ES2960949T3

ES2960949T3 - Procedimiento de reforzamiento de un panel y un procedimiento de fabricación de panel compuesto implementando un procedimiento de este tipo y panel compuesto así obtenido

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Publication number: ES2960949T3
Application number: ES20736712T
Authority: ES
Inventors: Philippe Marcovich; Philippe Sajet; Xavier Couvreur; Charles Lestoquoy; Cyril Laine
Original assignee: Sicomin Holding; Ascodero Productique SAS
Current assignee: Sicomin Holding; Ascodero Productique SAS
Priority date: 2019-07-08
Filing date: 2020-07-08
Publication date: 2024-03-07
Anticipated expiration: 2040-07-08
Also published as: US11951693B2; AU2020309155A1; CN114080317B; CN114080317A; KR20220031612A; PL3996901T3; HRP20231335T1; CA3143900A1; FR3098444A1; EP4238745C0; BR112022000206A2; JP2022541155A; EP4238745A2; KR102880162B1; ZA202200332B; FR3098444B1; HUE063659T2; EP3996901C0; SA522431306B1; AU2020309155B2

Abstract

Método para reforzar un panel (P) en la dirección de su espesor E, que comprende: - una etapa a) de proporcionar un elemento de refuerzo alargado y flexible (1) con dos extremos longitudinales (10, 11) que tienen una longitud L estrictamente superior al doble el espesor E del panel (P), - una etapa b) de posicionamiento y sujeción de dicho elemento de refuerzo (1) en un lado del panel, denominado lado de inserción, - una etapa c) de agarre del elemento de refuerzo (1) , en su centro, en el lado de inserción, - una etapa de inserción d) en la que dicho elemento de refuerzo, agarrado por su centro, es arrastrado a través de un orificio que atraviesa el panel, plegando el elemento de refuerzo sobre sí mismo, y hasta donde una posición final (Pf) en la que los dos extremos longitudinales (10, 11) se extienden o no más allá del orificio en el lado de inserción (Ci), en donde un bucle (12) del elemento de refuerzo se extiende o no más allá del orificio en el lado del panel opuesto al lado de inserción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de reforzamiento de un panel y un procedimiento de fabricación de panel compuesto implementando un procedimiento de este tipo y panel compuesto así obtenido

La invención se refiere a un procedimiento de reforzamiento de un panel según su espesor, así como un procedimiento de fabricación de paneles compuestos implementando un procedimiento de reforzamiento de panel de este tipo.

Sector de la técnica

La presente divulgación se refiere al campo de la fabricación de sándwiches compuestos, también llamados paneles compuestos. Un sándwich compuesto comprende sustancialmente tres elementos superpuestos, planos, o preformados en 3D, según su espesor, a saber, dos pieles y un material de núcleo, de separación, convencionalmente en forma de un panel, plano o preformado en 3D, íntimamente unido a las dos pieles. En el contexto de la presente divulgación, el material de núcleo reforzado por la inserción de uno (o varios) elemento(s) de refuerzo puede ser, a modo de ejemplo no limitante, un panel de espuma celular tal como espumas de polietileno (PE), espumas de tereftalato de polietileno (PET), espumas de poliuretano (PUR), espumas acrílicas (PMI), espumas de origen biológico e igualmente materiales diversos tales como el corcho por ejemplo. Las pieles son convencionalmente textiles, a saber, diferentes materias tejidas según diferentes ligamentos (sarga o satén, por ejemplo), o incluso tejidos unidireccionales o multiaxiales.

La invención hace referencia más particularmente al campo de los sándwiches compuestos cuyo rendimiento mecánico es mejorado por la adición de refuerzos fibrosos que pasan a través de la dirección del espesor del núcleo, a saber, en una dirección perpendicular a un plano medio (o superficie media) entre las dos superficies exteriores del panel, en el punto de inserción, o incluso en una dirección inclinada con respecto a esta dirección, perpendicular al plano medio (o a la superficie media).

En un estado de la técnica de este tipo, y según una primera posibilidad de transformación denominada"moldeo por infusión al vacío",o más simplemente"infusión",la resina se aplica sobre la preforma pieles/material de núcleo: en un molde al vacío, los refuerzos fibrosos se impregnan con la llegada de la resina que es aspirada por la depresión creada en el molde: una vez polimerizada, esta resina asegura la solidarización entre las interfaces pieles/material de núcleo, y recubre las fibras dispuestas en las perforaciones según el espesor del núcleo, obteniendo así los refuerzos compuestos.

El procedimiento de reforzamiento según la presente divulgación es compatible con esta primera posibilidad de transformación.

El procedimiento de reforzamiento según la presente divulgación, sin embargo, no está limitado a esta primera posibilidad de transformación. Por ejemplo, como otro modo de realización posible, y según una segunda posibilidad de transformación, las fibras de refuerzo de las pieles y las fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo pueden mezclarse con fibras termoplásticas. El conjunto pieles/material de núcleo se calienta a fin de provocar la fusión de las fibras termoplásticas de las pieles y de los elementos de refuerzo, y hasta obtener el sándwich, después de la polimerización.

Estado de la técnica

El estado de la técnica de los sándwiches compuestos conoce técnicas de reforzamiento mediante la inserción de hilos flexibles sobre la preforma pieles/núcleo. Las técnicas de inserción de hilo conocidas son operaciones de costura a través de los tres materiales de la preforma pieles/núcleo: los refuerzos fibrosos de una misma línea son obtenidos por el trabajo de la misma aguja de costura que inserta periódicamente un hilo continuo según el espesor del núcleo. Para formar la siguiente línea de refuerzos, el panel se avanza un paso y la aguja procede a realizar un nuevo ciclo de costura sobre una línea adyacente.

Todavía se conocen técnicas de reforzamiento mediante las que se obtienen los refuerzos fibrosos y se insertan mediante técnicas de punzonado. En una técnica de este tipo, una serie de agujas provistas de púas permite arrastrar las fibras según el espesor del núcleo. Convencionalmente, las fibras arrastradas pueden proceder de una de las pieles, o incluso de una napa de fibras dispuesta sobre una de las dos superficies del panel.

El principal inconveniente de las técnicas de reforzamiento por costura es que su implementación requiere mucho tiempo debido al trabajo de aguja que conllevan, a diferencia de las técnicas de reforzamiento por aguja, que tienen un ritmo más elevado.

Por el contrario, el principal inconveniente de las técnicas de punzonado es su carácter aleatorio, en el sentido de que no se puede garantizar que las púas arrastren en realidad las fibras: en tal caso no se puede garantizar una presencia cuantificada de refuerzos fibrosos en el panel y, por el contrario, las técnicas de reforzamiento por costura.

En ambos casos, estas técnicas presentan el inconveniente adicional de no permitir ninguna distribución de refuerzos fibrosos en el material de núcleo, ni siquiera ninguna inclinación de los refuerzos, y debido a las técnicas y equipos de costura (o de punzonado) utilizados para insertar estos refuerzos fibrosos en el panel de material de núcleo.

También se conoce del documento FR 3.029.834 una técnica de inserción de hilos individuales; que comprende las siguientes etapas:

- proporcionar un panel, así como un elemento de inserción, longitudinal, que presenta un extremo libre,

- proporcionar una bobina de hilo y desenrollar una sección longitudinal del hilo a lo largo y en las proximidades del panel, dispuesto en un primer lado (del panel),

- perforar el panel con dicho elemento de inserción, por el desplazamiento de dicho elemento de inserción a lo largo de su eje longitudinal, a partir de dicho primer lado del panel y a través del panel, y simultáneamente el hilo es transportado por una acción de empuje de dicho elemento de inserción sobre el hilo, en el extremo libre de dicho elemento, y hasta que dicho elemento de inserción y el hilo salgan del segundo lado del panel y a modo de disponerse a través de la perforación del panel así creada, una hebra aguas arriba y una hebra aguas abajo con referencia a un bucle del hilo que sale del segundo lado del panel,

- cortar el hilo en la hebra aguas arriba, del primer lado del panel, y en el bucle del segundo lado del panel, obteniendo un par de hilos individuales a través de la perforación del panel, constituidos por las hebras aguas arriba y aguas abajo.

Según los hallazgos de los inventores, un procedimiento de este tipo permite asegurar la presencia de un elemento de refuerzo individual formado por dos hebras de hilos. En cambio, este procedimiento según el documento FR 3029834 puede perfeccionarse puesto que la sección del elemento de refuerzo está subdimensionada con respecto al orificio perforado. Dicho de otra manera, un procedimiento de este tipo no permite asegurar una cantidad suficiente de fibras en los puentes de refuerzo.

También se conoce del documento US2008/0226876A1 un procedimiento de reforzamiento de un panel compuesto que comprende un núcleo y pieles textiles con la implementación de las siguientes etapas:

- perforación simultánea del panel y de las pieles creando un orificio, por la inserción de una herramienta con una pinza,

- agarre del extremo longitudinal de un elemento de refuerzo con la pinza,

- tracción del elemento de refuerzo, a través del orificio hasta que los extremos del elemento de refuerzo, sobresalgan de las dos pieles.

Según los hallazgos de los inventores, un procedimiento de este tipo según el documento US2008/0226876A1 que asegura la inserción de un elemento de refuerzo por tracción de su extremo longitudinal, es poco fiable, en particular si existen fricciones significativas entre el elemento de refuerzo y el panel en el orificio durante la inserción. Según los hallazgos de los inventores, un procedimiento de este tipo no permite insertar de forma fiable, automatizada e industrial un refuerzo textil, mientras se minimiza el juego entre el orificio perforado y el elemento de refuerzo textil.

También se conoce de los documentos US.3030.256 B1, WO2006/125562 o incluso de EP 3.173.216 A1 un procedimiento de fabricación de un material celular reforzado que comprende las etapas que consisten en:

- producir un agujero pasante en el material celular que se extiende de una primera superficie del material celular a una segunda superficie del material celular,

- preparar al menos un haz de fibras en el otro lado de la segunda superficie del material celular,

- atravesar el agujero pasante a partir de la primera superficie a fin de agarrar el al menos un haz de fibras, y - tirar del al menos un haz de fibras en el agujero pasante en el material celular.

En estos tres estados de la técnica US.3030.256 B1, WO2006/125562 y EP 3.173.216 A1, la herramienta utilizada para la perforación del agujero y la herramienta que permite el agarre para la tracción del haz de fibras es la misma herramienta que consiste en una aguja provista de un gancho en su extremo. El gancho de la aguja agarra el haz de fibras y tira de él formando un bucle.

Como se explica en la página 7 de la solicitud WO2006/125562, o también en el párrafo 14 del documento EP 3.173.216 A1, la sección de la aguja se elige deliberadamente lo más pequeña posible, en concreto, de modo que el agujero producido tenga una sección inferior al diámetro del haz de fibras arrastrado a través del agujero.

Según los ensayos realizados por los inventores, el uso de una aguja como herramienta de perforación genera problemas cuya intensidad de desventajas aumenta con el aumento de la sección (o del diámetro) de la aguja utilizada y en particular:

- un riesgo de rasgado del material celular que aumenta en función de la sección de la aguja, debido al trabajo de la aguja y de los esfuerzos aplicados por la aguja al material, en particular cuando la aguja sale del material celular, - el agujero formado por la aguja se obtiene por perforación y deformación de la materia celular (sin eliminación de materia), esta perforación modifica localmente la densidad del material celular en los agujeros, con una compresión de la materia en las proximidades del agujero en comparación con la materia celular situada a mayor distancia de un agujero, compresión que además puede no ser constante según el espesor del material celular, y nuevamente, - la compresión local del material de núcleo según su espesor da lugar a tensiones internas que no permiten garantizar una geometría de agujero cilíndrico según el espesor.

Según los ensayos realizados por los inventores, una vez realizado este agujero por el trabajo de la aguja, la geometría final del agujero todavía se ve afectada por la tracción del bucle de fibras dentro del agujero, lo que da lugar a fenómenos de ovalización según el espesor, en particular para las espumas de poliuretano, a saber, después de la impregnación de la resina dentro del refuerzo, la geometría del refuerzo no puede garantizarse.

El uso de una aguja todavía puede dar lugar a fenómenos de desviación de la trayectoria de la aguja durante la perforación, en particular sobre el material que presenta diferentes capas de diferentes densidades, o incluso si el material de núcleo está recubierto con láminas de revestimiento metálicas, cuando la dirección de inserción está inclinada, (no perpendicular), localmente con el plano de las capas,

Según los hallazgos de los inventores, un procedimiento de este tipo según los documentos US.3030.256 B1, WO2006/125562 y EP 3.173.216 A1, requiere reforzar el panel con refuerzos fibrosos de pequeña sección, a fin de minimizar los inconvenientes y, por lo tanto, proporcionar una densidad superficial de refuerzos (número de refuerzos fibrosos con respecto a la superficie del panel) de número elevado, lo que tiene el inconveniente de aumentar el tiempo de fabricación y, por lo tanto, el coste del producto reforzado. Se conoce aún del documento EP 1.883.526 A1 un procedimiento de reforzamiento de un panel, plano o preformado en tres dimensiones, según su espesor: una etapa a) de proporción de un elemento de refuerzo, longilíneo, flexible, con dos extremos longitudinales que presentan una longitud estrictamente superior o igual al doble del espesor del panel en un punto de inserción, - una etapa b) de posicionamiento y de sujeción de dicho elemento de refuerzo en un lado del panel, denominado lado de inserción -una etapa c) de agarre del elemento de refuerzo, en el lado de inserción en una posición intermedia entre los dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo, - una etapa d) de inserción en donde se tira de dicho elemento de refuerzo agarrado en la posición intermedia, a través de un orificio que atraviesa el panel, plegando el elemento de refuerzo sobre sí mismo, y hasta una posición final en donde los dos extremos longitudinales sobresalen del orificio por el lado de inserción o incluso quedan a ras de la pared del panel en el lado de inserción, un bucle del elemento de refuerzo que sobresale del orificio en el lado del panel opuesto al lado de inserción, o incluso se proporciona en una posición cerca de la pared exterior del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción que se configura de modo que un corte del bucle divide el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales que se extienden cada una a través del orificio, posicionando los extremos de las dos secciones longitudinales a ras de la pared exterior del panel en el lado opuesto al lado de inserción. El documento EP-A-1.883.526 A1 también divulga un panel compuesto que comprende dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas con resina que unen las dos pieles entre ellas.

Objeto de la invención

La invención mejora la situación.

De acuerdo con un primer aspecto, se propone un procedimiento de reforzamiento de un panel plano o preformado en 3D, según su espesor E:

- una etapa a) de suministro de un elemento de refuerzo, longilíneo, flexible, con dos extremos longitudinales que presentan una longitud L estrictamente superior o igual al doble del espesor E del panel en el punto de inserción, - una etapa b) de posicionamiento y de sujeción de dicho elemento de refuerzo en un lado del panel, denominado lado de inserción,

- una etapa c) de agarre del elemento de refuerzo, en el lado de inserción en una posición de agarre intermedia entre los dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo,

- una etapa d) de inserción en donde se tira de dicho elemento de refuerzo agarrado en su posición intermedia, a través de un orificio que atraviesa el panel, plegando el elemento de refuerzo sobre sí mismo, y hasta una posición final en donde los dos extremos longitudinales sobresalen del orificio por el lado de inserción o quedan a ras del lado de inserción, un bucle del elemento de refuerzo que sobresale del orificio en el lado del panel opuesto al lado de inserción o incluso se proporciona en una posición cerca de la pared exterior del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción que se configura de modo que un corte del bucle divide el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales que se extienden cada una a través del orificio, posicionando los extremos de las dos secciones longitudinales a ras de la pared exterior del panel, en el lado opuesto al lado de inserción.

El procedimiento comprende una etapa de formación del orificio, antes de la etapa d) de inserción, en donde dicho orificio se perfora en el panel por medio de una herramienta de perforación que comprende un cuerpo cilíndrico provisto en su base de un borde circular de corte, y en donde el orificio se forma mediante un movimiento que combina un avance a lo largo del eje del cuerpo cilíndrico y una rotación alrededor del eje del cuerpo cilíndrico. Opcionalmente, se elimina el testigo resultante de la perforación del orificio, interno al cuerpo cilíndrico, presurizando el cuerpo cilíndrico con un gas.

Una herramienta de perforación de este tipo que comprende un cuerpo cilindrico provisto en su base de un borde circular de corte tiene interés porque permite asegurar:

- la creación de un orificio (o agujero) de geometría cilíndrica, por eliminación de materia, generando un testigo interno en el cuerpo cilíndrico, minimizando los fenómenos de compresión del material del panel y, por tanto, las tensiones internas en los orificios perforados,

- la formación de tales perforaciones con minimización de las tensiones internas, sin limitación en el diámetro del orificio que puede ser un diámetro mucho mayor que los creados por el trabajo de una aguja, por ejemplo con un diámetro superior o igual a 2 mm, incluso superior o igual a 4 mm, o incluso superior a 6 mm, o incluso superior o igual a 8 mm, incluso superior o igual a 10 mm, y o incluso sin limitación en el espesor del material,

- asegurar la creación de un orificio con una trayectoria rectilínea controlada, minimizando las tensiones internas, incluso si el material del panel es una multicapa, comprendiendo diferentes capas superpuestas de diferentes materiales y/de diferentes densidades, o incluso si el panel comprende láminas de revestimiento, por ejemplo metálicas, e incluso si el ángulo de perforación no está localmente en el punto de perforación perpendicular a la superficie del panel a perforar, o incluso localmente perpendicular a las superficies intermedias de las diferentes capas.

Garantizar un orificio de geometría cilíndrica controlada, minimizando las tensiones internas, permite luego insertar el elemento de refuerzo, en particular fibroso, según la etapa d) con un recubrimiento controlado, en particular una sección del elemento de refuerzo controlada, pero sin excesos para no perder la geometría cilíndrica que da la forma final de los puentes de refuerzo durante la aplicación de la resina.

En esta ocasión, se observa que el agarre del elemento de refuerzo en una posición intermedia forma un bucle, que durante la etapa d) se tira a través del orificio desde el lado de inserción del panel hasta el lado del panel opuesto al lado de inserción, este bucle agarrado por una herramienta de sujeción puede generar un esfuerzo durante su recorrido a través del orificio pasante.

Se puede prestar especial atención para que la sección de este bucle no altere la geometría del orificio perforado, en concreto mediante la elección de una herramienta de inserción específica, y que comprende además una varilla y una herramienta de sujeción (en particular un gancho o una pinza controlada) en el extremo de esta varilla, un tubo. El conjunto varilla y herramienta de sujeción está montado de forma deslizable en el tubo, estando dicha herramienta de sujeción proporcionada para sobresalir de la boca del tubo durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde la herramienta de sujeción se retrae dentro del tubo, cuando la herramienta de sujeción es impulsada a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

El diámetro externo del tubo se elige en relación con el diámetro del orificio, igual o ligeramente inferior al mismo. La retracción de la herramienta de sujeción (en concreto de la pinza controlada o del gancho) en el tubo permite forzar al bucle dentro del tubo y, de este modo, ventajosamente evitar las fricciones (o esfuerzos) cuando la herramienta de inserción tira de este bucle a lo largo del orificio pasante.

Según un modo de realización, la etapa de inserción d) se lleva a cabo utilizando una herramienta de inserción que comprende una varilla configurada para pasar a través del orificio del panel, desde el lado opuesto al lado de inserción, y en la dirección del lado de inserción, estando la varilla provista de un gancho en su extremo distal, sobresaliendo del lado de inserción cuando el gancho asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), asegurando la etapa d) de inserción la formación del bucle alrededor del gancho cuando el gancho es impulsado a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción.

Según un modo de realización, el procedimiento presenta una etapa e) de corte sucesivamente a la etapa d) de inserción, en donde se secciona el bucle del elemento de refuerzo en la posición final del elemento de refuerzo, dividiendo el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales, extendiéndose cada una a través del orificio; los dos extremos de cada sección longitudinal pueden proporcionarse para sobresalir de los dos lados del panel, o bien a ras de los dos lados del panel, o bien sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel.

Según un modo de realización, la etapa e) de corte se implementa mediante dicha herramienta de inserción que comprende una cuchilla montada sobre la herramienta de inserción, móvil con respecto al gancho, y en donde el bucle se secciona durante la etapa e) mediante un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla de una posición retraída a distancia del gancho, hacia una posición de corte en donde dicha cuchilla secciona el bucle del elemento de refuerzo apoyado sobre el gancho, con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla y el gancho.

Según un modo de realización, la herramienta de inserción incluye la varilla y el gancho, pero también un tubo, estando el conjunto varilla y gancho montado de manera deslizable en el tubo, estando dicho gancho proporcionado para sobresalir de la boca del tubo durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde el gancho se retrae dentro del tubo, cuando el gancho es impulsado a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

Como alternativa, la etapa d) de inserción se lleva a cabo mediante el uso de una herramienta que comprende una varilla configurada para pasar a través del orificio del panel desde el lado opuesto al lado de inserción y en la dirección del lado de inserción, estando dicha varilla provista de una pinza controlada en su extremo distal, sobresaliendo del lado de inserción cuando la pinza controlada asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c).

La pinza controlada comprende dos mordazas configuradas para pasar de una posición de abertura permitiendo el posicionamiento del elemento de refuerzo entre las dos mordazas hasta una posición de cierre en donde las dos mordazas se cierran sobre el elemento de refuerzo agarrándolo.

La etapa d) de inserción asegura la formación del bucle alrededor de la pinza controlada cuando la pinza es impulsada a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción.

En particular, la herramienta de inserción puede comprender la varilla y la pinza controlada pero también un tubo, estando el conjunto varilla y pinza controlada montado de manera deslizable en el tubo, estando dicha pinza controlada proporcionada para sobresalir de la boca del tubo durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde la pinza controlada se retrae dentro del tubo, cuando la pinza controlada es impulsada a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

Según un modo de realización, las dos mordazas de la pinza controlada están formadas por elementos elásticamente deformables que, cuando sobresalen de la boca del tubo, fuerzan a las mordazas, gracias a la elasticidad de los elementos elásticamente deformables, en la posición de abertura donde las mordazas se extienden radialmente más allá del radio interior del tubo, estando la herramienta de inserción configurada de manera que el paso de las mordazas de la posición de abertura a la posición de cierre se produce durante la retracción de la pinza dentro del tubo durante el cual las dos mordazas son obligadas por el tubo a cerrarse entre sí durante el deslizamiento de la varilla dentro el tubo.

De manera ventajosa, la etapa e) de corte puede implementarse mediante dicha herramienta de inserción que comprende una cuchilla montada en el tubo, móvil con respecto a la pinza, y en donde el bucle se secciona durante la etapa e) mediante un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla de una posición retraída a distancia de la pinza dentro del tubo en la posición de cierre de las mordazas, hasta una posición de corte en donde dicha cuchilla secciona el bucle del elemento de refuerzo acoplado con la pinza dentro del tubo, con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla y la pinza controlada.

De manera ventajosa, la cuchilla puede estar dispuesta de manera deslizable en una posición intermedia entre las dos mordazas, configurada para seccionar el bucle del elemento de refuerzo según un plano de corte insertado entre las dos mordazas de la pinza y de ese modo en una posición de cierre sobre el elemento de refuerzo.

Según una alternativa de realización, la etapa e) se implementa mientras el bucle está posicionado sobresaliendo del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción en la posición final del elemento de refuerzo, mediante una herramienta de corte distinta de la herramienta de inserción que secciona el bucle a lo largo de un plano de corte intermedio entre el gancho (o la pinza controlada) de la herramienta de inserción y la pared exterior del panel, generando el corte un residuo formado por el pliegue del bucle

Según un modo de realización, la posición intermedia del agarre es la mitad del elemento de refuerzo, o bien una posición cercana a la mitad del elemento de refuerzo, a una distancia de más o menos el 20 % de la longitud L del elemento de refuerzo con respecto a su mitad. Según un modo de realización, el elemento de refuerzo es un conjunto de hilos, yuxtapuestos, que se extienden longitudinalmente sobre la longitud L del elemento de refuerzo. Opcionalmente, pero no necesariamente, los hilos del conjunto pueden retorcerse entre sí según la longitud del elemento de refuerzo.

Según un modo de realización, dicha etapa b) de posicionamiento y de sujeción se implementa mediante un mecanismo de sujeción que comprende dos pinzas, configuradas para mantener dicho elemento de refuerzo en dos posiciones, a ambos lados, de la mitad del elemento de refuerzo a lo largo de su longitud. El agarre del elemento de refuerzo en la etapa c) se obtienen mientras el gancho de la herramienta de inserción sobresale del lado de inserción, por desplazamiento de las pinzas acopladas con el elemento de refuerzo desde una posición en donde el elemento de refuerzo no pasa a través del gancho hacia una posición en donde una parte intermedia tal como la mitad de dicho elemento de refuerzo pasa a través del gancho.

Según un modo de realización, se proporcionan medios robóticos y/o automatizados para permitir:

- diferentes posicionamientos de dicha herramienta de inserción con respecto al panel,

- diferentes inclinaciones de dicha herramienta de inserción con respecto al panel y con el fin de permitir la inserción de una pluralidad de elementos de refuerzo según una distribución espacial de los puntos de inserción configurables y según inclinaciones ajustables.

En particular, se proporciona un soporte de panel, comprendiendo los medios robóticos, dispuestos a ambos lados del soporte del panel:

- un primer brazo robótico, que manipula la herramienta de inserción, y

- un segundo brazo robótico, que manipula las dos pinzas del mecanismo de sujeción.

Según un segundo aspecto, la invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de un panel compuesto que implementa el procedimiento de reforzamiento del panel según su espesor de acuerdo con la invención para, realizar inserciones de elementos de refuerzo en un panel, estando cada elemento de refuerzo sobresaliendo de los dos lados del panel, o bien proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o bien sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles, contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, a continuación se inyecta una resina al vacío para impregnar las pieles y los elementos de refuerzo dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo impregnado de resina que une las dos pieles entre sí.

Según un tercer aspecto, la invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de un panel compuesto implementando el procedimiento de reforzamiento de panel de acuerdo con la invención, para realizar inserciones de elementos de refuerzo en un panel, estando cada elemento de refuerzo sobresaliendo de los dos lados del panel, o bien proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o bien sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles, contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, y en donde los elementos de refuerzo y las dos pieles comprenden fibras de refuerzo y fibras termoplásticas y en donde el conjunto piel y panel reforzado por los elementos de refuerzo se calienta, hasta obtener la fusión de las fibras termoplásticas, siendo el panel compuesto obtenido, después de la solidificación por enfriamiento del polímero termoplástico, con dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas de polímero termoplástico que unen las dos pieles entre sí.

Según un cuarto aspecto, la invención también se refiere a un procedimiento de fabricación de un panel compuesto implementando el procedimiento de reforzamiento del panel según su espesor de acuerdo con la invención, para realizar inserciones de elementos de refuerzo en un panel, estando cada elemento de refuerzo sobresaliendo de los dos lados del panel, o bien proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o bien sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles, contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, a continuación se inyecta una resina a una presión superior a la presión atmosférica en los puntos de inyección en un molde, la presión de inyección inferior o igual a 300 kPa (3 bar), el molde mantenido al vacío entre 20 y 30 kPa (0,2 y 0,3 bar) por debajo de la presión atmosférica, impregnando la resina las pieles y los elementos de refuerzo dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles unidas respectivamente a los dos lados del panel, por su cara interna, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo 1 impregnado de resina que une las pieles entre sí.

Según un quinto aspecto, la invención también se refiere a un panel compuesto obtenido según el procedimiento de fabricación de un panel compuesto objeto del segundo aspecto, del tercer aspecto o incluso del cuarto aspecto, comprendiendo el panel compuesto dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas de resina que unen las dos pieles entre sí; presentando dicho panel compuesto las siguientes características:

- un espesor E del panel, excluyendo las pieles, comprendido entre 30 mm y 300 mm, en particular comprendido entre 50 mm y 200 mm,

- puentes de refuerzo, cilíndricos con un diámetro comprendido entre 2,5 mm y 12,5 mm,

- un contenido de fibra de refuerzo en los puentes de refuerzo comprendido entre 30 % y 80 % en volumen, y por ejemplo entre 40 % y 80 %, incluso entre 50 % y 70 %.

Las características expuestas en los párrafos anteriores pueden, de manera opcional, implementarse. Se pueden implementar de forma independiente las unas de las otras o en combinación las unas de las otras.

Descripción de las figuras

Otras características, detalles y ventajas resultarán evidentes tras la lectura de la descripción detallada a continuación y tras el análisis de los dibujos adjuntos, en los cuales:

Fig. 1

La [Fig. 1] ilustra esquemáticamente una herramienta de perforación para la implementación del procedimiento de reforzamiento, según un modo de realización, con un cuerpo cilíndrico provisto de un extremo de corte circular en su base, siendo la herramienta de perforación desplazada en un movimiento que combina, por una parte, una traslación a lo largo del eje del cuerpo cilíndrico que hace que el extremo de corte avance en la dirección del panel, y, por otra parte, una rotación alrededor del eje del cuerpo cilíndrico para obtener el orificio, estando el eje de la herramienta de perforación orientado en un ángulo a, ajustable, estando dicho panel ilustrado a modo de ejemplo como un panel monomaterial.

Fig. 1a

La [Fig. 1a] muestra esquemáticamente la sección de un panel multimateriales que comprende varias capas de materiales, comprendiendo dos láminas de revestimiento, el cual puede reforzarse con el procedimiento divulgado por la presente solicitud, y como alternativa al panel monomaterial de la figura 1.

Fig. 2

La [Fig. 2] es una vista del procedimiento consecutiva a la figura 1, habiendo atravesado la herramienta de perforación el panel con la realización del orificio, un gas a presión se inyecta en el cuerpo cilíndrico para provocar la expulsión del testigo interno al cuerpo cilíndrico.

Fig. 3

La [Fig. 3] es una vista del procedimiento consecutiva a la figura 2, una vez perforado el orificio, que ilustra dicha etapa b) de posicionamiento y de sujeción de dicho elemento de refuerzo en un lado del panel, denominado lado de inserción, mediante un mecanismo de sujeción que comprende dos pinzas, ahora un elemento de refuerzo, en forma de trenza de hilos, en dos posiciones, locales, a cada lado de la mitad del elemento de refuerzo, una herramienta de inserción que comprende una varilla provista de un gancho, una cuchilla de corte y un tubo, siendo posicionada en el lado del panel opuesto al lado de inserción.

Fig. 3a

La [Fig. 3a] es una vista en despiece del conjunto varilla/gancho y cuchilla de dicha herramienta de inserción.

Fig. 4

La [Fig. 4] es una vista del procedimiento consecutiva a la figura 3, habiendo atravesado la herramienta de inserción el panel hasta que el gancho sobresalga del panel, en el lado de inserción.

Fig. 5

La [Fig. 5] es una vista consecutiva a la figura 3, cuando el mecanismo de sujeción desplaza el elemento de inserción desde la posición según la figura 4 donde el elemento de refuerzo no pasa a través del gancho a una posición donde la mitad del elemento de refuerzo pasa a través del gancho.

Fig. 6

La [Fig. 6] es una vista consecutiva de la figura 5 en la que el gancho tira del elemento de refuerzo en su mitad a través del orificio, provocando que el elemento de refuerzo se doble sobre sí mismo con la formación de un bucle alrededor del gancho.

Fig. 7

La [Fig. 7] es una vista consecutiva a la figura 6, habiendo tirado el gancho del elemento de refuerzo plegado en dos, en una posición final en la que dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo sobresalen del lado de inserción, el bucle del elemento de refuerzo, sobresaliendo del lado opuesto al del lado de inserción.

Fig. 8

La [Fig. 8] es una vista del procedimiento consecutiva de la figura 7, después de que la cuchilla de la herramienta de inserción haya seccionado el bucle del elemento de refuerzo, en dicha posición final, (herramienta de inserción no ilustrada), el elemento de refuerzo, estando dividido en dos secciones longitudinales, presentando cada una dos extremos sobresalientes a cada lado del panel.

Fig. 9

La [Fig. 9] es una vista de un panel reforzado que comprende varios elementos de refuerzo 1, según la figura 8, por implementación del procedimiento de reforzamiento y la adición de dos pieles, textiles sobre cada uno de los lados del panel, estando destinada la cara interior de cada piel a estar en contacto con los extremos sobresalientes de los elementos de refuerzo.

Fig. 10

La [Fig. 10] es una vista consecutiva a la figura 6 (como alternativa a la figura 7), habiendo tirado el gancho del elemento de refuerzo plegado en dos, en una posición final para la cual dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo quedan a ras del lado de inserción, y el bucle del elemento de refuerzo, posicionado cerca del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción, ligeramente dentro del panel

Fig. 11

La [Fig. 11] es una vista del procedimiento consecutiva de la figura 10, después de que la cuchilla de la herramienta de inserción ha seccionado el bucle del elemento de refuerzo, en dicha posición final, (herramienta de inserción no ilustrada), el elemento de refuerzo, estando dividido en dos secciones longitudinales, presentando cada una dos extremos a ras de cada lado del panel.

Fig. 12

La [Fig. 12] es una vista del procedimiento consecutiva de la figura 7 en dicha posición final del elemento de refuerzo (como alternativa a la figura 8) para la cual el corte se realiza mediante una cuchilla de la herramienta de inserción, ilustrando la figura 12 más particularmente una herramienta de corte, significativamente distinta de la herramienta de inserción que secciona el bucle en una posición intermedia entre el gancho de la herramienta de inserción y la superficie exterior del panel, en el lado opuesto al de inserción, generando un residuo formado por el bucle seccionado.

Fig. 13

La [Fig. 13] es una vista del procedimiento según la presente divulgación según una alternativa de realización para la cual se elige una herramienta de agarre que comprende una varilla provista en su extremo de una pinza controlada, que comprende dos mordazas configuradas para pasar de una posición de abertura que permite el agarre del elemento de refuerzo hasta una posición de cierre que sujeta el elemento de refuerzo.

Fig. 14

La [Fig. 14] es una vista detallada de la pinza controlada de la herramienta de inserción según la figura 13, cuyas dos mordazas son elementos elásticamente deformables cuya elasticidad fuerza a las mordazas en la posición de abertura.

Fig. 15

La [Fig. 15] es una vista detallada y frontal de la pinza controlada de la herramienta de inserción según la figura 13 que ilustra las dos mordazas en la posición de abertura, pero todavía en segundo plano, el tubo y dentro del mismo, una cuchilla de corte situada en un plano intermedio entre las dos mordazas.

Fig. 16

La [Fig. 16] es una vista de corte de la herramienta de inserción de la figura 13, que ilustra la varilla interna al tubo, la fijación de los elementos elásticamente deformables en el extremo de la varilla, la cuchilla de corte y una de las dos mordazas.

Fig. 17

La [Fig. 17] es una vista parcial de la herramienta de inserción de la figura 13, que ilustra la varilla, los elementos elásticamente deformables fijados en el extremo de la varilla, la cuchilla de corte y las dos mordazas (el tubo está oculto)

Fig. 18

La [Fig. 18] son dos vistas, que ilustran esquemáticamente el paso de las mordazas de las pinza controlada de la posición de abertura (vista izquierda) a la posición de cierre (vista derecha), obtenido durante la retracción de la pinza dentro del tubo por la acción del tubo que hace que los elementos elásticamente deformables se cierren entre sí.

Fig. 19

La [Fig. 19] es una vista esquemática de una instalación robótica adecuada para implementar el procedimiento de reforzamiento y que comprende un soporte de panel, comprendiendo los medios robóticos, dispuestos a cada lado del soporte del panel un primer brazo robótico que maneja la herramienta de inserción, y un segundo brazo robótico, que manipula las dos pinzas del mecanismo de sujeción.

Descripción detallada de la invención

Los dibujos y la descripción siguiente contienen, en lo esencial, elementos de una cierta naturaleza. Por lo tanto, pueden utilizarse no sólo para mejorar la comprensión de la presente divulgación, sino también contribuir a su definición, llegado el caso.

También, la invención se refiere a un procedimiento de reforzamiento de un panel P según su espesor E:

- una etapa a) de suministro de un elemento de refuerzo 1, longilíneo, flexible, con dos extremos longitudinales 10, 11 que presentan una longitud L estrictamente superior o igual al doble del espesor E del panel P en el punto de inserción,

- una etapa b) de posicionamiento y de sujeción de dicho elemento de refuerzo 1 en un lado del panel, denominado lado de inserción Ci

- una etapa c) de agarre del elemento de refuerzo 1, en una posición de agarre intermedia entre los dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo 1 tal como en su mitad, en el lado de inserción Ci,

- una etapa d) de inserción en donde se tira de dicho elemento de refuerzo agarrado en la posición intermedia del elemento de refuerzo, a través de un orificio 2 que atraviesa el panel, plegando el elemento de refuerzo sobre sí mismo, y hasta una posición final Pf en donde los dos extremos longitudinales 10, 11 sobresalen del orificio 2 del lado de inserción Ci o quedan a ras del lado de inserción Ci, un bucle 12 del elemento de refuerzo que sobresale del orificio 2 en el lado del panel opuesto al lado de inserción Ci, o bien estando el bucle 12 dispuesto en una posición cercana al panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción, en concreto ligeramente interior, configurado de manera que un corte (sin residuo) del bucle divide el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales 15, 16 que se extienden cada una a través del orificio, posicionando los extremos 151, 161 de las dos secciones longitudinales 15, 16 a ras de la pared del panel en el lado opuesto al lado de inserción Ci.

La posición intermedia del agarre en la etapa c) de agarre puede ser el medio del elemento de refuerzo, o bien una posición cercana al medio del elemento de refuerzo 1, por ejemplo a una distancia de más o menos el 20 % de la longitud L del elemento de refuerzo con respecto a su medio.

De manera ventajosa, este modo de inserción permite tirar fuertemente del elemento de refuerzo 1, (sin pérdida de fibras) que se pliega en dos con formación del bucle 12 durante la etapa d), y hasta su posición final Pf como se ilustra en la figura 7 a modo de ejemplo: tal modo de inserción permite la inserción de un elemento de refuerzo en concreto formado por un conjunto de hilos 13 yuxtapuesto, que se extienden longitudinalmente sobre la longitud L del elemento de refuerzo 1. Opcionalmente, pero no necesariamente, los hilos 13 del conjunto están retorcidos entre sí a lo largo del elemento de refuerzo.

Los hilos 13 pueden ser hilos de fibra de vidrio, hilos de fibra de carbono, hilos de fibra de aramida, hilos de fibra vegetal, por ejemplo como el lino, o incluso hilos de fibra de poliéster. Esta lista se proporciona a modo de ejemplo y no limita los posibles materiales para las fibras de los hilos.

Sobre este asunto, la figura 7 ilustra un ejemplo de realización para el cual, al final de la tracción de la etapa d), el elemento de refuerzo sobresale de los dos lados del panel, sobresaliendo los dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo del lado de inserción Ci, el bucle 12 sobresale del lado opuesto al de inserción. En tal caso, la longitud L del elemento de refuerzo 1 es estrictamente mayor que el doble del espesor E del panel, en el punto de inserción.

Según otras posibilidades: tomadas individualmente o en combinación:

- al final de la tracción de la etapa d), el elemento de refuerzo 1 puede quedar a ras del lado de inserción Ci tirando del elemento de refuerzo para desplazarse justo lo necesario para que los dos extremos longitudinales queden a ras de la pared del panel, en el lado de inserción Ci (véase la figura 10),

- al final de la tracción de la etapa d), el bucle 12 del elemento de refuerzo puede proporcionarse en una posición cercana al panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción, en concreto ligeramente interior al panel configurado de manera que un corte del bucle (sin residuo) divide el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales 15, 16 que se extienden cada una a través del orificio, posicionando los extremos 151, 161 de las dos secciones longitudinales 15, 16 a ras de la pared exterior del panel en el lado opuesto al lado de inserción Ci (véanse las figuras 10 y 11).

En este caso particular ilustrado en las figuras 10 y 11, con una inserción de un elemento de refuerzo en una dirección sustancialmente perpendicular al plano medio o a la superficie media (superficie neutra) del panel, en el punto de inserción, la longitud del elemento de refuerzo puede ser igual al doble del espesor E del panel. En tal caso, el agarre del elemento de refuerzo se realiza en el medio de dicho elemento de refuerzo 1.

Al final del procedimiento de reforzamiento, cada elemento de refuerzo 1 puede estar:

- sobresaliendo de los dos lados del panel como se ilustra en la figura 8, una vez cortado el bucle 12, o de otro modo,

- proporcionado a ras de los dos lados del panel como se ilustra en la figura 11, una vez cortado el bucle, o de otro modo,

- sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel (modo de realización no ilustrado), respectivamente en el lado de inserción y en el lado del panel opuesto al lado de inserción (o viceversa).

El resultado de la figura 11, con la presencia de dos secciones longitudinales 15,16 cuyos extremos 150, 151; 160, 161 están a ras de los dos lados del panel, pero aún obtenerse a partir del resultado de la figura 8, a ras de los extremos sobresalientes de la figura 8, usando una herramienta de corte distinta de la herramienta de inserción.

Por ejemplo, el conjunto de hilos puede tener las siguientes características:

- número de hilos comprendido entre 10 y 600,

- presentando cada hilo una titulación (tex) correspondiente al peso en gramos de 1.000 metros de hilo comprendido entre 200 tex y 35.000 tex.

El panel destinado a formar el núcleo del panel compuesto puede ser monomaterial, y como se ilustra en la figura 1. El material de núcleo reforzado por la inserción de uno (o varios) elemento(s) de refuerzo puede ser, a modo de ejemplo no limitante, un panel de espuma celular tal como espumas de polietileno (PE), espumas de tereftalato de polietileno (PET), espumas de poliuretano (PUR), espumas acrílicas, espumas de origen biológico, espumas de polimetacrilimida (PMI) e igualmente materiales diversos tales como el corcho por ejemplo. Según otro modo de realización ilustrado con fines indicativos en la figura 1a, el panel P puede ser multicapas C1, C2, C3, incluso multimateriales, incluso comprender por ejemplo láminas de revestimiento Par 1, Par 2. El panel puede por ejemplo presentar varias capas C1, C2, C3, de números comprendidos entre 2 y N (número entero superior a 3), de diferentes características, por ejemplo varias capas C1 a C3 en superposición de espumas de plástico, de diferentes densidades y/o de diferentes materiales (espuma de polietileno o incluso una espuma de poliuretano; espumas de poliuretano (PUR), espumas acrílicas, espumas de origen biológico, etc.). Las láminas de revestimiento son mucho menos gruesas (por ejemplo, una relación de 100) que el espesor del panel entre las láminas de revestimiento, o incluso al espesor de cada capa C1 a C3. Las láminas de revestimiento pueden ser, por ejemplo, láminas metálicas, por ejemplo aluminio.

El panel destinado a formar el núcleo del panel compuesto puede ser un panel plano, como se ilustra en las figuras, o incluso preformado en 3D, por ejemplo, en forma de una nariz de avión o incluso del casco curvo de un barco. Las etapas a), b), c), d), mencionadas anteriormente se pueden implementar sobre un panel plano o panel preformado (3D).

En el caso de un panel preformado 3D, se entiende por superficie media a la superficie que corresponde a la que pasa por la mitad del espesor del panel y que es paralela a las superficies exteriores del panel en el punto de inserción. En el caso de un panel plano, esta superficie media es el plano medio paralelo al plano del panel.

El espesor P del panel puede estar comprendido entre 30 mm y 300 mm y en concreto superior o igual a 40 mm, o incluso superior o igual a 50 mm.

Según un modo de realización, la etapa d) de inserción se lleva a cabo utilizando una herramienta de inserción 3 que comprende, por ejemplo, una varilla 30 configurada para pasar a través del orificio 2 del panel desde el lado opuesto al lado de inserción Ci en la dirección del lado de inserción. Esta varilla 30 está provista de un gancho 31 en su extremo distal que sobresale del lado de inserción Ci cuando el gancho 31 asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y como se ilustra en la figura 5.

La etapa d) de inserción con tracción del bucle 12 asegura entonces la formación del bucle 12 alrededor del gancho 31 cuando el gancho es impulsado en el orificio a lo largo de su eje, a partir del lado de inserción Ci hacia el lado del panel opuesto al de inserción, y como se ilustra en las figuras 6 y 7, o incluso en las figuras 6 y 10. Al final de la tracción de la etapa d), el bucle 12 puede sobresalir del lado del panel opuesto al lado de inserción, como se ilustra en la figura 7, o incluso posicionarse cerca del lado del panel opuesto al lado de inserción, en concreto ligeramente interior al material de núcleo como se ilustra en la figura 10

Según un modo de realización, el procedimiento puede presentar una etapa de formación del orificio, antes de la etapa d) de inserción, en donde dicho orificio 2 se perfora en el panel P por medio de una herramienta de perforación 4. Preferentemente, por lo tanto, la formación del orificio no se obtiene mediante la herramienta de inserción, sino con una herramienta de perforación, específica, distinta de la herramienta de inserción.

La herramienta de perforación 4 puede comprender un cuerpo cilíndrico 40 provisto en su base de un borde circular de corte 41. El orificio se forma mediante un movimiento que combina un avance a lo largo del eje del cuerpo cilíndrico 40 y una rotación alrededor del eje del cuerpo cilíndrico 41, y como se ilustra en la figura 1, y hasta que la herramienta de perforación atraviese el panel, como se ilustra en la figura 2.

El borde circular de corte 41, puede estar formado por un bisel, que puede ser un bisel exterior, y como se observa en la figura 1. Un bisel exterior permite no comprimir el testigo en el hueco del cuerpo cilíndrico durante la perforación, y a diferencia de un bisel interior. De este modo se facilita la retirada del testigo.

Durante su avance, la herramienta de perforación 4 puede ser sustancialmente perpendicular al plano medio (o a la superficie media) del panel (a = 90°), o incluso inclinada con respecto al plano medio (o a la superficie media) del panel, es decir, una ángulo a estrictamente inferior a 90°, por ejemplo comprendido entre 45° y 90° como ejemplo no limitante.

Al final de la etapa de perforación, se puede eliminar el testigo resultante de la perforación del orificio, interno al cuerpo cilíndrico, presurizando el cuerpo cilíndrico con un gas G, y como se ilustra en la figura 2. La presurización del gas, interno al cuerpo cilíndrico genera una fuerza sobre el testigo Ca asegurando su expulsión a través del borde circular de corte.

El diámetro exterior del cuerpo cilindrico 40 de la herramienta de perforación 4 está típicamente comprendido entre 4 mm y 14 mm, y/o el diámetro interior del cuerpo cilíndrico está típicamente comprendido entre 3 mm y 12,5 mm.

La definición del intervalo de diámetros (exterior e interior del cuerpo cilíndrico) de las herramientas depende igualmente del espesor E del material de núcleo, a saber, el panel. Como ejemplo, se puede mostrar:

[Tabla 1]

Cuanto mayor sea el espesor del panel, mayor será la distancia que tendrá que recorrer la herramienta, y más en el caso de inserciones oblicuas. También hay un aumento en los tubos de las herramientas de extracción de un testigo para aumentar su estabilidad y rigidez al penetrar el material de núcleo.

Según un modo de realización, dicha etapa b) de posicionamiento y de sujeción se implementa mediante un mecanismo de sujeción 5 que comprende dos pinzas 50, 51, configuradas para mantener dicho elemento de refuerzo 1 en dos posiciones, a ambos lados, de la mitad del elemento de refuerzo 1 a lo largo de su longitud.

Luego se acciona la herramienta de inserción que comprende la varilla 30 para pasar a través del orificio 2 del panel desde el lado opuesto al lado de inserción Ci en la dirección del lado de inserción y hasta que el gancho 31 en su extremo distal sobresalga del lado de inserción Ci, y como se ilustra en la figura 4.

El agarre del elemento de refuerzo 1 en la etapa c) de agarre se puede obtener mientras el gancho 31 de la herramienta de inserción sobresale del lado de inserción, por desplazamiento de las pinzas 50, 51 acopladas con el elemento de refuerzo 1 desde una posición en donde el elemento de refuerzo no pasa a través del gancho (es decir, la figura 4) hacia una posición en donde una parte intermedia tal como la mitad de dicho elemento de refuerzo 1 pasa a través del gancho (es decir, la figura 5).

Según un modo de realización, la herramienta de inserción 3 puede comprender la varilla 30 y el gancho 31, pero también un tubo 33, estando el conjunto varilla 30 y gancho 31 montado en el tubo 33, en concreto de forma deslizable con respecto al tubo. El diámetro del tubo se dimensiona en relación con el diámetro de la herramienta de perforación, a saber, sustancialmente igual o inferior al diámetro del cuerpo cilíndrico 40.

El gancho 31 se proporciona para sobresalir de la boca del tubo 33 durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c). Cuando el gancho 31 y la varilla 30 están montados de forma deslizable con respecto al tubo 33, el gancho 31 se retrae dentro del tubo 33, a saber, cuando el gancho 31 es impulsado a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción. Así en la posición final Pf, se observa que el gancho 31 que tira del bucle 12 está en el interior del tubo 33, que se encuentra a su vez en la prolongación del orificio 2 nivelado, tal como se ilustra en la figura 7, o incluso posicionado ligeramente interior como se ilustra en la figura 10, en el lado opuesto al de inserción: el bucle 12 se aloja entonces en el tubo 33.

La retracción de la herramienta de sujeción (gancho) en el tubo permite forzar al bucle dentro del tubo y, por lo tanto, evitar ventajosamente las fricciones (o esfuerzos) cuando la herramienta de inserción tira de este bucle a lo largo del orificio pasante.

El procedimiento también puede presentar una etapa e) de corte sucesivamente a la etapa d) de inserción, en donde se secciona el bucle 12 del elemento de refuerzo 1 en la posición final Pf del elemento de refuerzo 1. Durante el corte, el elemento de refuerzo se puede dividir en dos secciones longitudinales 15, 16, extendiéndose cada una a través del orificio y sobresaliendo cada una de los dos lados del panel por sus extremos 150, 151; 160, 161; y como se ilustra en la figura 8. Alternativamente, al final del corte, las dos secciones longitudinales se pueden proporcionar a ras con sus extremos 150, 151, 160, 161 de los dos lados del panel, tal como se ilustra en la figura 11. De nuevo y según un modo de realización no ilustrado, las dos secciones longitudinales pueden estar proporcionadas a ras de un lado del panel y sobresaliendo del otro.

Según un modo de realización, la etapa e) de corte puede implementarse por dicha herramienta de inserción 3 que comprende una cuchilla 32 montada sobre la herramienta de inserción móvil con respecto al gancho 31: el bucle 12 se secciona durante la etapa e) a través de un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla 32 de una posición retraída a distancia del gancho 31, hacia una posición de corte en donde dicha cuchilla 32 secciona el bucle 12 del elemento de refuerzo 11 apoyado sobre el gancho 31, con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla 32 y el gancho 31, en caso necesario, el bucle 12 sujetado dentro del tubo 33 opcional.

Una etapa e) de corte de este tipo, cuando se lleva a cabo mediante la cuchilla de corte 32 montada sobre la herramienta de inserción 3, incorporada en esta última permite ventajosamente:

- dividir el elemento de refuerzo 1, en dos, ventajosamente sin ningún residuo de material.

- opcionalmente, cortar el bucle 12 posicionado entonces ligeramente interior del panel en el lado opuesto al lado de inserción Ci y de modo que los extremos 151, 161 así cortados de las dos secciones longitudinales 15, 16, quedan a ras en el lado opuesto al de inserción, y como se ilustra en las figuras 10 y 11.

Al final se obtiene la presencia de un refuerzo pasante dentro del orificio constituido por ejemplo por un conjunto de hilos de número igual al doble del número de hilos del elemento de refuerzo de longitud L, de dimensión L/2 sustancialmente igual a la mitad de la longitud L del elemento de refuerzo 1.

Según otro modo de realización alternativo, ilustrado a modo de ejemplo en la figura 12, la etapa e) se puede implementar mientras el bucle 12 está posicionado para sobresalir del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción Ci en la posición final Pf del elemento de refuerzo 1, mediante una herramienta de corte 6 distinta de la herramienta de inserción 3.

Esta herramienta de corte secciona el bucle 12 a lo largo de un plano de corte intermedio entre el gancho 31 de la herramienta de inserción 3 y la pared exterior del panel; generando este corte un residuo 120 ilustrado con líneas de puntos en la figura 12 formado por el plegado del bucle 12 así seccionado: Esta herramienta de corte puede ser un cortador eléctrico, una cuchilla giratoria, tijeras mecánicas (por ejemplo, neumáticas), una cortadora de papel eléctrica (o neumática) o incluso una herramienta de corte ultrasónico.

Al final se obtiene la presencia de un refuerzo pasante dentro del orificio constituido por ejemplo por un conjunto de hilos de número igual al doble del número de hilos del elemento de refuerzo de longitud L, de dimensión ligeramente inferior a la dimensión L/2 sustancialmente igual a la mitad de la longitud L del elemento de refuerzo 1, debido al residuo 120.

Como se ilustra en la figura 12, el plano de corte de la herramienta 6 puede estar sustancialmente a ras de la pared del panel en el lado opuesto al lado de inserción Ci, a fin de obtener dos secciones longitudinales 15, 16 que atraviesan el orificio con los extremos 151, 161 a ras de este lado y como se ilustra en la figura 11. Como alternativa, el plano de corte de la herramienta 5 se puede alejar de la pared exterior en el lado opuesto al lado de inserción Ci, a fin de obtener dos secciones longitudinales 15, 16 con extremos 151, 161 que sobresalen de este lado y como se ilustra en la figura 7.

Según una alternativa a la herramienta de inserción con gancho, ilustrado a modo de ejemplo en las figuras 13 a 18, la etapa d) de inserción se lleva a cabo mediante el uso de una herramienta de inserción 3 que comprende una varilla 30 configurada para pasar a través del orificio 2 del panel desde el lado opuesto al lado de inserción Ci y en la dirección en el lado de inserción Ci, estando dicha varilla 30 provista de una pinza controlada 34, en su extremo distal.

Esta pinza controlada 34 sobresale del lado de inserción Ci cuando la pinza controlada 34 asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), comprendiendo la pinza controlada 34 dos mordazas 340, 341 configuradas para pasar de una posición de abertura Po permitiendo el posicionamiento del elemento de refuerzo 1 entre las dos mordazas 340, 341 hasta una posición de cierre Pfe en donde las dos mordazas 340, 341 se cierran sobre el elemento de refuerzo 1 agarrándolo, asegurando la etapa de inserción d) la formación del bucle 12 alrededor de la pinza controlada 34 cuando la pinza es impulsada a lo largo del eje del orificio 2, a partir del lado de inserción Ci hacia el lado del panel opuesto al de la inserción.

De manera ventajosa, la herramienta de inserción 3 comprende la varilla 30 y la pinza controlada 34, pero también un tubo 33, estando el conjunto varilla 30 y pinza controlada 34 montado de manera deslizable en el tubo 33.

Dicha pinza controlada 34 se proporciona para sobresalir de la boca del tubo 33 durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde la pinza controlada 34 se retrae dentro del tubo 33, cuando la pinza controlada 34 es impulsada a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

La retracción de la herramienta de sujeción (la pinza controlada) en el tubo permite forzar al bucle 12 dentro del tubo 33 y, por lo tanto, evitar ventajosamente las fricciones (o esfuerzos) cuando la herramienta de inserción tira de este bucle a lo largo del orificio pasante.

Según una característica ventajosa de realización, las dos mordazas 340, 341 de la pinza controlada 34 están formadas por elementos elásticamente deformables que, cuando sobresalen de la boca del tubo 33, fuerzan a las mordazas 340, 341, gracias a la elasticidad de los elementos elásticamente deformables, en la posición de abertura Po donde las mordazas 340, 341 se extienden radialmente más allá del radio interior del tubo 33.

La herramienta de inserción está configurada de manera que el paso de las mordazas 340, 341 de la posición de abertura Po a la posición de cierre Pfe se produce durante la retracción de la pinza 34 dentro del tubo 33 durante la cual las dos mordazas 340, 341 son obligadas por el tubo 33 a cerrarse entre sí durante el deslizamiento de la varilla 30 dentro del tubo 33. Se trata de una realización inteligente ya que un único accionador permite, tirando de la varilla, retraer la pinza controlada dentro del tubo, pero también provocar el cierre de las mordazas, o incluso empujar la varilla para desplegar la pinza controlada que sobresale de la boca del tubo, pero también provocar la abertura de las mordazas

Según un modo de realización en donde la etapa e) de corte se implementa mediante dicha herramienta de inserción 3 que comprende una cuchilla 32 montada en el tubo 33, móvil con respecto a la pinza controlada 34: el bucle 12 se secciona durante la etapa e) a través de un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla 32 de una posición retraída a distancia de la pinza controlada 34 dentro del tubo 33 en la posición de cierre Pfe de las mordazas 340, 341, hasta una posición de corte en donde dicha cuchilla 32 secciona el bucle 12 del elemento de refuerzo 1 acoplado con la pinza 34 controlada dentro del tubo 33, con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla 32 y la pinza 34.

Según una configuración que maximiza el cizallamiento, la cuchilla 32 está dispuesta de forma deslizable; ventajosamente en una posición intermedia entre las dos mordazas 340, 341, configurada para seccionar el bucle del elemento de refuerzo 1 según un plano de corte interpuesto entre las dos mordazas 340, 341 de la pinza 34 en ese caso en la posición de cierre Pfe. Esto reduce el riesgo de falsos cortes, en particular para refuerzos de grandes secciones.

Como alternativa, la etapa e) se implementa mientras el bucle 12 está posicionado para sobresalir del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción Ci en la posición final Pf del elemento de refuerzo, mediante una herramienta de corte 6 distinta de la herramienta de inserción 3 que secciona el bucle 12 a lo largo de un plano de corte intermedio entre la herramienta de sujeción, por una parte, que consiste en la pinza 34 controlada por la herramienta de inserción, y la pared del panel, por otra parte, generando el corte un residuo (formado por el pliegue del bucle 12.

De manera general, se pueden proporcionar medios robóticos y/o automatizados para permitir:

- diferentes posicionamientos de dicha herramienta de inserción 3 con respecto al panel P,

- diferentes inclinaciones a de dicha herramienta de inserción con respecto al panel P y con el fin de permitir la inserción de una pluralidad de elementos de refuerzo según una distribución espacial de los puntos de inserción configurables y según inclinaciones ajustables.

En cuanto a la inclinación, se entiende, que puede tratarse de una doble inclinación, a saber, una primera inclinación a, según un primer eje de rotación en una primera dirección paralela al plano medio o a la superficie media del panel, y una segunda inclinación a lo largo de un segundo eje de rotación en una segunda dirección paralela al plano medio o a la superficie media del panel y perpendicular a la primera dirección.

Para ello, el procedimiento se puede implementar en una instalación que comprende un soporte de panel P, comprendiendo los medios robóticos, dispuestos a ambos lados del soporte del panel:

- un primer brazo robótico R1, en concreto un brazo robótico de seis ejes, que manipula la herramienta de inserción 3, y

- un segundo brazo robótico R2, en concreto un brazo robótico de seis ejes que manipula las dos pinzas 50, 51 del mecanismo de sujeción 5. La etapa preliminar de perforación del orificio se puede implementar mediante un tercer brazo robótico que manipula la herramienta de perforación 4, o mediante uno de los dos brazos robóticos, el primer brazo robótico R1 o el segundo brazo robótico R2, al cambiar la herramienta.

La invención también encontrará una aplicación particular para la implementación de un procedimiento de fabricación de un panel compuesto que implementa el procedimiento de reforzamiento de panel P de acuerdo con la invención para realizar inserciones de elementos de refuerzo 1 en un panel P, pudiendo cada elemento de refuerzo 1 sobresalir desde ambos lados del panel, como se ilustra por ejemplo en la figura 8, una vez seccionado el bucle 12, o incluso a ras de los dos lados del panel como se ilustra en la figura 11, una vez seccionado el bucle, o incluso sobresaliendo de un lado del panel (lado de inserción Ci o lado opuesto) y a ras del otro lado del panel (lado opuesto o lado de inserción Ci) según un modo de realización no ilustrado.

Así y en la posición final Pf del elemento de refuerzo 1, el elemento de refuerzo se puede dividir en dos secciones longitudinales 15, 16, extendiéndose cada una a través del orificio y sobresaliendo cada una de los dos lados del panel por sus extremos 150, 151; 160, 161; y como se ilustra en la figura 8, o incluso a ras de los dos lados del panel según la figura 11 o incluso sobresaliendo de un lado del panel (lado de inserción Ci o lado opuesto) y a ras del otro lado del panel (lado opuesto o lado de inserción Ci) según un modo de realización no ilustrado.

Según el procedimiento de fabricación del panel compuesto, se añaden dos pieles 17, 18, contra los dos lados del panel P, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel P en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo 1, y como se ilustra en la figura 9. Las pieles pueden ser textiles.

Según una primera posibilidad de transformación, (técnicas de"moldeo por infusión al vacío",o más simplemente"infusión")a continuación se inyecta una resina al vacío para impregnar las pieles 17, 18 y los elementos de refuerzo 1 dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo 1 impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles 17, 18 unidas respectivamente a los dos lados del panel, por su cara interna, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo 1 impregnado de resina que une las pieles 17, 18 entre sí.

Según una segunda posibilidad de transformación, los elementos de refuerzo y las dos pieles comprenden fibras de refuerzo y fibras termoplásticas y en donde se calienta el conjunto pieles y panel reforzado por los elementos de refuerzo, hasta obtener la fusión de las fibras termoplásticas, siendo el panel compuesto obtenido, después de la solidificación por enfriamiento del polímero termoplástico, con dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzos de los elementos de refuerzo impregnadas de polímero termoplástico que unen las dos pieles entre sí.

También se conoce una técnica de"moldeo por transferencia de resina"o RTM (para"Resin Transferí Molding"en inglés) para la cual la resina se inyecta a alta presión (300 a 1000 kPa (3 a 10 bar)) hasta saturar la preforma en un molde cerrado (compuesto por un molde y un contramolde), con el uso de una prensa para mantener cerrado el conjunto molde y contramolde.

También se distingue el llamado "moldeo por transferencia de resina ligera" o técnica RTM Light que combina tanto la inyección de la resina bajo una presión superior a la presión atmosférica, pero sin embargo inferior o igual a 300 kPa (3 bar) en el molde, y colocando el molde al vacío antes de inyectar la resina, normalmente de 20 a 30 kPa (0,2 a 0,3 bar) por debajo de la presión atmosférica, y que presenta la ventaja de ser menos costoso en términos de equipo que el procedimiento convencional de RTM que opera a una presión de inyección más alta. En concreto, el contramolde puede ser semirrígido, en forma de membrana gruesa, y no necesariamente rígido como en un RTM clásico.

El RTM Light encuentra una aplicación particular para la transformación de un panel de espuma de baja densidad como las espumas de polietileno de 35 kg/m3 a 50 kg/m3 y cuya estructura celular, poco resistente a la compresión, no permite una transformación por la técnica de infusión debido al vacío demasiado alto.

Así, y según esta tercera técnica posible de transformación, se inyecta una resina a una presión superior a la presión atmosférica en los puntos de inyección en un molde, la presión de inyección inferior o igual a 300 kPa (3 bar), el molde mantenido al vacío entre 20 y 30 kPa (0,2 y 0,3 bar) por debajo de la presión atmosférica, impregnando la resina las pieles 17, 18 y los elementos de refuerzo 1 dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo 1 impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles 17, 18 unidas respectivamente a los dos lados del panel, por su cara interna, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo 1 impregnado de resina que une las pieles 17, 18 entre sí.

Ventajas

El procedimiento de reforzamiento es notable y ventajoso ya que permite obtener puentes de refuerzo entre pieles, con contenidos de fibra de refuerzo superiores al 30 %, o incluso 40 % en volumen, concretamente comprendidos entre el 40 % y el 89 %, en volumen o incluso entre el 45 % y el 89 % en volumen, o incluso entre el 40 % y el 80 %, o incluso entre el 45 % y el 75 %, o incluso entre el 45 % y el 70 % en volumen, a saber, una cantidad importante de fibras en comparación con la resina polimerizada de los puentes de refuerzo.

El uso de una herramienta de perforación que comprende un cuerpo cilíndrico provisto en su base de un borde circular tiene interés porque permite asegurar:

- la formación de tales perforaciones con minimización de las tensiones internas, sin limitación en el diámetro del orificio que puede ser un diámetro mucho mayor que los creados por el trabajo de una aguja, por ejemplo con un diámetro superior o igual a 2,5 mm, o incluso superior o igual a 3 mm, o incluso superior a 4 mm, o incluso superior a 6 mm, o incluso superior o igual a 8 mm, o incluso superior o igual a 10 mm, y/o incluso sin limitación en el espesor E del panel que puede estar comprendido entre 30 mm y 300 mm, en particular comprendido entre 50 mm y 200 mm,

- asegurar la creación de un orificio con una trayectoria rectilínea controlada, minimizando las tensiones internas, incluso si el material del panel es una multicapa, comprendiendo diferentes capas superpuestas de diferentes materiales y/de diferentes densidades, o incluso si el panel comprende láminas de revestimiento, por ejemplo metálicas, e incluso si el ángulo de perforación no es, localmente en el punto de perforación, perpendicular a la superficie del panel a perforar, o incluso localmente perpendicular a las superficies intermedias de las diferentes capas del panel.

En definitiva, el procedimiento de fabricación de panel compuesto permite la obtención de un panel compuesto que comprende dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel P, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas de resina que unen las dos pieles entre sí; presentando dicho panel compuesto las siguientes características:

- un espesor E del panel (excluyendo las pieles) comprendido entre 30 mm y 300 mm, en particular comprendido entre 50 mm y 200 mm,

- puentes de refuerzo, cilíndricos con un diámetro comprendido entre 2,5 mm y 12,5 mm, por ejemplo, entre 4 mm y 12,5 mm,

- un contenido de fibra de refuerzo en los puentes de refuerzo comprendido entre 30 % y 80 % en volumen, en particular entre el 45 % y el 70 %.

En particular, dicho panel (excluyendo la piel) puede ser una multicapa de diferentes densidades y/o de diferentes materiales y/o que presenta láminas de revestimiento metálicas Par1, Par2.

De manera ventajosa, la posibilidad de proporcionar puentes de refuerzo de diámetro considerable, por ejemplo superior a 3 mm, o incluso a 5 mm, 7 mm, 8 mm o incluso a 9 mm permite reducir la densidad superficial del número de puentes de refuerzo, pero también proporcionar dichos refuerzos en paneles de espesor importante.

Ejemplos

A continuación se detallan tres ejemplos de paneles compuestos con tres materiales diferentes para el panel.

Sin embargo, estos tres ejemplos presentan las siguientes características comunes:

- Se obtienen mediante la técnica de moldeo por infusión al vacío, con un vacío del orden de 90 kPa (0,9 bar) por debajo de la presión atmosférica y el uso de una resina epoxi,

- Las dos pieles están compuestas por una capa de vidrio roving cosida bidireccional 0/90°,

- el material de núcleo - el panel - es de espuma de células cerradas con un espesor E igual a 50 mm,

- los hilos de los elementos de refuerzo están hechos de fibras de vidrio, cada hilo presenta una titulación de 300 Tex.

Ejemplo 1Material de núcleo acrílico (PMI) reforzado mediante el procedimiento presentado según diferentes diámetros de extracción de testigo y cuyos orificios han sido rellenos según diferentes tasas de rellenado.

[Tabla 2]

continuación

Se llevan a cabo diferentes ensayos sobre un mismo panel de espuma acrílica de 50 mm de espesor que está reforzado a lo largo de nueve líneas de refuerzo, y como se presenta en la tabla 2 y, según un protocolo que se describe a continuación:

El panel es plano y los ejes de perforación de los orificios y los ejes de inserción de los elementos de refuerzo son perpendiculares al plano del panel.

Cada línea N.° 1 a N.° 9 de la tabla 2 proporciona la inserción de dos elementos de refuerzo (por línea), según el procedimiento de reforzamiento según la presente divulgación. El bucle formado al final de la etapa de inserción d) se corta dividiendo el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales, sobresaliendo del panel en estas dos caras

En cada línea (N.° 1 a N.° 9), varía el par de parámetros de diámetro exterior (0 Ext) de la herramienta de perforación/número de hilos. Cabe señalar que el número de hilos mencionado en la tabla es aquí el doble del número de hilos del elemento de refuerzo cuando se posiciona en la etapa b), o el número de hilos en el orificio después de plegar el elemento de refuerzo en el orificio perforado en el panel al final de la etapa d).

Dos pieles compuestas por una capa de vidrio roving cosidas, bidireccional 0/90° se añaden contra las dos caras del panel reforzado, entonces el conjunto panel reforzado/pieles se somete a una transformación según el procedimiento de obtención de un panel compuesto que implementa la técnica de moldeo por infusión al vacío. El vacío es un vacío de 90 kPa (0,9 bar) por debajo de la presión atmosférica y que permite la migración de la resina epoxi que impregna las pieles, pero también los hilos de refuerzo dentro de los orificios perforados. Las mediciones de los puentes de refuerzo se realizan después de la polimerización de la resina epoxi.

Para cada línea N.° 1 a N.° 9, se obtienen dos puentes de refuerzo("Puente de refuerzo N.° 1"y"Puente de refuerzo N.°2") en forma de hilos impregnados de resina de sección generalmente cilíndrica.

La medida del diámetro de los puentes de refuerzo (puente de refuerzo N.° 1 y puente de refuerzo N.° 2) se obtiene mediante un calibre, después de haber quitado la espuma acrílica del panel alrededor de los puentes de refuerzo objeto de la medida.

El contenido de fibra en el puente de refuerzo (% en m), se determina esencialmente según el método de calcinación divulgado por NF EN ISO 1172 - Determinación del contenido en vidrio textil y en carga mineral - Métodos de calcinación. " presentado a continuación.

La tabla de la figura 2 presenta así los contenidos de fibra (en % másico).

La conversión del contenido de fibra másico (% en m) contenido en el puente de refuerzo a un contenido de fibras en volumen (V<fibra>) se puede obtener fácilmente mediante la siguiente fórmula

[Mat. 1]

t, _ 1

VfÍbra ~1 .P f ib r a s', 1 ~ %m/100 X 100

+P res ina % m / 1 0 0

Conpfibrasaquí igual a 2500 kg/m3 ypresnaigual a 1130 kg/m3.

Ejemplo 2Material de núcleo de poliuretano (PUR) reforzado mediante el procedimiento presentado según diferentes diámetros de extracción de testigo y cuyos orificios han sido rellenos según diferentes tasas de rellenado.

T l ^ 1

La tabla 3 presenta los resultados cuando el panel es una espuma de poliuretano de células cerradas, y según el mismo protocolo que en el ejemplo 1

. La conversión del contenido de fibras másico (% en m) contenido en el puente de refuerzo a un contenido de fibra en volumen (V<fibra>) se puede obtener fácilmente mediante la fórmula del ejemplo 1 con los mismos valores de densidad volumétricaPfibrasyPresina.

Ejemplo 3Material de núcleo de polietileno (PE) reforzado mediante el procedimiento presentado según diferentes diámetros de extracción de testigo y cuyos orificios han sido rellenos según diferentes tasas de rellenado.

T l ^ 4

La tabla 4 presenta los resultados cuando el panel es una espuma de polietileno de células cerradas, y según el mismo protocolo que en el ejemplo 1

Mediciones

Respecto a los refuerzos a base de fibras de vidrio, el método de determinación de los contenidos de fibras contenidos en los refuerzos es el método de calcinación presentado en la norma NF EN ISO 1172 - Determinación del contenido en vidrio textil y en carga mineral - Métodos de calcinación. Este método se utilizó para determinar el % en m en los ejemplos 1 a 3.

El principio del método se basa en una diferencia de masa entre la masa del refuerzo compuesto completo (fibras de vidrio matriz termoendurecible o termoplástica) y la masa de fibras de vidrio de esta misma muestra de la que se le ha eliminado la matriz mediante calcinación.

El crisol u otro recipiente que recibirá el refuerzo compuesto se somete a la temperatura elegida para la calcinación durante un período de 10 minutos y luego, una vez enfriado a temperatura ambiente, se mide su masa. La operación se repite hasta obtener una masa constante para el crisol.

El refuerzo compuesto se coloca en el crisol previamente preparado y se seca el conjunto a 105 °C hasta obtener una masa constante. La masa del conjunto (crisol refuerzo compuesto) se mide una vez que la muestra ha vuelto a la temperatura ambiente.

Luego se coloca el conjunto en un horno que tiene una temperatura de 625 °C o incluso entre 500 °C y 600 °C para materiales (fibras o cargas) que no soportan el primer punto de temperatura para calcinar el refuerzo compuesto y recuperar solo las fibras de refuerzo presentes. La muestra se mantiene en el horno hasta obtener una masa constante.

Según lo dispuesto en la norma, cuando los materiales se someten al ensayo regularmente, se permite definir un tiempo mínimo de calcinación y de secado para tener la seguridad de obtener una masa constante. En el caso de nuestros ensayos, la temperatura del horno es de 625 °C para una duración de 3 horas.

La masa del conjunto (crisol fibras restantes) se mide una vez a temperatura ambiente.

El contenido de fibras de vidrio en % en masa inicial (% en m) se calcula directamente mediante la siguiente fórmula:

[Mat. 2]

m -i — m-i

% m =—-------m 2 — m- -t x100

Donde:

- m<1>es la masa inicial, en gramos, del crisol

- m<2>es la masa inicial total, en gramos, del conjunto crisol seco y refuerzo seco antes de la calcinación,

- m3 es la masa final total, en gramos, del crisol y del residuo después de la calcinación.

La norma también especifica que una muestra debe pesar entre 2 y 10 g para los laminados compuestos, lo cual no siempre es posible para puentes de refuerzo de pequeño diámetro para los ejemplos 1 a 3. Además, y en los ejemplos 1 a 3, las mediciones deben realizarse en un mínimo de 2 muestras ( lo más idénticas posible "puente de refuerzo N.° 1" y "puente de refuerzo N.° 2"). El resultado es un promedio de los dos ensayos siempre que la diferencia entre las dos mediciones sea inferior al 5 %. Si es necesario, se realiza una tercera medición en una 3a muestra más similar a las dos primeras y se mantiene el promedio de las 3 mediciones.

En cuanto a los refuerzos fabricados a base de fibras de carbono u otras fibras de refuerzo que no soportan la calcinación (degradación de las fibras ligada a la exposición a la temperatura), se debe utilizar otro método de disolución de la matriz y decantación como se presenta en la norma NF EN ISO 11667 - Determinación del contenido de resina, fibra de refuerzo y carga mineral - Métodos de disolución

La conversión del contenido de fibras másico contenido en los refuerzos a un contenido de fibra en volumen involucra las densidades de la matriz, de las fibras de refuerzo y posiblemente del material compuesto (fibra matriz).

Las densidades de los componentes las proporciona el proveedor de la materia prima o se determinan mediante el medio de medición más adecuado para cuantificar el volumen del elemento (ponderación con inmersión en un disolvente, determinación del volumen mediante picnómetro o picnómetro de gas (picnómetro de helio). La masa del elemento puede obtenerse además por ponderación.

Las relaciones entre las fracciones de masa y volumen de cada uno de los constituyentes del material compuesto son conocidas por los expertos en la materia y conducen a la expresión de la fracción de volumen de fibras en el refuerzo en % mediante la fórmula [Mat 1] dada en el ejemplo 1.

Lista de signos de referencia:

- 1: Elemento de refuerzo,

- 15, 16. Secciones longitudinales

- 150, 151. Extremos longitudinales de sección longitudinal 15

- 160, 161. Extremos longitudinales de sección longitudinal 16

- 2. Orificio,

- 3. Herramienta de inserción,

- 30. Varilla,

- 31. Gancho,

- 32. Cuchilla,

- 33. Tubo,

- 34. Pinza controlada,

- 340, 341. Mordaza,

- 4. Herramienta de perforación,

- 40. Cuerpo cilíndrico,

- 41. Borde circular de corte,

- 5. Mecanismo de sujeción,

- 50, 51. Pinzas,

- 6. Herramienta de corte (Figura 12),

- 17, 18. Pieles,

- P. Panel,

- C1, C2, C3. Capas,

- Par. Láminas de revestimiento,

- Ca. Testigo,

- Po. Posición de abertura (pinza),

- Pf. Posición final

- Pfe. Posición de cierre (pinza)

E. Espesor

10, 11. Extremos longitudinales

L. Longitud

Ci. Lado de inserción

12. Bucle

13. Hilos

120. Residuo

R1. Primer brazo robótico

R2. Segundo brazo robótico

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P), plano o preformado en tres dimensiones, según su espesor E:

- una etapa a) de suministro de un elemento de refuerzo (1), longilíneo, flexible, con dos extremos longitudinales (10, 11) que presentan una longitud L estrictamente superior o igual al doble del espesor E del panel (P) en un punto de inserción,

- una etapa b) de posicionamiento y de sujeción de dicho elemento de refuerzo (1) en un lado del panel, denominado lado de inserción (Ci)

- una etapa c) de agarre del elemento de refuerzo (1), en el lado de inserción en una posición intermedia entre los dos extremos longitudinales del elemento de refuerzo,

- una etapa d) de inserción en donde se tira de dicho elemento de refuerzo agarrado en la posición intermedia, a través de un orificio (2) que atraviesa el panel, plegando el elemento de refuerzo sobre sí mismo, y hasta una posición final (Pf) en donde los dos extremos longitudinales (10, 11) sobresalen del orificio (2) en el lado de inserción (Ci) o de otro modo quedan a ras de la pared del panel en el lado de inserción, un bucle (12) del elemento de refuerzo que sobresale del orificio (2) en el lado del panel opuesto al lado de inserción (Ci), o de otro modo se proporciona en una posición cercana a la pared exterior del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción que se configura de modo que un corte del bucle (12) divide el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales (15, 16) que se extienden cada una a través del orificio, posicionando los extremos (151, 161) de las dos secciones longitudinales (15,16) a ras de la pared exterior del panel en el lado opuesto al lado de inserción (Ci),

y en donde el procedimiento de reforzamiento presenta una etapa de formación del orificio, antes de la etapa d) de inserción, en donde se perfora en el panel (P) dicho orificio (2) por medio de una herramienta de perforación (4) que comprende un cuerpo cilíndrico (40) provisto en su base de un borde circular de corte (41), y en donde el orificio está formado por un movimiento que combina un avance a lo largo del eje del cuerpo cilíndrico (40) y una rotación alrededor del eje del cuerpo cilíndrico (40), generando un testigo resultante de la perforación del orificio, interno al cuerpo cilíndrico.

2. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 1, en donde la etapa d) de inserción se lleva a cabo mediante el uso de una herramienta de inserción (3) que comprende una varilla (30) configurada para pasar a través del orificio (2) del panel desde el lado opuesto al lado de inserción (Ci) y en la dirección del lado de inserción (Ci), estando dicha varilla provista de un gancho (31) en su extremo distal que sobresale del lado de inserción (Ci) cuando el gancho (31) asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), asegurando la etapa d) de inserción la formación del bucle (12) alrededor del gancho (31) cuando el gancho es impulsado a lo largo del eje del orificio (2), a partir del lado de inserción (Ci) hacia el lado del panel opuesto al de la inserción.

3. Procedimiento de reforzamiento de un panel según la reivindicación 1 o 2 que presenta una etapa e) de corte sucesivamente a la etapa d) de inserción, en donde se secciona el bucle (12) del elemento de refuerzo (1) en la posición final (Pf) del elemento de refuerzo (1), dividiendo el elemento de refuerzo en dos secciones longitudinales (15, 16), extendiéndose cada una a través del orificio, estando los dos extremos (150, 151; 160, 161) de cada sección longitudinal (15, 16) proporcionados para sobresalir de los dos lados del panel, o de otro modo a ras de los dos lados del panel, o de otro modo sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel.

4. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según las reivindicaciones 2 y 3, en donde la etapa e) de corte se implementa por dicha herramienta de inserción (3) que comprende una cuchilla (32) montada sobre la herramienta de inserción móvil con respecto al gancho (31), y en donde se secciona el bucle (12) durante la etapa e) a través de un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla (32) de una posición retraída a distancia del gancho (31), hacia una posición de corte en donde dicha cuchilla (32) secciona el bucle (12) del elemento de refuerzo (1) apoyado sobre el gancho (31), con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla (32) y el gancho (31).

5. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 2 o 4, en donde la herramienta de inserción (3) comprende la varilla (30) y el gancho (31), pero también un tubo (33), estando el conjunto varilla (30) y gancho (31) montado de manera deslizable en el tubo (33), estando dicho gancho (31) proporcionado para sobresalir de la boca del tubo durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde el gancho (31) se retrae dentro del tubo (33), cuando el gancho (31) es impulsado a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

6. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según una de las reivindicaciones 1 a 5, en donde el elemento de refuerzo (1) es un conjunto de hilos (13), que se extienden longitudinalmente sobre la longitud L del elemento de refuerzo (1), estando dichos hilos yuxtapuestos.

7. Procedimiento de reforzamiento de un panel según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 3 o 6, en donde la etapa d) de inserción se lleva a cabo mediante el uso de una herramienta de inserción (3) que comprende una varilla (30) configurada para pasar a través del orificio (2) del panel desde el lado opuesto al lado de inserción (Ci) y en la dirección del lado de inserción (Ci), estando dicha varilla (30) provista de una pinza controlada (34) en su extremo distal que sobresale del lado de inserción (Ci) cuando la pinza controlada (34) asegura el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), comprendiendo la pinza controlada (34) dos mordazas (340, 341) configuradas para pasar de una posición abierta (Po) permitiendo el posicionamiento del elemento de refuerzo (1) entre las dos mordazas (340, 341) hasta una posición de cierre (Pfe ) en donde las dos mordazas (340, 341) se cierran sobre el elemento de refuerzo (1) agarrándolo, asegurando la etapa de inserción d) la formación del bucle (12) alrededor de la pinza controlada (34) cuando la pinza es impulsada a lo largo del eje del orificio (2), a partir del lado de inserción (Ci) hacia el lado del panel opuesto al de la inserción.

8. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 7, en donde la herramienta de inserción (3) comprende la varilla (30) y la pinza pero también un tubo (33), estando el conjunto varilla (30) y pinza controlada (34) montado de manera deslizable en el tubo (33), estando dicha pinza controlada (34) proporcionada para sobresalir de la boca del tubo (33) durante el agarre del elemento de refuerzo en la etapa c), y en donde la pinza controlada (34) se retrae dentro del tubo (33), cuando la pinza controlada (34) es impulsada a lo largo del eje del orificio, a partir del lado de inserción hacia el lado del panel opuesto al de inserción durante la etapa d) de inserción.

9. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 8, en donde las dos mordazas (340, 341) de la pinza controlada (34) están formadas por elementos elásticamente deformables que, cuando sobresalen de la boca del tubo (33), fuerzan a las mordazas (340, 341), gracias a la elasticidad de los elementos elásticamente deformables, en la posición de abertura (Po) donde las mordazas (340, 341) se extienden radialmente más allá del radio interior del tubo (33), estando la herramienta de inserción (3) configurada de manera que el paso de las mordazas (340, 341) de la posición de abertura (Po) a la posición de cierre (Pfe) se produce durante la retracción de la pinza (34) dentro del tubo (33) durante la cual las dos mordazas (340, 341) son forzadas por el tubo (33) a cerrarse entre sí durante el deslizamiento de la varilla (30) dentro del tubo (33).

10. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 3 en combinación con la reivindicación 8 o 9, en donde la etapa e) de corte se implementa mediante dicha herramienta de inserción (3) que comprende una cuchilla (32) montada en el tubo (33), móvil con respecto a la pinza (34), y en donde el bucle (12) se secciona durante la etapa e) mediante un mecanismo de accionamiento configurado para pasar dicha cuchilla (32) de una posición retraída a distancia de la pinza (34) dentro del tubo ( 33) en la posición de cierre (Pfe) de las mordazas (340, 341), hasta una posición de corte en donde dicha cuchilla (32) secciona el bucle (12) del elemento de refuerzo (1) acoplada con la pinza (34) dentro del tubo (33), con un efecto de cizallamiento entre la cuchilla (32) y la pinza (34).

11. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según la reivindicación 10, en donde la cuchilla (32) está dispuesta de manera deslizable en una posición intermedia entre las dos mordazas (340, 341), configurada para seccionar el bucle del elemento de refuerzo (1) según un plano de corte interpuesto entre las dos mordazas (340, 341) de la pinza (34) luego en posición de cierre (Pfe)

12. Procedimiento de reforzamiento de un panel (P) según las reivindicaciones 2 y 3 o de otro modo 3 y 7, en donde la etapa e) se implementa mientras el bucle (12) está posicionado sobresaliendo del panel en el lado del panel opuesto al lado de inserción (Ci) en la posición final (Pf) del elemento de refuerzo, mediante una herramienta de corte (6) distinta de la herramienta de inserción (3) que secciona el bucle (12) a lo largo de un plano de corte intermedio entre la herramienta de agarre, por una parte, que consiste en el gancho (31) o la pinza (34) de la herramienta de inserción, y la pared del panel, por otra parte, generando el corte un residuo (120) formado por el pliegue de bucle (12).

13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, en donde se elimina el testigo resultante de la perforación del orificio, interno al cuerpo cilíndrico, presurizando el cuerpo cilíndrico con un gas.

14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 13, en donde dicha etapa b) de posicionamiento y de sujeción se implementa a través de un mecanismo de sujeción (5) que comprende dos pinzas (50, 51), configuradas para sujetar dicho elemento de refuerzo (1) en dos posiciones, a ambos lados, de la mitad del elemento de refuerzo (1) a lo largo de su longitud.

15. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 14, en donde el diámetro exterior del cuerpo cilíndrico (40) de la herramienta de perforación está comprendido entre 4 mm y 14 mm y en donde el diámetro interior del cuerpo cilíndrico está comprendido entre 3 mm y 12,5 mm.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 15, en donde el espesor (E) del panel P está comprendido entre 30 mm y 300 mm.

17. Procedimiento de fabricación de un panel compuesto que implementa el procedimiento de reforzamiento del panel (P) según su espesor según una de las reivindicaciones 1 a 16, para realizar inserciones de elementos de refuerzo (1) en un panel (P), estando cada elemento de refuerzo (1) sobresaliendo de los dos lados del panel, o de otro modo proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o de otro modo sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles (17, 18), contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, a continuación se inyecta una resina al vacío para impregnar las pieles y los elementos de refuerzo dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo impregnado de resina que une las dos pieles entre sí,

o procedimiento de fabricación de un panel compuesto que implementa el procedimiento de reforzamiento del panel (P) según su espesor según una de las reivindicaciones 1 a 16, para realizar inserciones de elementos de refuerzo (1) en un panel (P), estando cada elemento de refuerzo (1) sobresaliendo de los dos lados del panel, o de otro modo proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o de otro modo sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles (17, 18), contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, y en donde los elementos de refuerzo y las dos pieles comprenden fibras de refuerzo y fibras termoplásticas y en donde el conjunto piel y panel reforzado por los elementos de refuerzo se calienta, hasta obtener la fusión de las fibras termoplásticas, siendo el panel compuesto obtenido, después de la solidificación por enfriamiento del polímero termoplástico, con dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel, y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas de polímero termoplástico que unen las dos pieles entre sí,

o procedimiento de fabricación de un panel compuesto que implementa el procedimiento de reforzamiento del panel (P) según su espesor según una de las reivindicaciones 1 a 16, para realizar inserciones de elementos de refuerzo (1) en un panel (P), estando cada elemento de refuerzo (1) sobresaliendo de los dos lados del panel, o de otro modo proporcionado para quedar a ras de los dos lados del panel, o de otro modo sobresaliendo de un lado del panel y a ras del otro lado del panel, y en donde se añade dos pieles (17, 18), contra los dos lados del panel, la cara interna de cada piel orientada hacia el panel en contacto con la(s) parte(s) sobresaliente(s)/a ras de los elementos de refuerzo, a continuación se inyecta una resina a una presión superior a la presión atmosférica en los puntos de inyección en un molde, la presión de inyección inferior o igual a 300 kPa (3 bar), el molde mantenido al vacío entre 20 y 30 kPa (0,2 y 0,3 bar) por debajo de la presión atmosférica, impregnando la resina las pieles (17, 18) y los elementos de refuerzo (1) dentro del panel, con la creación de puentes de refuerzo a través de los orificios de los paneles, comprendiendo cada puente de refuerzo un elemento de refuerzo 1 impregnado de resina, siendo el panel compuesto obtenido, después de la polimerización de la resina, con dos pieles (17, 18) unidas respectivamente a los dos lados del panel, por su cara interna, y la presencia de puentes de refuerzo en forma del elemento de refuerzo (1) impregnado de resina que une las pieles (17, 18) entre sí.

18. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 17, que obtiene puentes de refuerzo entre pieles, con contenidos de fibras de refuerzo superiores al 30 % en volumen, en concreto, comprendidos entre 45 % y 89 % en volumen, en particular entre 45 % y 70 % en volumen.

19. Panel compuesto obtenido según el procedimiento de fabricación de la reivindicación 17 o 18 que comprende dos pieles unidas por su cara interna respectivamente a los dos lados del panel (P), y la presencia de puentes de refuerzo en forma de fibras de refuerzo de los elementos de refuerzo impregnadas de resina que unen las dos pieles entre sí; presentando dicho panel compuesto las siguientes características:

- un espesor E del panel, excluyendo las pieles, comprendido entre 30 mm y 300 mm, en particular comprendido entre 50 mm y 300 mm,

- un contenido de fibra de refuerzo en los puentes de refuerzo comprendido entre 30 % y 80 % en volumen, en concreto comprendido entre 45 % y 89 % en volumen, en particular entre 45 % y 70 % en volumen.

20. Panel compuesto según la reivindicación 19, en donde dicho panel es una multicapa de diferentes densidades y/o de diferentes materiales y/o que presenta láminas de revestimiento metálicas (Par1, Par2).