ES2981056T3

ES2981056T3 - Proceso para fabricar productos de fibra compuesta

Info

Publication number: ES2981056T3
Application number: ES19760372T
Authority: ES
Inventors: Fredrik Wettermark
Original assignee: Eovidar AB
Current assignee: Eovidar AB
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-12
Publication date: 2024-10-07
Anticipated expiration: 2039-02-12
Also published as: EP3758922B1; EP3758922A1; US20210001574A1; US11981091B2; EP3758922A4; WO2019168454A1; EP3758922C0

Abstract

Un método para producir un producto (200, 300, 400) que comprende una parte de fibra compuesta (202, 402) y una segunda parte (201, 401), en donde la segunda parte (201, 401) comprende una parte portadora (203, 403), en donde la parte portadora (203, 403) es una réplica de una herramienta de prensa (301a, 301b) configurada para ser calentada y para aplicar una presión, que comprende los pasos de: aplicar (101), en un estado no curado, la parte de fibra compuesta (202, 402) sobre la parte portadora (203, 403); disponer (103) la parte portadora (203, 403) que comprende la parte de fibra compuesta (202, 402) sobre la herramienta de prensa (301a, 301b); curar (104a) la parte de fibra compuesta (202, 402) sobre la parte de soporte (203, 403); y retirar (105) el producto (200, 300, 400) de la herramienta de prensado (301a, 301b), en donde después de retirar de la herramienta de prensado (301a, 301b) la parte de fibra compuesta (202, 402) y la parte de soporte (203, 403) constituyen juntas al menos una parte del producto terminado (200, 300, 400). También se describe un producto de fibra compuesta que comprende una parte de fibra compuesta y una segunda parte. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Proceso para fabricar productos de fibra compuesta

Campo técnico

La presente invención se refiere generalmente al campo de los materiales compuestos, más específicamente, se refiere a la formación de productos de fibra compuesta o productos que comprenden fibras compuestas.

Antecedentes

La fabricación de materiales compuestos a estándares industriales es un proceso particularmente exigente y altamente complejo. En comparación con los metales y las aleaciones metálicas usadas para las piezas, la producción se puede simplemente fundir y enfriar dentro de moldes para crear un componente deseado. Sin embargo, los elementos compuestos reforzados con fibra se deben combinar y preparar antes de que puedan incluso comenzar los procedimientos de colocación y curado final.

El uso de premoldes puede acelerar el proceso de fabricación de productos de fibra compuesta. Típicamente, el material de fibra compuesta se aplica en una preforma que a continuación se dispone en una herramienta de prensado con el fin de calentarse y prensarse. Después del curado, las fibras compuestas se retiran del premolde, que se puede usar de nuevo. Las fibras compuestas curadas tendrán la forma del molde y luego se pueden recortar y perforar en su camino hacia un producto final. Un método de este tipo se divulga, p. ej., en el documento de patente DE 102007054087A1 que divulga un método y un aparato para la producción de un componente de fibra compuesta, en particular, un componente de fibra compuesta para un vehículo de motor.

Soluciones adicionales de la técnica anterior se divulgan en el documento EP 0097279A2 donde se prepara un laminado, que comprende una capa base de un material fibroso mezclado con una resina sintética y su agente de reticulación, una capa de cubierta de caucho no vulcanizado y una capa intermedia de resina termoplástica. El laminado se conforma en una forma deseada mediante la aplicación de calor y presión a una temperatura tan elevada como para provocar que la reacción de reticulación de la resina sintética en la capa base, la reacción de vulcanización en la capa de cubierta y un cambio de la resina termoplástica en una condición blanda y adhesiva tengan lugar simultáneamente.

El documento JP 2006192886A divulga un método para lograr la mejora de la resistencia de un producto moldeado de FRP y el acortamiento de un tiempo de moldeo aumentando la presión de moldeo y la temperatura de moldeo y acelerando la velocidad de moldeo en un método de colocación manual.

El documento CN 101254652B divulga un método y un dispositivo para fabricar un componente de material compuesto a base de resina usando tecnología de colocación de fibras. Al adoptar la tecnología de colocación de fibras, el método y el dispositivo pueden colocar una capa de colocación de fibras en la superficie de una matriz de núcleo mediante un mecanismo de compactación para resolver el problema del equipo de bobinado convencional que es incapaz de fabricar un componente de superficie con curvatura negativa y un componente sin girorrotor.

Sin embargo, aún existe la necesidad de mejorar y acelerar aún más el proceso de fabricación, así como acelerar y simplificar el proceso de ensamblaje de un producto final que comprende elementos de fibra compuesta.

Sumario

Se debe enfatizar que el término "comprende/que comprende", cuando se usa en esta memoria descriptiva, se toma para especificar la presencia de características, números enteros, etapas o componentes expuestos, pero no excluye la presencia o adición de una o más de otras características, números enteros, etapas, componentes o grupos de los mismos.

De manera adicional, se debe observar que los términos fibra o fibras compuestas y fibra compuesta o pieza de fibra compuesta se pueden usar indistintamente en esta divulgación si no se indica explícitamente lo contrario.

Es un objeto de algunas realizaciones mitigar al menos algunas de las desventajas anteriores y proporcionar un método para producir un producto que comprende una pieza de fibra compuesta y una segunda pieza, así como un producto que comprende una pieza de fibra compuesta y una segunda pieza.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención, esto se logra mediante un método, definido en la reivindicación 1, para producir un producto que comprende una pieza de fibra compuesta y una segunda pieza. La segunda pieza comprende una pieza de soporte, en donde la pieza de soporte es una réplica de una herramienta de prensado configurada para calentarse y aplicar una presión. El método comprende las etapas de: aplicar, en un estado no curado, la pieza de fibra compuesta sobre la pieza de soporte; disponer la pieza de soporte que comprende la pieza de fibra compuesta en la herramienta de prensado; curar la pieza de fibra compuesta sobre la pieza de soporte y retirar el producto de la herramienta de prensado, en donde, después de la retirada de la herramienta de prensado, la pieza de fibra compuesta y la pieza de soporte constituyen juntas al menos una pieza de un producto terminado. La pieza de soporte se usa como una pieza de premolde, sin embargo, la pieza de soporte será una pieza del producto terminado y no se retirará en comparación con una pieza de premolde.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta está conectada de manera fija a la pieza de soporte después del curado.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta comprende uno o más de una fibra de vidrio, una fibra de carbono, una fibra de aramida, una fibra de basalto, una fibra natural, un material orgánico o un material no orgánico. De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta comprende una resina/matriz.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de aplicación comprende aplicar una o más capas de fibras compuestas sobre la pieza de soporte para construir la pieza de fibra compuesta sobre la pieza de soporte.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de curado comprende aplicar, mediante la interacción de la herramienta de prensado y la pieza de soporte, calor y presión a la pieza de fibra compuesta.

De acuerdo con un aspecto, después del proceso de curado, las fibras compuestas no se pueden retirar del soporte sin que se produzcan daños en las fibras, tales como roturas o desgarros.

De acuerdo con un aspecto, el método puede comprender además aplicar las fibras compuestas a la pieza de soporte de forma automática o manual, en donde las fibras compuestas pueden estar comprendidas en al menos uno de un filamento, una mecha, una estopa, una tela tejida no rizada, una cinta termoplástica, un preimpregnado y una estopa impregnada.

De acuerdo con un aspecto, la segunda pieza y/o la pieza de soporte están formadas por un material resistente al calor. Puede, p. ej., estar formada por un plástico resistente al calor o un metal o por un material compuesto resistente al calor.

De acuerdo con un aspecto, el método se lleva a cabo de forma totalmente automática por máquinas o robots. Las máquinas pueden, p. ej., aplicar las fibras compuestas al soporte, llevarlo a la herramienta de prensado, disponerlo en la herramienta de prensado y luego retirarlo de la herramienta de prensado cuando se completa el curado de las fibras compuestas.

Las fibras compuestas se pueden aplicar en forma de hebras individuales o se pueden aplicar en una tela de fibra compuesta tejida, tal como una mecha que está preimpregnada con una resina o no. Por supuesto, son posibles otras formas adecuadas de las fibras compuestas y están dentro del alcance de la invención, tales como SMC (compuesto de moldeo en láminas) o BMC (compuesto de moldeo a granel).

De acuerdo con un aspecto, el método comprende enfriar la pieza de soporte después de su retirada de la herramienta de prensado y continuar calentando la herramienta de prensado para la recepción posterior de al menos otra pieza de soporte que comprende fibras compuestas.

Esto puede garantizar que la velocidad de producción del producto de fibra compuesta se mantenga a alta velocidad, ya que la herramienta de prensado no tiene que enfriarse entre curados, lo que habría sido necesario si no se hubiera usado ninguna pieza de soporte.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de disposición se podría realizar en dos o más estaciones paralelas y curar en una misma herramienta de prensado. Si, por ejemplo, la etapa de disponer las fibras compuestas en el soporte es la etapa que lleva más tiempo, se podría realizar en dos o más etapas paralelas y curar en una misma herramienta de prensado para lograr un uso continuo de la herramienta de prensado.

De acuerdo con un aspecto, el método comprende almacenar la pieza de soporte con la pieza de fibra compuesta no curada aplicada durante un período de tiempo antes de que se disponga en la herramienta de prensado.

En consecuencia, la fabricación puede, p. ej., comprender la producción de las preformas y la aplicación de las fibras compuestas a estas. Las preformas que comprenden las fibras compuestas se pueden entonces, p. ej., almacenar en un almacén o enviarse a otra ubicación. El curado de las fibras compuestas se podría llevar a cabo en una fecha posterior y posiblemente en una ubicación completamente diferente. De esta manera, es posible comprar u obtener una gran cantidad de preformas ya preparadas con fibras compuestas que luego se pueden curar mediante el uso de, p. ej., un procedimiento de línea de ensamblaje con el fin de realizar el curado de múltiples preformas de la manera más rápida y eficiente posible.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de soporte comprende fibras compuestas curadas.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta y la pieza de soporte después de la etapa de retirada de la herramienta de prensado se usan como la pieza de soporte en una etapa de repetición del método de producción de una pieza de fibra compuesta, de modo que comprenda dos o más piezas de fibra compuesta y una segunda pieza. Mediante un método de este tipo se pueden producir productos que tienen formas complicadas de una manera eficiente. Además, los productos se pueden producir en varias etapas usando la salida de una etapa del método como la entrada para la siguiente etapa del método. De esta forma, se puede lograr una forma complicada usando la combinación producida de una pieza de fibra compuesta y una segunda pieza como la segunda pieza cuando se repite el método y se acumula el producto terminado en etapas.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de soporte tiene una forma simétrica rotacional y la etapa de aplicación comprende girar la pieza de soporte y/o la pieza de fibra compuesta.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de aplicación comprende aplicar la pieza de fibra compuesta de modo que al menos algunas de las fibras de la pieza de fibra compuesta rodeen completamente la pieza de soporte. Esto obtendrá un producto que es realmente fuerte, ya que las fibras rodean la forma simétrica rotacional de la segunda pieza. De acuerdo con un aspecto, el producto terminado es una llanta de un vehículo y en donde la segunda pieza es uno o más de un tapacubos, un radio, un cilindro, un cilindro interior y un cilindro exterior de la llanta. Al producir llantas para un vehículo de acuerdo con esto, se pueden reducir los costes de producción. Si se reduce el peso de la llanta, esto tendrá un gran impacto en el consumo de energía del vehículo a medida que gira la masa de la llanta.

Un segundo aspecto de la invención es un sistema que comprende una herramienta de prensado y un producto de fibra compuesta como se define en la reivindicación 8.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta está configurada para conectarse de manera fija a la pieza de soporte mediante el curado de la pieza de fibra compuesta.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de fibra compuesta está configurada para aplicarse a la pieza de soporte de forma automática o manual, y en donde la pieza de fibra compuesta comprende al menos uno de un filamento, una mecha, una estopa, una tela tejida no rizada, una cinta termoplástica, un preimpregnado y una estopa impregnada. De acuerdo con un aspecto, la pieza de soporte está formada por un material resistente al calor.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de soporte está configurada para enfriarse después de su retirada de la herramienta de prensado y en donde la herramienta de prensado está configurada para mantenerse calentada para la recepción posterior de al menos otra pieza de soporte que comprende fibras compuestas.

De acuerdo con un aspecto, el producto de fibra compuesta comprende uno o más de una fibra de vidrio, una fibra de carbono, una fibra de aramida, una fibra de basalto, una fibra natural, una fibra de lino y una fibra de cáñamo o similares.

De acuerdo con un aspecto, el producto de fibra compuesta comprende dos o más piezas de fibra compuesta, cada una producida de acuerdo con el método de acuerdo con lo anterior.

De acuerdo con un aspecto, la pieza de soporte tiene una forma simétrica rotacional.

De acuerdo con un aspecto, al menos algunas de las fibras de la pieza de fibra compuesta rodean completamente la pieza de soporte.

De acuerdo con un aspecto, el producto terminado es una llanta de un vehículo y en donde la segunda pieza y/o la pieza de fibra compuesta es uno o más de un tapacubos, un radio, un cilindro, un cilindro interior y un cilindro exterior de la llanta.

Una ventaja de algunas realizaciones es que se puede lograr una gran flexibilidad en términos de producción de productos de fibra compuesta.

Otra ventaja de algunas realizaciones es que se simplifica el ensamblaje del producto final que comprende el producto de fibra compuesta.

Otra ventaja de algunas realizaciones es que los productos de fibra compuesta se pueden personalizar fácilmente para adaptarse a varios productos y/o aplicaciones diferentes.

Breve descripción de los dibujos

Objetos, características y ventajas adicionales aparecerán a partir de la siguiente Descripción de las realizaciones, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

la figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra etapas del método ilustrativas de acuerdo con algunos aspectos de la invención;

la figura 2a es un dibujo esquemático que ilustra un soporte antes de la aplicación de la pieza de fibra compuesta de acuerdo con algunos aspectos;

la figura 2b es un dibujo esquemático que ilustra un soporte después de la aplicación de la pieza de fibra compuesta de acuerdo con algunos aspectos;

la figura 3 es un dibujo esquemático que ilustra cómo se dispone el soporte en la herramienta de prensado de acuerdo con algunos aspectos; y

la figura 4 es un dibujo esquemático que ilustra un soporte con fibras compuestas curadas.

Descripción detallada

En lo sucesivo en el presente documento se describirá la presente invención con mayor detalle con referencia a los dibujos adjuntos, en los que se muestran realizaciones ilustrativas y aspectos de la invención. Sin embargo, la invención se puede realizar de muchas formas diferentes y no se debe interpretar como limitada a las realizaciones y aspectos expuestos en el presente documento, ya que el alcance de la protección se define por las reivindicaciones adjuntas; en su lugar, estas realizaciones y aspectos se proporcionan por motivos de exhaustividad y completitud. Los caracteres de referencia similares se refieren a elementos parecidos en toda la descripción. Los dibujos no están necesariamente a escala y ciertas características se pueden exagerar con el fin de ilustrar y explicar mejor las realizaciones ilustrativas de la presente invención.

La terminología usada en el presente documento tiene el propósito de describir aspectos particulares de la divulgación únicamente y no pretende limitar la divulgación. Como se usan en el presente documento, las formas en singular "un", "una", "el" y "la" también tienen por objeto incluir las formas en plural, a menos que el contexto indique claramente lo contrario.

En algunas implementaciones y de acuerdo con algunos aspectos de la divulgación, las funciones o etapas en el método pueden tener lugar fuera del orden indicado en las ilustraciones operativas. Por ejemplo, dos etapas mostradas en sucesión se pueden ejecutar de hecho de manera sustancialmente simultánea o las etapas a veces se pueden ejecutar en el orden inverso, dependiendo de la funcionalidad/actos implicados.

A menos que se defina lo contrario, todos los términos (incluyendo términos técnicos y científicos) usados en el presente documento tienen el mismo significado que se entiende comúnmente por un experto en la materia a la que pertenece esta divulgación. Además, se entenderá que los términos usados en el presente documento se deben interpretar como que tienen un significado que es coherente con su significado en el contexto de esta memoria descriptiva y la técnica relevante y no se interpretarán en un sentido idealizado o demasiado formal a menos que se defina expresamente en el presente documento.

A continuación, se describirán realizaciones y aspectos en los que la fabricación y/o producción de productos de fibra compuesta se hace flexible y eficiente. Las fibras compuestas son fibras que son fibras flexibles y/o elásticas y que se pueden curar a un estado fijo cuando se curan aplicando presión y/o calor a las fibras.

Las fibras compuestas de acuerdo con un aspecto comprenden una o más de una fibra de vidrio, fibra de carbono, fibra de aramida, fibra de basalto, fibra natural, fibras orgánicas o no orgánicas. Las fibras compuestas se usan de acuerdo con un aspecto junto con una resina/matriz que conecta la fibra compuesta a otra fibra compuesta. De acuerdo con un aspecto, la resina/matriz también será una pieza del producto terminado. De acuerdo con un aspecto, la resina/matriz se calienta cuando se aplica a las fibras para volverse pegajosa o adhesiva.

Un tipo de fibras compuestas son las fibras de carbono. Las fibras de carbono (a veces también indicadas como CF o fibra de grafito) son fibras que típicamente tienen un diámetro de aproximadamente 5-10 micrómetros que están compuestas principalmente de átomos de carbono. Las fibras de carbono típicamente tienen varias ventajas tales como, p. ej., gran rigidez, gran resistencia a la tracción, bajo peso, alta resistencia química, tolerancia a altas temperaturas y baja expansión térmica. Estas propiedades han hecho que el uso de la fibra de carbono sea muy popular en campos tales como el aeroespacial, la ingeniería civil, el ejército y los deportes de motor, junto con otros deportes de competición. Sin embargo, típicamente se asocian con un coste de producción más alto en comparación con fibras similares, tales como fibras de vidrio o fibras de plástico.

Para producir un filamento de fibra compuesta, los átomos compuestos típicamente se unen entre sí en cristales que están más o menos alineados en paralelo al eje largo de la fibra. La alineación de cristal típicamente le da a la fibra una alta relación resistencia-volumen. Típicamente, varios miles de filamentos de fibras compuestas se agrupan para formar una estopa, que se puede usar sola o tejer en un tejido.

El filamento de fibra compuesta también se puede disponer en un hilo de filamento de fibra compuesta. Estos hilos se pueden usar en varias técnicas de procesamiento. El uso directo puede ser típicamente para preimpregnación (preimpregnación del hilo con una resina), bobinado de filamento, pultrusión, tejido, trenzado, etc. El hilo se puede usar, p. ej., para tejer una tela o tejido de filamento de fibra de carbono. La apariencia de esta tela generalmente depende de la densidad lineal del hilo y del tejido elegido. Algunos tipos de tejido comúnmente usados son sarga, satén y simple. Los hilos de filamentos compuestos también se pueden tejer o trenzar o como cinta UD.

Las fibras compuestas generalmente se combinan con otros materiales. Cuando se impregna con una resina/matriz, se convierte en un preimpregnado que, cuando se calienta, forma un polímero reforzado con fibra compuesta (a menudo denominado fibra compuesta) que tiene una relación resistencia-peso muy alta y es extremadamente rígido, aunque algo frágil.

En consecuencia, las fibras compuestas son un material versátil que es aplicable en una amplia gama de usos y áreas. Sin embargo, es común para todos los usos que las fibras compuestas se tengan que conformar en una forma deseada y luego curar con el fin de obtener la máxima durabilidad.

La figura 1 ilustra un método 100 para producir un producto 200, 300, 400 que comprende una pieza 202, 402 de fibra compuesta y una segunda pieza 201, 401. La segunda pieza 201,401 comprende una pieza 203 de soporte, en donde la pieza 203 de soporte es una réplica de una herramienta 301a, 301b de prensado. La herramienta 301a, 301b de prensado está configurada para calentarse y aplicar una presión.

El método 100 comienza en 101 donde la pieza 202, 402 de fibra compuesta se aplica sobre la pieza 203 de soporte de la segunda pieza 201, 401. De acuerdo con un aspecto, la pieza 202, 402 de fibra compuesta se aplica aplicando una o más capas de fibras compuestas para construir la pieza 202, 402 de fibra compuesta sobre la pieza 203 de soporte.

Las fibras compuestas se pueden aplicar de varias formas diferentes. Las fibras compuestas se pueden, p. ej., aplicar manualmente (p. ej., por una persona) o automáticamente (p. ej., por un robot). Las fibras compuestas se pueden aplicar de forma individual, es decir, aplicarse como filamentos individuales. Esto puede, p. ej., ser beneficioso si un producto necesita ser personalizado de una manera especial. Puede, p. ej., ser crucial para algunos productos que los filamentos se apliquen con una orientación diferente o en varias capas dependiendo de la forma y el propósito del producto previsto. Si las fibras compuestas se aplican en, p. ej., una estopa o una lámina completa de fibras preimpregnadas, puede ser difícil lograr la personalización deseada.

De manera adicional, en algunas realizaciones, las fibras compuestas pueden estar comprendidas en al menos uno de un filamento, una mecha, una estopa, una tela tejida no rizada, una cinta termoplástica, un preimpregnado y una estopa impregnada.

Si las fibras compuestas tienen la forma de un filamento, se pueden aplicar individualmente (como se ha descrito anteriormente). Si las fibras compuestas están comprendidas dentro de una mecha, estopa, tela tejida no rizada, cinta termoplástica, preimpregnado o una estopa impregnada, esas fibras compuestas se pueden aplicar en forma de una lámina 204, véase, p. ej., la figura 2.

La etapa de aplicar la pieza 202, 402 de fibra compuesta a la pieza 203 de soporte puede ir seguida de la etapa 102, en la que la pieza 203 de soporte con la pieza 202, 402 de fibra compuesta aplicada se almacena durante un período de tiempo antes de que se coloque en la herramienta 301a, 301b de prensado.

Esta etapa no es obligatoria para el método 100 como se indica por las líneas discontinuas de 102. Sin embargo, puede ser que una empresa u operador produzca la segunda pieza 201,401 que comprende la pieza 203 de soporte y aplique fibras compuestas a la pieza de soporte para construir la pieza 202, 402 de fibra compuesta y otra empresa u operador reciba la segunda pieza y la pieza de soporte con las fibras compuestas aplicadas y disponga, como se describe en la etapa 103, el soporte 203 y la pieza 202, 402 de fibra compuesta en la herramienta 301a, 301b de prensado.

En la etapa 103, el producto 200, 300, 400 se dispone en la herramienta 301a, 301b de prensado. La pieza 203 de soporte y la pieza 202, 402 de fibra compuesta no curada están dispuestas de modo que la herramienta 301a, 301b de prensado interactúa con el soporte 203 y la pieza 202, 402 de fibra compuesta no curada.

Cabe señalar que cuando se realiza el método 100, las etapas 101, 102 y 103 se pueden realizar por la misma empresa u operador de una manera posterior, de la misma manera que las etapas 101 y 103 se pueden realizar posteriormente sin la etapa 102, por la misma empresa u operador. Las etapas 101, 102 y 103 también pueden ser realizadas por diferentes empresas u operadores.

Cuando el soporte 203 que comprende la pieza 202, 402 de fibras compuestas se ha dispuesto en la herramienta de prensado en la etapa 103, el método continúa en la etapa de curado 104 donde se cura la pieza 202, 402 de fibra compuesta. La pieza 202, 402 de fibra compuesta se cura mediante la interacción de la herramienta 301a, 301b de prensado y la pieza 203 de soporte. Se aplican calor y presión a la pieza 202, 402 de fibra compuesta de modo que se curan las fibras compuestas.

El calor se puede aplicar directamente desde la herramienta 301a, 301b de prensado o mediante una fuente de calor separada tal como inducción, microondas o láser.

La cantidad de calor y presión que se necesita para curar las fibras compuestas de la pieza 202, 402 de fibra compuesta puede variar basándose en el tipo de producto que se produce, así como en qué tipo de fibras compuestas se han usado. Es decir, el calor y la presión pueden variar si se aplicaran las fibras compuestas, p. ej., en forma de mecha, tejido no rizado, estopa impregnada o preimpregnado, filamento individual o similares.

En 105 del método 100, la pieza 203 de soporte y la pieza de fibra compuesta curada del producto 200, 300, 400 se retiran de la herramienta 301a, 301b de prensado, en donde, después de la retirada de la herramienta 301a, 301b de prensado, la pieza 202, 402 de fibra compuesta y la pieza 203 de soporte constituyen juntas al menos una pieza del producto terminado 200, 300, 400.

En algunas realizaciones, la pieza 202, 402 de fibra compuesta se puede conectar de manera fija a la pieza 203, 403 de soporte después del curado. Durante el curado, la pieza 202, 402 de fibra compuesta cambia su rigidez de un material flexible a un material duro y rígido. Las dimensiones de la pieza 202, 402 de fibra compuesta se usan para conectar la pieza 202, 402 de fibra compuesta a la segunda pieza 201, 401. De acuerdo con un aspecto, el calor y la presión se usan para conectar la pieza 202, 402 de fibra compuesta a la segunda pieza 201, 401. De acuerdo con un aspecto, se podría disponer una capa adicional entre la pieza 202, 402 de fibra compuesta y la pieza 203 de soporte y usar para conectar la pieza 202, 402 de fibra compuesta a la segunda pieza 201,401.

Por lo tanto, de acuerdo con el método 100, la segunda pieza 201, 401 y, por tanto, también la pieza 203 de soporte y la pieza 202, 402 de fibra compuesta, en forma de fibras compuestas aplicadas, constituyen juntas el producto terminado 200, 300, 400 que se puede usar posteriormente como parte de otro producto final, como se divulga en la figura 4. En otras palabras, contrariamente a las técnicas tradicionales, el premolde (en forma de la pieza 203, 403 de soporte) no se retira de las fibras compuestas curadas. Esto abre las posibilidades en términos de diseño de productos. Hasta ahora, los productos compuestos se han aplicado típicamente en un premolde para su curado de una manera que necesita permitir que se retiren del soporte después del curado. Sin embargo, de acuerdo con aspectos de la presente invención, no se debe tener cuidado al aplicar las fibras compuestas al soporte con el fin de poder retirar las fibras compuestas del soporte después del curado.

De acuerdo con un aspecto, existe el deseo de que el soporte y la pieza de fibra compuesta estén conectados de manera fija durante la fabricación.

Por ejemplo, de acuerdo con algunas realizaciones, las fibras compuestas, cuando se aplican a la pieza de soporte se pueden, p. ej., plegar sobre los bordes del soporte o incluso envolver completamente toda la pieza de soporte.

De acuerdo con un aspecto, puede ser que solo una parte de la segunda pieza 200, 300, 400 se someta a fibras compuestas (es decir, se apliquen fibras compuestas a al menos una parte de la pieza 203 de soporte o que la pieza 203 de premolde constituya una pieza de la segunda pieza 201, 401). Algunas aplicaciones pueden, p. ej., requerir que el producto 200, 300, 400 conserve la durabilidad y resistencia de las fibras compuestas solo en una cierta parte que puede estar sometida a fuerzas, pero no es necesario cubrir todo el producto de fibra compuesta, esto también puede ahorrar costes típicamente cuando se fabrican productos de fibra compuesta.

De acuerdo con un aspecto, el método 100 comprende además que la pieza 203 de soporte se pueda enfriar después de su retirada de la herramienta 301a, 301b de prensado y que la herramienta 301a, 301b de prensado se mantenga calentada para la recepción posterior de al menos otra pieza 203 de soporte que comprende una pieza 202, 402 de fibra compuesta aplicada.

Esto garantiza que la velocidad de producción de los productos curados 200, 300, 400 que comprenden una pieza 202, 402 de fibra compuesta curada y una segunda pieza 201, 401 se mantenga lo más alta posible ya que la herramienta 301a, 301b de prensado no se tiene que enfriar entre curados debido al uso de la pieza 203 de soporte.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de disposición se podría realizar en dos o más estaciones paralelas y curar en una misma herramienta 301a, 301b de prensado. Si, por ejemplo, la etapa de disponer las fibras compuestas en la pieza 203, 403 de soporte es la etapa que lleva más tiempo, se podría realizar en dos etapas paralelas y curar en una misma herramienta 301a, 301b de prensado para lograr un uso continuo de la herramienta 301a, 301b de prensado.

La figura 2a ilustra la pieza 203 de soporte de la segunda pieza 201 y la pieza 202 de fibra compuesta de acuerdo con un aspecto. La pieza 203 de soporte se ilustra con la forma de una pieza del interior de una puerta 200 de coche. Por supuesto, son posibles otras formas y dependen del uso final previsto del producto 200. La pieza 202 de fibra compuesta se ilustra como una lámina de fibras compuestas tejidas, p. ej., un preimpregnado. Se debe entender que la forma de la preforma y las fibras compuestas se ilustran como un ejemplo y que son posibles otras formas.

La figura 2a ilustra la pieza 203 de soporte de la segunda pieza 201 antes de que se haya aplicado la pieza 202 de fibra compuesta en forma de una o más capas de fibras compuestas. En algunas realizaciones, la pieza 203 de soporte puede estar formada por un material resistente al calor. La pieza de soporte puede, p. ej., estar formada por un plástico, metal u otro material compuesto adecuado resistente al calor.

En la figura 2b, las fibras compuestas 202 se han aplicado a la pieza 203 de soporte y juntas forman el producto 200 que comprende la segunda pieza 201 y la pieza 202 de fibra compuesta (compárese con la etapa 101 del método 100). En esta etapa, las fibras compuestas de la pieza 202 de fibra compuesta aún no se han curado. El producto 200 se puede almacenar (compárese con la etapa 102 del método 100) durante un período de tiempo con el fin de disponerse posteriormente en una herramienta 301a, 301b de prensado y curarse.

La figura 3 ilustra la herramienta 301a, 301b de prensado y un producto 300 dispuesto entre las dos piezas de la herramienta 301a, 301b de prensado de acuerdo con algún aspecto. El producto 300 que comprende la pieza de fibra compuesta puede, p. ej., ser el producto 200 descrito junto con cualquiera de las figuras 1 y/o 2, y la herramienta 301a, 301b de prensado puede, p. ej., ser la herramienta de prensado como se describe en conjunto con cualquiera de las figuras 1 y/o 2.

En la figura 3, el producto 300 de fibra compuesta está dispuesto encima de la herramienta 301b de prensado. Cuando el producto 300 de fibra compuesta se ha colocado satisfactoriamente, una segunda pieza de la herramienta 301a de prensado hará presión hacia abajo sobre la pieza 300 de fibra compuesta aplicando presión (compárese con la etapa 104 del método 100) al producto 300 de fibra compuesta mientras se calienta. El calor y la presión de la herramienta 301a, 301b de prensado darán como resultado el curado de las fibras compuestas de la pieza 202, 402 de fibra compuesta aplicada sobre la pieza de soporte. Cuando se realiza el curado, el producto 300 se retira de la herramienta de prensado (compárese con la etapa 105 del método 100) y la pieza 202, 402 de fibra compuesta junto con la pieza 203 de soporte de la segunda pieza 201, 401 formarán parte de un producto terminado.

La figura 4 ilustra un producto 400 de fibra compuesta que comprende una pieza 402 de fibra compuesta y una segunda pieza 401 de acuerdo con algunos aspectos. El producto 400 que comprende la pieza 402 de fibra compuesta y la segunda pieza 401 puede, p. ej., ser el producto de fibra compuesta que comprende una pieza de fibra compuesta y una segunda pieza como se ha descrito anteriormente junto con cualquiera de las figuras 1-3.

La segunda pieza 401 comprende la pieza 403 de soporte que en la figura 4 se ilustra como el interior de una puerta de coche. En el aspecto divulgado, la forma de la pieza 403 de soporte es la misma que la segunda pieza 401. La pieza 403 de soporte es una réplica de una herramienta de prensado (p. ej., la herramienta 301a, 301b de prensado como se describe en la figura 3) configurada para calentarse y aplicar una presión. La pieza 403 de soporte está configurada para tener aplicadas sobre las mismas fibras compuestas 402 (compárese con la etapa 101 del método 100 y las figuras 2a y 2b).

La pieza 403 de soporte que comprende la pieza 402 de fibra compuesta está configurada para disponerse en la herramienta 301a, 301b de prensado, en donde se aplica calor y presión a través de la interacción de la herramienta de prensado y la pieza 403 de soporte, a la pieza 402 de fibras compuestas y la pieza 403 de soporte de modo que la pieza 402 de fibras compuestas se cure (compárese con la etapa 104 del método 100).

La pieza 403 de soporte que comprende la pieza 402 de fibras compuestas está configurada para retirarse de la herramienta de prensado (compárese con la etapa 105 del método 100), en donde, después de la retirada de la herramienta de prensado, las fibras compuestas 402 y la pieza 403 de soporte están configuradas para constituir juntas al menos una pieza 400 de un producto terminado 404.

De acuerdo con un aspecto, la pieza 402 de fibra compuesta está configurada para aplicarse a la pieza de soporte de forma automática o manual y las fibras compuestas pueden estar comprendidas en al menos uno de un filamento, una mecha, una estopa, una tela tejida no rizada, una cinta termoplástica, un preimpregnado y una estopa impregnada. De acuerdo con un aspecto, las fibras compuestas de la pieza 402 de fibra compuesta están configuradas para aplicarse a la pieza 403 de soporte de forma automática o manual para construir la pieza 402 de fibra compuesta y las fibras compuestas pueden estar comprendidas en al menos uno de un filamento, una mecha, una estopa, una tela tejida no rizada, una cinta termoplástica, un preimpregnado y una estopa impregnada.

De acuerdo con un aspecto, la pieza 403 de soporte puede estar configurada para estar formada por un material resistente al calor, tal como, p. ej., un plástico, metal u otro material adecuado resistente al calor.

De acuerdo con un aspecto, la pieza 403 de soporte está configurada para enfriarse después de su retirada de la herramienta 301a, 301b de prensado y la herramienta 301a, 301b de prensado está configurada para mantenerse calentada para la recepción posterior de al menos otra pieza de soporte que comprende fibras compuestas.

De acuerdo con un aspecto, la pieza 402 de fibra compuesta está configurada para conectarse de manera fija a la pieza 403 de soporte de la segunda pieza 401 después del curado. En consecuencia, después del curado puede no ser posible retirar la pieza 402 de fibra compuesta de la pieza 403 de soporte ya que juntas forman un producto 400 de fibra compuesta.

De acuerdo con un aspecto, el producto terminado se puede instalar a continuación en un producto final. Como se ilustra en la figura 4, el producto curado 400 que tiene la forma del interior de una puerta de coche se puede unir al exterior de una puerta 404 de coche. El producto 400 de fibra compuesta permite un ensamblaje más rápido y más flexible del producto terminado (es decir, una puerta de coche terminada) 404. Esto ya que, hasta ahora, la producción ha significado típicamente aplicar fibras compuestas a un premolde y luego curar las fibras compuestas. Tras el curado, las fibras compuestas se han retirado del premolde que se ha usado de nuevo para curar más fibras. Las fibras compuestas curadas y retiradas se han unido a continuación a otro premolde antes de ensamblarlas en el producto final.

Esto significa que las etapas de ensamblaje de un producto final que comprende el producto de fibra compuesta se reducen considerablemente de acuerdo con algunas realizaciones.

Por tanto, las realizaciones divulgadas en el presente documento proporcionan una forma flexible y rápida de producir productos de fibra compuesta para su posterior ensamblaje en un producto final.

De acuerdo con un aspecto, la pieza 202, 402 de fibra compuesta se usa para conectar una tercera pieza a la segunda pieza 201, 401. Las fibras compuestas están en el estado no curado además conectadas a la tercera pieza y, cuando se curan, la tercera pieza está conectada de manera fija a la pieza 202, 402 de fibra compuesta y la segunda pieza 201, 401. La tercera pieza es, de acuerdo con un aspecto, un perno o una pieza roscada que se podría usar para conectar una pieza adicional.

De acuerdo con un aspecto, la etapa de aplicación comprende aplicar la pieza de fibra compuesta de modo que al menos algunas de las fibras de la pieza de fibra compuesta rodeen completamente la pieza de soporte. Esto obtendrá un producto que es realmente fuerte, ya que las fibras rodean la forma simétrica rotacional de la segunda pieza.

De acuerdo con un aspecto, el producto terminado es una llanta de un vehículo y en donde la segunda pieza es uno o más de un tapacubos, una fijación, un radio, un cilindro, un cilindro interior y un cilindro exterior de la llanta. Al producir llantas para un vehículo de acuerdo con esto, se pueden reducir los costes de producción. Si se reduce el peso de la llanta, esto tendrá un gran impacto en el consumo de energía del vehículo a medida que gira la masa de la llanta.

De acuerdo con un aspecto, el producto terminado es una llanta de un vehículo y en donde la segunda pieza y/o la pieza de fibra compuesta es uno o más de una fijación, un tapacubos, un radio, un cilindro, un cilindro interior y un cilindro exterior de la llanta.

De acuerdo con un aspecto, el método se usa para producir una llanta para un vehículo. En una primera etapa, el método se usa para producir un producto en el que la segunda pieza es una fijación de la llanta al vehículo y la pieza de fibra compuesta son el lado o los radios de la llanta. Después de que el producto se produzca de acuerdo con los aspectos del método, la fijación conectada y el lado o los radios se usan como la segunda pieza cuando las etapas de producción se repiten junto con una nueva pieza de fibra compuesta que es el cilindro de la llanta. De esta forma, la llanta de fibra compuesta se puede producir en etapas. El diseño de la llanta podría ser complejo y usar las resistencias de las fibras compuestas de manera eficiente.

En el presente documento se ha hecho referencia a diversas realizaciones. Sin embargo, un experto en la materia reconocería numerosas variaciones a las realizaciones descritas que aún estarían dentro del alcance de las reivindicaciones. Por ejemplo, las realizaciones del método descritas en el presente documento describen métodos de ejemplo a través de etapas del método que se realizan en un determinado orden. Sin embargo, se reconoce que estas secuencias de eventos pueden tener lugar en otro orden sin desviarse del alcance de las reivindicaciones. De manera adicional, algunas etapas del método se pueden realizar en paralelo incluso aunque se han descrito como realizadas en secuencia.

De la misma manera, cabe señalar que, en la Descripción de las realizaciones y aspecto, la partición de bloques funcionales en unidades particulares no es de ninguna manera limitante. Por el contrario, estas particiones son meramente ilustrativas. Los bloques funcionales descritos en el presente documento como una unidad se pueden dividir en dos o más unidades. De la misma manera, los bloques funcionales que se describen en el presente documento como implementados como dos o más unidades se pueden implementar como una única unidad sin desviarse del alcance de las reivindicaciones.

En consecuencia, se debe entender que los detalles de las realizaciones descritas son meramente para fines ilustrativos y de ninguna manera limitantes. En su lugar, todas las variaciones que entran dentro del alcance de las reivindicaciones están destinadas a ser abarcadas en las mismas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir un producto (200, 300, 400) que comprende una pieza (202, 402) de fibra compuesta y una segunda pieza (201,401), en donde la segunda pieza (201,401) comprende una pieza (203, 403) de soporte, en donde la pieza (203, 403) de soporte es una réplica de una herramienta (301a, 301b) de prensado configurada para calentarse y aplicar una presión, comprendiendo las etapas de:

- aplicar (101), en un estado no curado, la pieza (202, 402) de fibra compuesta sobre la pieza (203, 403) de soporte; -disponer (103) la pieza (203, 403) de soporte que comprende la pieza (202, 402) de fibra compuesta en la herramienta (301a, 301b) de prensado;

- curar (104a) la pieza (202, 402) de fibra compuesta sobre la pieza (203, 403) de soporte; y

- retirar (105) el producto (200, 300, 400) de la herramienta (301a, 301b) de prensado, en donde, después de la retirada de la herramienta (301a, 301b) de prensado, la pieza (202, 402) de fibra compuesta y la pieza (203, 403) de soporte constituyen juntas al menos una pieza del producto terminado (200, 300, 400).

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la pieza (202, 402) de fibra compuesta está conectada de manera fija a la pieza (203, 403) de soporte después del curado.

3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de aplicación (101) comprende aplicar (101a) una o más capas de fibras compuestas sobre la pieza (203, 403) de soporte para construir la pieza (202, 402) de fibra compuesta sobre la pieza (203, 403) de soporte.

4. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la etapa de curado (104a) comprende aplicar (104), mediante la interacción de la herramienta (301a, 301b) de prensado y la pieza (203, 403) de soporte, calor y/o presión a la pieza (202, 402) de fibra compuesta.

5. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además enfriar la pieza (203, 403) de soporte después de su retirada de la herramienta de prensado y continuar calentando la herramienta (301a, 301b) de prensado para la recepción posterior de al menos otra pieza (203, 403) de soporte que comprende una pieza (202, 402) de fibra compuesta.

6. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además almacenar (102) la pieza (203, 403) de soporte con la pieza (202, 402) de fibra compuesta no curada aplicada durante un período de tiempo antes de que se disponga en la herramienta (301a, 301b) de prensado.

7. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la pieza (202, 402) de fibra compuesta y la pieza (203, 403) de soporte después de la etapa de retirada de la herramienta (301a, 301b) de prensado se usan como la pieza (203, 403) de soporte en una etapa de repetir el método de producción de una pieza (202, 402) de fibra compuesta, de modo que comprenda dos o más piezas (202, 402) de fibra compuesta y una segunda pieza (201, 401).

8. Un sistema que comprende una herramienta de prensado configurada para calentarse y aplicar una presión y un producto (200, 300, 400) de fibra compuesta que comprende una pieza (202, 402) de fibra compuesta y una segunda pieza (201, 401),

en donde la segunda pieza (201, 401) comprende una pieza (203, 403) de soporte, en donde la pieza de soporte es una réplica de la herramienta (301a, 301b) de prensado, en donde la pieza (202, 402) de fibra compuesta está dispuesta en la pieza (203, 403) de soporte, en donde la pieza (203, 403) de soporte y la pieza (202, 402) de fibra compuesta están configuradas para disponerse en la herramienta (301a, 301b) de prensado, en donde el calor y la presión se aplican a través de la interacción de la herramienta (301a, 301b) de prensado y la pieza (203, 403) de soporte a la pieza (202, 402) de fibra compuesta y la pieza (203, 403) de soporte, de modo que la pieza (202, 402) de fibra compuesta se cura, en donde la pieza (203, 403) de soporte que comprende la pieza (202, 402) de fibra compuesta está configurada para retirarse de la herramienta (301a, 301b) de prensado y en donde después de la retirada de la herramienta (301a, 301b) de prensado, la pieza (202, 402) de fibra compuesta y la pieza (203, 403) de soporte están configuradas para constituir juntas al menos una pieza (200, 300, 400) de un producto terminado (403).

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la pieza (202, 402) de fibra compuesta está configurada para conectarse de manera fija a la pieza (203, 403) de soporte mediante el curado de la pieza (202, 402) de fibra compuesta.

10. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-9, en donde la pieza (203, 403) de soporte está formada de un material resistente al calor.

11. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-10, que comprende dos o más piezas (202, 402) de fibra compuesta, cada una producida de acuerdo con el método de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7.

12. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-11, en donde la pieza (203, 403) de soporte tiene una forma simétrica rotacional.

13. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-12, en donde al menos algunas de las fibras de la pieza (202, 402) de fibra compuesta rodean completamente la pieza (202, 402) de soporte.

14. El sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8-13, en donde el producto terminado (200, 300, 400) es una llanta de un vehículo y en donde la segunda pieza (201,401) y/o la pieza (202, 402) de fibra compuesta es uno o más de un tapacubos, un radio, un cilindro, un cilindro interno y un cilindro externo de la llanta.