante. De forma similar, para acomodar la mayor longitud en el exterior de la curvatura, la pata está cortada, lo que da lugar a un espacio triangular entre los bordes cortados de la pata. En cualquier configuración, la formación de dardos rompe la continuidad de las fibras de refuerzo en cada pata. La formación de dardos en las patas de una preforma 3D T o Pi puede degradar la capacidad de carga de la preforma, porque la formación de dardos implicaba el corte de las fibras que proporcionan la trayectoria de carga primaria alrededor de la curva.

Los documentos US2017/175308A1 y US5021281A divulgan preformas tejidas curvadas. El documento US7045084B1 divulga una pinza.

Sumario de la divulgación

Un método de conformación de una preforma curvada incluye la aplicación de al menos un conjunto de pinzas de acoplamiento a las fibras de un tejido de preforma que avanza desde un telar, capturando el al menos un par de pinzas de acoplamiento al menos una porción del tejido de preforma entre sí. El al menos un conjunto de pinzas que tiene una geometría para aumentar una longitud de fibras tirando de al menos algunas de las fibras que avanzan desde el telar. El tejido de preforma tiene forma de curva. Y las fibras son continuas a lo largo del tejido. En algunas realizaciones, la longitud de las fibras es mayor en el exterior de la curva que en el interior de la misma. En otras realizaciones, la longitud de las fibras es más corta en el exterior de la curva que en el interior de la misma.

En un ejemplo, cada conjunto de pinzas de acoplamiento es un par de pinzas. En otro ejemplo, cada conjunto de pinzas de acoplamiento es de al menos tres pinzas. Las pinzas de acoplamiento pueden incluir una porción de pinza superior y una porción de pinza inferior. En determinados ejemplos, la parte inferior de la pinza comprende al menos dos piezas de acoplamiento.

En determinados ejemplos, hay al menos dos conjuntos de pinzas de acoplamiento aplicadas al tejido de preforma. Se aplica una fuerza a cada conjunto de pinzas para comprimir el tejido de preforma entre ellas. Las pinzas adyacentes pueden acoplarse entre sí. Los dos o más conjuntos de pinzas de acoplamiento pueden disponerse en ubicaciones separadas del tejido de preforma para aumentar la longitud de las fibras en cada una de las ubicaciones separadas pero no en otras ubicaciones.

En otras realizaciones, en el presente documento se describen preformas tejidas curvadas, por ejemplo, una preforma tejida curvada que comprende una pluralidad de fibras de trama y una pluralidad de fibras de urdimbre entrelazadas con la pluralidad de fibras de trama para conformar una base de la preforma, en donde la base de la preforma está curvada con las fibras de urdimbre continuas a lo largo de la preforma y algunas de las fibras de urdimbre son más largas que otras.

En ciertas realizaciones, la curvatura de la preforma tejida es convexa, la longitud de las fibras de urdimbre es mayor hacia el exterior de la curva de la preforma que hacia el interior de la preforma. En una realización adicional, la preforma comprende al menos una pata tejida integralmente con la base y curvada a lo largo de una longitud de la base, en donde las fibras de urdimbre que forman la al menos una pata son mayores hacia una curva exterior de la al menos una pata que hacia una curva interior de la al menos una pata.

En otras realizaciones, la curvatura de la preforma tejida es cóncava, la longitud de las fibras de urdimbre es más corta hacia el exterior de la curva de la preforma que hacia el interior de la misma. En una realización adicional, la preforma comprende al menos una pata tejida integralmente con la base y curvada a lo largo de una longitud de la base, en donde las fibras de urdimbre que forman la al menos una pata son más cortas hacia una curva exterior de la al menos una pata que hacia una curva interior de la al menos una pata.

Una pinza superior se puede acoplar a una pinza inferior, en donde la pinza superior tiene una forma complementaria para acoplarse con la pinza inferior y está configurada para recibir un tejido entre sí. Una pinza superior puede tener una porción de hoja y una pinza inferior puede ser separable y acoplable con la porción superior, teniendo la pinza inferior una primera parte de la pinza inferior y una segunda parte de la pinza inferior, en donde la primera y segunda partes de la pinza inferior tienen un espacio entre ellas, de manera que la porción de hoja de la pinza superior entra en el espacio cuando las pinzas superior e inferior se acoplan entre sí.

Un sistema de pinzas de conformación puede comprender dos o más pinzas, teniendo cada pinza una porción de pinza superior y una porción de pinza inferior y una porción de conexión integral, en donde las dos o más pinzas se pueden conectar entre sí por la porción de conexión y están configuradas para recibir un tejido entre ellas. Un sistema de pinzas de conformación puede comprender dos o más pinzas, teniendo cada pinza una porción de pinza superior con una porción de hoja y una porción de pinza inferior, incluyendo cada pinza una porción de conexión integral, en donde cada pinza inferior puede ser separable y acoplable con una pinza superior respectiva, teniendo la pinza inferior una primera parte de la pinza inferior y una segunda parte de la pinza inferior con un espacio entre ellas para recibir la porción de hoja cuando la pinza superior y la pinza inferior están acopladas, en donde las dos o más pinzas se pueden conectar entre sí por la porción de conexión y están configuradas para recibir un tejido entre ellas.

Breve descripción de los dibujos

Los dibujos adjuntos, que se incluyen para proporcionar una mayor comprensión de la invención, se incorporan y constituyen parte de esta memoria descriptiva. Los dibujos presentados en el presente documento ilustran diferentes realizaciones de la invención y, junto con la descripción, sirven para explicar los principios de la invención. En los dibujos:

Las figuras 1A-1C ilustran un ejemplo de una preforma en T tal y como se teje y se dobla en una forma final. Las figuras 2A-2B ilustran un ejemplo de preforma en T curvada.

La figura 3 ilustra un ejemplo de geometría de pinza para aumentar la longitud de las fibras en la punta de una preforma en comparación con la raíz de la misma.

Las figuras 4A-4B ilustran un tejido que tiene fibras alargadas entre los bordes de la anchura del tejido.

La figura 5 ilustra la aplicación de pares de pinzas de acoplamiento a un tejido de preforma para aumentar la longitud de las fibras.

La figura 6 ilustra otra realización de una pinza para alargar las fibras de un tejido de preforma.

Las figuras 7A-7B ilustran la aplicación de la pinza de la Figura 6.

Las figuras 8A-8E ilustran ejemplos de preformas con geometrías complejas que pueden ser conformadas. La figura 9 ilustra un ejemplo de una preforma O que puede ser conformada.

La figura 10 ilustra un ejemplo de diseño de pinza.

Descripción detallada

Los términos "que comprende" y "comprende" en esta divulgación pueden significar "que incluye" e "incluye" o pueden tener el significado que comúnmente se le da al término "que comprende" o "comprende" en la Ley de Patentes de Estados Unidos. Las expresiones "que consiste esencialmente en" o "consiste esencialmente en", si se utilizan en las reivindicaciones, tienen el significado que se les atribuye en la Ley de Patentes de Estados Unidos. Otros aspectos de la invención se describen en o son obvios a partir de (y dentro del ámbito de la invención) la siguiente divulgación.

Los términos "hebras", "fibras", "cabos" e "hilos" se utilizan indistintamente en la siguiente descripción. Las "hebras", "fibras", "cabos" e "hilos", tal como se utilizan en el presente documento, pueden referirse a monofilamentos, hilos multifilamento, hilos retorcidos, cabos multifilamento, hilos texturizados, cabos trenzados, hilos recubiertos, hilos bicomponentes, así como a los hilos hechos de fibras rotas y estiradas de cualquier material conocido por los expertos en la materia. Los hilos pueden ser de carbono, nylon, rayón, fibra de vidrio, algodón, cerámica, aramida, poliéster, metal, vidrio de polietileno y/u otros materiales que presenten las propiedades deseadas físicas, térmicas, químicas y/u otras propiedades.

El término "plegado" se utiliza en sentido amplio en este documento para significar "conformación", que incluye el despliegue, doblado y otros términos similares para manipular la forma de un tejido.

Para una mejor comprensión de la invención, sus ventajas y objetivos alcanzados por sus usos, se hace referencia a la materia descriptiva adjunta en la que se ilustran realizaciones no limitantes de la invención en los dibujos adjuntos y en la que los componentes correspondientes se identifican con los mismos números de referencia.

Se da a conocer un método para crear preformas curvadas de fibra continua en un telar recto convencional. Las telas tejidas a máquina se crean utilizando un telar que incluye un mecanismo de tejido acoplado a un método para avanzar y recoger el tejido terminado. "Recogida recta" significa que el tejido se recoge en la dirección de la urdimbre o de la máquina (MD) en longitudes cortas adaptadas para tejer preformas discretas.

Las formas típicas que se tejen con la recogida recta incluyen preformas en forma de Pi o de T utilizadas como miembros de refuerzo estructural en varias aplicaciones. Estas formas, al estar hechas de fibra continua tanto en la dirección de la urdimbre como de la trama, pueden ser difíciles de conformar en una geometría o forma curvada en la dirección de la urdimbre o de la recogida.

Como ejemplo, las figuras 1A-1C ilustran una versión simplificada de la conformación de una preforma en T a partir del tejido de preforma en T 100. Las fibras de urdimbre y de trama se entrelazan en un telar 106, ilustrado por las líneas de puntos. Según se teje el tejido de preforma en T, el tejido avanza en la dirección A hacia un rodillo de recogida (no mostrado) para recibir el tejido completado. La porción del tejido que ya se ha formado pero que aún no se ha enrollado en el rodillo de recogida se denomina "caída" 108.

El tejido de preforma en T incluye porciones de base 102a, 102b y la porción de pata 104. Una raíz 110 de la porción de pata 104 puede estar entrelazada con las porciones de base 102a, 102b. Las porciones de base 102a, 102b no están entrelazadas en su intersección 114 y el resto de la porción de pata 104 no está entrelazada con las porciones de base más que en su intersección 110. El tejido de preforma en T 100 se teje y avanza hacia y sobre el rodillo de recogida. Una vez que se ha tejido una longitud L deseada del tejido de preforma en T, el tejido puede ser retirado del telar. Las porciones de base 102a, 102b, y la porción de pata 104 pueden ser dobladas para conformar la preforma T 120.

Otras formas de preformas, incluyendo, pero sin limitación, Pi, H, O e I pueden ser tejidas y dobladas en su forma final como es conocido por los expertos habituales. Cualquiera de las preformas puede ser impregnada con un material de matriz para conformar un material compuesto.

La figura 2A ilustra un ejemplo de preforma curvada. Con fines analíticos, la curva ilustrada en la figura 2A y otras figuras se denomina "convexa" Por consiguiente, el ejemplo es de una preforma convexa en forma de T, pero se contemplan otras formas de preformas, incluyendo, pero sin limitación, Pi, H, O e I. Similar al tejido de la figura 1, el tejido de preforma en T incluye porciones de base 202a, 202b y la porción de pata 204. Las porciones de base 202a, 202b y la porción de pata 204 se doblan para conformar la preforma en T 220.

Las porciones de base 202a, 202b y la porción de pata 204 se tejen con fibras de urdimbre 222. Como se muestra en la figura 2B, la longitud L2 de las fibras de urdimbre 222 en la dirección de la urdimbre son más cortas hacia el interior o raíz 226 de la preforma en T curvada que hacia el exterior o punta 224 de la preforma en T curvada. Por consiguiente, para curvar una preforma tejida como en la figura 1, la longitud de la fibra en la dirección de la urdimbre debe ser mayor en la punta de la preforma curvada que en la raíz de la misma.

Mientras que las preformas curvadas son conocidas en la técnica, estas preformas de la técnica anterior requerían el corte de fibras o la fabricación de la longitud a partir de fibras cortas discontinuas, como el estirado de las fibras rotas, para permitir que la preforma se estire o se curve para proporcionar una longitud adicional de la preforma hacia el exterior de la curvatura en comparación con el interior de la curvatura. Hay un debilitamiento, una pérdida de fuerza, de la preforma debido al corte y/o discontinuidad de las fibras al proporcionar la longitud adicional.

Por el contrario, la presente divulgación proporciona preformas y un proceso para tejer preformas con una longitud adicional de fibras para que la estructura terminada pueda ser curvada y tenga un refuerzo continuo de fibras en la dirección de la curvatura. Las fibras continuas proporcionan una mayor resistencia a la preforma que las fibras discontinuas. Las "fibras continuas" son fibras que no tienen roturas en toda la longitud del tejido. En realizaciones de la presente divulgación, las fibras del tejido son continuas en la dirección de la curvatura de la preforma y pueden tener diferentes longitudes a lo largo de la anchura del tejido. Las diferentes longitudes a lo largo de la anchura del tejido de preforma permiten conformar una porción curvada en la longitud del tejido sin cortar las fibras o tener las fibras discontinuas para conformar la porción curvada.

Para los fines de esta divulgación, se supondrá que la dirección de curvatura de la preforma es a lo largo de la dirección de la urdimbre o de la máquina (MD) del tejido. Sin embargo, se contempla que la técnica divulgada puede utilizarse para efectuar la curvatura del tejido en la dirección de la trama o transversal a la máquina (CD) sola o en combinación con la dirección de la urdimbre.

Para crear esta curvatura, de acuerdo con una realización de la presente divulgación, la longitud de las fibras de la pata vertical 204 se hace más larga hacia la punta exterior 224 de la pata vertical de la preforma que hacia la raíz interior 226 de la pata de la preforma, aplicando una o más pinzas al tejido a medida que este sale del telar. Las pinzas pueden aplicarse en la caída de la tela. La forma de las pinzas está diseñada para atraer la longitud adicional de las fibras hacia la preforma para acomodar un aumento en la longitud de las fibras para permitir la curvatura de la preforma cuando la preforma se conforma con la forma deseada.

Cada pinza puede incrementar la longitud de las fibras de urdimbre que salen del telar. En la pinza representada en la figura 10, por ejemplo, para acomodar el radio más largo del exterior de la curvatura de una preforma (Ro) frente al radio más corto del interior de la curvatura (Ri), la pinza se diseña de tal manera que a medida que cada segmento de la pinza se aplica a las fibras de urdimbre que salen del telar, la longitud resultante de la fibra de urdimbre en el interior (Wi) de la curvatura de la preforma sea más corta que la fibra de urdimbre en el exterior (Wo) de la curvatura de la preforma. Se muestra la diferencia resultante de la longitud de las fibras, Wo y Wi.

Se contempla que el tejido de preforma puede hacerse cóncavo como se ilustra en los ejemplos de las figuras 8C, 8D y 8E. En las realizaciones de tejidos de preforma cóncava como la figura 8D que tienen porciones de base 802a, 802b, las longitudes de las fibras de urdimbre que forman las patas verticales 804 serían opuestas a las del tejido de preforma convexa. Es decir, la longitud de las fibras de las patas verticales 804 es más corta hacia la punta exterior 824 de la pata vertical de la preforma que hacia la raíz interior 826 de la pata de la preforma. Los expertos habituales en la materia apreciarán la comprensión general de que la geometría de la forma final de la preforma determina la longitud necesaria de las fibras a lo largo de la longitud de la preforma para permitir la formación de la curvatura requerida. La alteración de la longitud de las fibras para que sean continuas a lo largo del tejido distingue la formación de tejidos de preforma según la presente divulgación de las fibras discontinuas a lo largo de las preformas curvadas de la técnica anterior.

La figura 3 ilustra un ejemplo de elemento de pinza 300. La pinza 300 se aplica al tejido de preforma que sale del telar. La pinza se orienta en el tejido de preforma de manera que un extremo de la raíz de la pinza 326 se aplica al extremo de la raíz de una pata vertical y un extremo de la punta de la pinza 324 se aplica al extremo de la punta de la pata vertical. Para una curvatura convexa como la de las figuras 1 y 2, el extremo de la raíz de la pinza es recto, lo que no aumenta la longitud de las fibras porque el extremo de la raíz de la pata vertical de la preforma en T tiene la menor longitud de fibras en la preforma curvada. El extremo de la punta de la pinza tiene una geometría o forma para alargar las fibras de tela de preforma de una curvatura convexa. Es decir, la geometría de la pinza hace que la longitud de recogida de fibra añadida se extraiga del telar para pasar a través hacia el extremo de la punta de la pinza que hacia el extremo de la raíz de la pinza. La geometría es más pronunciada - causando una mayor longitud de recogida de fibras del telar - en el extremo de la punta de la pinza porque el extremo de una preforma convexa con una(s) pata(s) vertical(es) tiene las fibras más largas de la preforma curvada. La geometría de la pinza se reduce hacia el extremo de la raíz de la pinza, ya que la longitud de las fibras es menor hacia la raíz de la preforma curvada. De este modo, las fibras son más largas en la punta de la pata vertical del tejido de preforma curvada y más cortas en la raíz. Por supuesto, la geometría de la pinza se invierte con respecto a la pata vertical de una preforma con curvatura cóncava.

Las pinzas se ensamblan normalmente sobre el tejido de preforma en conjuntos. Cada conjunto de pinzas incluye dos o más pinzas que tienen geometrías de acoplamiento. La acción de sujeción del tejido de preforma entre el conjunto de pinzas atrae la longitud adicional de la fibra a través del telar. Las geometrías de los conjuntos de pinzas son cónicas, de modo que la longitud de recogida aumenta desde la raíz (curva interior de la preforma) hasta la punta de una o varias patas verticales (curva exterior de la preforma) para una preforma con curvatura convexa (geometría de pinza invertida para una preforma con curvatura cóncava). El aumento de la longitud de las fibras puede permitir la formación del tejido de preforma en la preforma curvada de la figura 2 con longitudes continuas de fibras en toda la preforma curvada. La curvatura de la preforma se consigue con longitudes continuas de fibras y no se debilita con fibras cortadas o acortadas, tal como el estirado de las fibras rotas.

La geometría de una pinza mostrada en la figura 3 es sólo para fines ilustrativos. Las consideraciones de diseño determinarán la geometría particular seleccionada para las pinzas. Además, la geometría de las pinzas puede variar a lo largo de la longitud de la preforma para proporcionar contornos o curvaturas alternativos del tejido de preforma a lo largo de la longitud de la preforma.

La figura 4A ilustra un tejido donde la geometría de la pinza se ha dispuesto para proporcionar un alargamiento de las fibras en cualquier parte de la anchura del tejido. Es decir, las fibras pueden alargarse entre los bordes de la anchura del tejido para provocar una curvatura a lo ancho del tejido. En un ejemplo, los conjuntos de pinzas están dispuestos para provocar un alargamiento de las fibras hacia el centro del tejido. En una realización, el tejido de preforma puede cortarse en el centro de la dirección de la urdimbre para crear dos preformas curvadas con fibra continua a lo largo de la longitud de la curvatura. Como se muestra en la figura 4B, en esta realización, la curvatura está dispuesta en el plano del tejido de preforma. Se contempla que la geometría de la pinza también podría hacerse para provocar un alargamiento de las fibras en un tejido multicapa. Algunas de las capas pueden ser dobladas en una o más patas sobresalientes del plano o base del tejido de preforma que siguen la curvatura del plano del tejido de preforma y que se muestran en la figura 2.

La figura 5 ilustra un ejemplo donde el conjunto de pinzas es un par de pinzas acopladas 502a, 502b ensambladas en el tejido de preforma 504 cuando el tejido sale del telar 506. Estas pinzas pueden mantenerse en su lugar durante todo el proceso de tejedura mediante una fuerza F aplicada a las pinzas de acoplamiento para presionar el tejido de preforma entre las pinzas y variar la longitud de las fibras continuas a lo largo de la longitud de la preforma. La fuerza que mantiene unidos los pares de pinzas puede lograrse de cualquier manera conocida por aquellos con conocimientos ordinarios, incluyendo, pero sin limitación, tornillos y tuercas, resortes, etc. En una realización, pares de pinzas adyacentes, tales como 508, 510, se pueden ensamblar entre sí.

La figura 6 ilustra un ejemplo donde un conjunto de pinzas 600 está dispuesto para cruzarse y alargar las fibras cuando se aplica a un tejido de preforma. El conjunto de pinzas 600 incluye una pinza superior 602 que tiene una porción de hoja 608. Una pinza inferior 610 tiene porciones 604, 606 que tienen un espacio 612 entre ellas para recibir la porción de hoja 608. La pinza inferior 610 puede ser una sola pieza o estar unida por piezas separadas. Si son piezas separadas, se puede considerar que el conjunto de pinzas 600 tiene una pinza superior 602 y pinzas inferiores 604, 606. Una ventaja de las piezas separadas para el conjunto de pinzas 600 es que cada una de las piezas puede ser mecánicamente la misma para reducir el coste de fabricación y almacenamiento de las piezas. Asimismo, el espacio 612 entre las pinzas inferiores 604, 606 puede variar para acomodar diferentes espesores de tela de preforma.

Las figuras 7A-7B ilustran el conjunto de pinzas 600 reunidas. En la figura 7A, la pinza superior 602 está dispuesta sobre el tejido de preforma (no se muestra para mayor claridad) y la pinza inferior 610 está dispuesta debajo del tejido de preforma. Las pinzas superior e inferior están separadas por una distancia 702 para que la hoja 608 de la pinza superior no entre en el espacio 612 de la pinza inferior.

La porción de hoja para una preforma convexa tiene una geometría que provoca un alargamiento de las fibras del tejido al aplicarse. En un ejemplo, la porción de hoja es más pronunciada o más grande hacia el centro 704 que hacia el extremo 706 de la porción de hoja. Es decir, la porción de hoja tiene una forma que hace que las fibras del tejido de preforma sean más largas para recorrer la distancia hacia el centro más pronunciado de la hoja que alrededor de los extremos de la hoja. Como se ha analizado anteriormente, la geometría de la porción de la hoja sería opuesta para una preforma cóncava, de modo que las fibras del tejido de preforma serán más cortas para recorrer una distancia hacia un centro de la hoja menos pronunciado que alrededor de los extremos de la hoja.

Se aplica una fuerza F para empujar las pinzas superior e inferior. Como se muestra en la figura 7B, la distancia 702 se estrecha para que la porción de hoja 608 entre en el espacio 612 de la pinza inferior. La distancia 702 se ajusta según sea necesario para permitir el paso del tejido de preforma alrededor de la porción de la hoja y la intersección de las pinzas superior e inferior. La porción de hoja 608 hace que las fibras del tejido de preforma sean más largas para recorrer la distancia hacia el centro más pronunciado de la hoja 704 que alrededor de los extremos de la hoja.

Mientras que la figura 2 ilustra un ejemplo que da como resultado un tejido con una sola curvatura, es posible diseñar varios conjuntos de pinzas para lograr geometrías más complejas. Por ejemplo, se puede crear una preforma de forma ovalada variando la amplitud de las curvaturas de la pinza a lo largo de la longitud de la preforma. En la figura 9, se muestra un ejemplo de una preforma O 900 realizada de acuerdo con la presente invención. Se contempla que los pares de pinzas pueden aplicarse a algunas porciones del tejido de preforma y no a otras porciones. Es decir, la longitud adicional de la fibra puede ser extraída del telar en algunas zonas del tejido de preforma y no en otras zonas del tejido de preforma. De esta manera, se pueden formar geometrías complejas de preformas con porciones curvadas y rectas. Algunos ejemplos de estas preformas de forma compleja se ilustran en la figura 8.

Una vez que se teje la longitud de tela requerida y se retira el tejido de preforma del telar, se pueden retirar las pinzas restantes y dar forma al tejido de preforma según la configuración final. En cualquiera de las realizaciones, la configuración final puede ser impregnada con un material de matriz. El material de matriz incluye epoxi, bismaleimida, poliéster, éster de vinilo, cerámica, carbono y otros tales materiales conocidos por los expertos en la materia.

Otras realizaciones están dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un método de formación de una preforma curvada (220) que comprende:

aplicar al menos un conjunto de pinzas de acoplamiento (502a, 502b) a las fibras de un tejido de preforma (100) que avanza desde un telar (506), capturando entre sí el al menos un par de pinzas de acoplamiento (502a, 502b) al menos una porción del tejido de preforma (100), teniendo el al menos un conjunto de pinzas (502a, 502b) una geometría para provocar un aumento de la longitud de las fibras tirando de al menos algunas de las fibras que avanzan desde el telar (506); y

conformar la preforma (220) en una curva,

en donde las fibras son continuas a lo largo de la longitud del tejido de preforma (100).

2. El método de la reivindicación 1, en donde hay al menos dos conjuntos de pinzas de acoplamiento (508, 510) aplicadas al tejido de preforma (100), estando las pinzas de acoplamiento configuradas para recibir un tejido entre ellas.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, que comprende:

aplicar una fuerza a cada conjunto de pinzas de acoplamiento para comprimir el tejido de preforma (100) entre ellas.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el aumento de la longitud de las fibras se produce en la dirección de la urdimbre.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende:

disponer los al menos dos conjuntos de pinzas de acoplamiento (508, 510) adyacentes entre sí; y

unir entre sí los al menos dos conjuntos de pinzas de acoplamiento (508, 510).

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 3, que comprende:

disponer los dos o más conjuntos de pinzas de acoplamiento (508, 510) en ubicaciones separadas del tejido para aumentar la longitud de las fibras de dirección de la urdimbre en cada una de las ubicaciones separadas pero no en otras ubicaciones.

7. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde cada conjunto de pinzas de acoplamiento incluye una porción de pinza superior (602) y una porción de pinza inferior (610).

8. El método de la reivindicación 7, en donde la parte inferior de la pinza (610) está formada por dos piezas de acoplamiento (604, 606).

9. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la longitud de las fibras es mayor en el exterior de la curva que en el interior de la misma.

10. El método de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en donde la longitud de las fibras es más corta en el exterior de la curva que en el interior de la misma.