ES3035973T3

ES3035973T3 - Composite panel with integrated heater system and associated methods for manufacturing

Info

Publication number: ES3035973T3
Application number: ES17158714T
Authority: ES
Inventors: Jeffrey Duce; Marcus K Richardson; Myles E Brown
Original assignee: Boeing Co
Current assignee: Boeing Co
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2025-09-11
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: JP7010584B2; CN107197548A; EP3220064B1; JP2022017521A; JP2017168431A; JP7337136B2; EP3220064A1

Abstract

Se describe un panel compuesto que incluye una primera capa de un material no conductor de la electricidad. El panel compuesto también incluye un calentador de resistencia impreso sobre la primera capa y un sensor capacitivo aplicado sobre ella. El sensor capacitivo está acoplado operativamente al calentador de resistencia. El panel compuesto incluye además una segunda capa adyacente al calentador de resistencia y al sensor capacitivo. El calentador de resistencia y el sensor capacitivo se ubican entre la primera y la segunda capa. Además, la segunda capa está hecha de un material no conductor de la electricidad. El calentador de resistencia está configurado para generar calor, al menos parcialmente, en respuesta a la entrada detectada por el sensor capacitivo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Panel compuesto con sistema de calentador integrado y métodos asociados para fabricación

La presente divulgación se refiere en general a componentes para vehículos y más en particular a un panel compuesto con un sistema de calentador integrado para uso en vehículos.

Los calentadores de resistencia convencionales usados en los vehículos incluyen circuitos y dispositivos de protección para evitar el sobrecalentamiento y fallas. Muchos calentadores de resistencia son calentadores independientes preformados elaborados de materiales y procesos que hacen que los calentadores sean menos propicios para integración posterior a la fabricación en componentes para vehículos. Por ejemplo, algunos calentadores convencionales se elaboran de materiales inflexibles e intolerantes al calor.

Los paneles compuestos convencionales, en particular aquellos con formas no planas, no incluyen calentadores integrados. Además, los calentadores de resistencia convencionales son costosos y no propicios para integrarse o coformarse con paneles compuestos o de múltiples capas. Además, algunos sistemas de regulación y protección de temperatura asociados con los calentadores de resistencia convencionales aumentan demasiado el peso, complejidad y costo de los calentadores.

US 2015/0156819 A1, de acuerdo con su resumen, indica un electrodo de sensor capacitivo para controlar la activación y desactivación de un calentador de tinta conductora PTC que se puede depositar como parte de la misma capa de tinta conductora usada para formar el patrón de circuito de calentador abierto para el calentador. Se deposita una capa de tinta conductora sobre un sustrato aislante, con una primera porción de la capa que forma un patrón de circuito calentador abierto y una segunda porción de la capa que forma un electrodo de sensor capacitivo separado y aislado eléctricamente de la primera porción de la capa. Se deposita una capa de tinta conductora de coeficiente de temperatura positivo (PTC) para salvar los espacios entre en el patrón de circuito calentador abierto en tanto que se deja el electrodo de sensor capacitivo separado y aislado eléctricamente de la capa de tinta conductora PTC en la primera porción de la capa de tinta conductora.

US 2015/0156819 A1 establece además en párrafo [0022] y [0023] que el circuito de control incluye un conmutador capacitivo que incorpora el electrodo de sensor capacitivo, y se adapta para controlar selectivamente el flujo de corriente eléctrica a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC en respuesta al conmutador capacitivo. Cuando la corriente fluye a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC, la capa de tinta conductora PTC proporciona resistencia al flujo de corriente e incrementa de temperatura. La energía eléctrica se suministra preferentemente al circuito de control mediante un cable eléctrico conectado a una toma eléctrica mediante un enchufe de transformador reductor adecuado, por ejemplo, un enchufe de transformador de 120 V CA a 12 V CC. El circuito de control se configura de modo que cuando un objeto, tal como la mano de un usuario, se mueve por encima del electrodo de sensor capacitivo para activar el conmutador capacitivo, se permite que la corriente eléctrica fluya a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC para calentar la capa de la tinta conductora PTC. El circuito de control puede incluir un temporizador y continuará permitiendo que la corriente eléctrica fluya a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC durante un período de tiempo predeterminado después de que se detecte el movimiento. El temporizador se reinicia cada vez que se detecta movimiento para que la corriente eléctrica continúe fluyendo y calentando la capa de tinta conductora PTC siempre que haya un movimiento suficientemente frecuente. Si transcurre el tiempo predeterminado sin que se detecte movimiento, el circuito de control inhibiría el flujo de corriente eléctrica a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC, apagando de manera efectiva el calentador. También preferentemente, el circuito de control se configura de modo que cuando recibe energía por primera vez (por ejemplo, cuando el enchufe se enchufa en una toma de corriente de pared), se permite inmediatamente que la corriente eléctrica fluya a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC y se inicia el temporizador, en lugar de esperar a que se detecte el movimiento.

US 2015/0156819 A1 expone además en el párrafo [0024] que se proporciona un método de ejemplo para elaborar una superficie calentable para un calentador. Se deposita una capa de tinta conductora sobre un sustrato aislante. El sustrato puede ser, por ejemplo, una lámina de plástico. Una primera porción de la capa de tinta conductora se dispone para formar un patrón de circuito calentador abierto que comprende una pluralidad de rutas conductoras de calentador separadas entre sí por espacios entre las mismas, y una segunda porción de la capa de tinta conductora se dispone para formar un electrodo de sensor capacitivo separado y aislado eléctricamente de la primera porción de la capa de tinta conductora por una región de aislamiento periférica que rodea el electrodo de sensor capacitivo. La primera porción de la capa de tinta conductora y la segunda porción de la capa de tinta conductora están aisladas eléctricamente entre sí. Preferentemente, la capa de tinta conductora depositada incluye una tercera porción dispuesta para formar rutas conductoras de circuito de control para un circuito de control, con la tercera porción de la capa de tinta conductora que se acopla eléctricamente a la primera porción de la capa de tinta conductora y a la segunda porción de la capa de tinta conductora para mantener el aislamiento eléctrico entre las mismas. En particular, debido a que los componentes eléctricos del circuito de control no se han unido, las rutas conductoras de circuito de control formadas por la tercera porción de la capa de tinta conductora no forman un circuito completo.

US 2015/0156819 A1 expone además en párrafo [0028] y [0029] que la capa de tinta conductora depositada puede incluir una tercera porción dispuesta para formar rutas conductoras de circuito de control para un circuito de control, los componentes eléctricos se acoplan eléctricamente a la tercera porción de la capa de tinta conductora para formar un circuito de control. El circuito de control incluye un conmutador capacitivo que incorpora el electrodo de sensor capacitivo y se adapta para controlar selectivamente el flujo de corriente eléctrica a través de la primera porción de la capa de tinta conductora y la capa de tinta conductora PTC en respuesta al conmutador capacitivo. Con el circuito de control completo, la primera porción de la capa de tinta conductora y la segunda porción de la capa de tinta conductora están en comunicación eléctrica entre sí solo a través del circuito de control. Después de acoplar eléctricamente los componentes eléctricos a la tercera porción de la capa de tinta conductora, se puede sellar la tercera porción de la capa de tinta conductora.

US 2015/0156819 A1 expone además en párrafo [0020] y [0021] que al menos una capa de sellado se coloca sobre la capa de tinta conductora, distinta de la tercera porción de la misma, y la capa de tinta conductora PTC, de modo que la capa de tinta conductora, distinta de la tercera porción de la misma, y la capa de tinta conductora PTC se colocan entre el sustrato y la o las capas de sellado. La o las capas de sellado pueden comprender uno o más recubrimientos de sellador sobre el sustrato, la capa de tinta conductora distinta de la tercera porción de la misma y la capa de tinta conductora PTC, o pueden comprender una lámina adherida sobre el sustrato, la capa de tinta conductora distinta de la tercera porción de la misma y la capa de tinta conductora PTC. La capa de sellado no cubre la tercera porción de la capa de tinta conductora, para facilitar la conexión de los componentes electrónicos que conforman el circuito de control a las rutas conductoras de circuito de control. De manera equivalente, la capa de sellado puede cubrir parte de la tercera porción de la capa de tinta conductora, pero se omite de las regiones de conexión de componentes; es decir, las partes de las rutas conductoras de circuito de control donde se van a conectar los componentes de circuito. También de manera equivalente, la capa de sellado, o una capa de sellado separada, se puede aplicar a la tercera porción de la capa de tinta conductora después de que los componentes electrónicos se hayan conectado a las rutas conductoras de circuito de control.

La materia de la materia reivindicada en la presente se refiere a un panel compuesto curado con un sistema de calentador integrado, el sistema en sí y un método asociado para fabricación, que superan las deficiencias analizadas anteriormente de las técnicas de la técnica anterior. La materia de la materia reivindicada en la presente se ha desarrollado en respuesta al presente estado de la técnica y en particular, en respuesta a las deficiencias de los paneles compuestos convencionales para vehículos y calentadores de resistencia convencionales.

De acuerdo con la materia reivindicada en la presente, un panel compuesto incluye una primera capa elaborada de un material eléctricamente no conductor. El panel compuesto también incluye un calentador de resistencia impreso sobre la primera capa y un sensor capacitivo aplicado sobre la primera capa. El sensor capacitivo se acopla de manera operativa con el calentador de resistencia. El panel compuesto incluye adicionalmente una segunda capa adyacente al calentador de resistencia y el sensor capacitivo. El calentador de resistencia y el sensor capacitivo se colocan entre la primera capa y la segunda capa. Además, la segunda capa se elabora de un material eléctricamente no conductor. El calentador de resistencia se configura para generar calor al menos parcialmente en respuesta a la entrada detectada por el sensor capacitivo.

El calentador de resistencia puede incluir una primera capa de tinta impresa sobre la primera capa y una segunda capa de tinta impresa sobre la primera capa de tinta. La primera capa de tinta se elabora a partir de una primera tinta y la segunda capa de tinta se elabora a partir de una segunda tinta diferente de la primera tinta. La primera tinta puede ser una tinta eléctricamente conductora y la segunda tinta puede ser una tinta de coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación.

La primera capa, el calentador de resistencia, sensor capacitivo y segunda capa pueden formar juntos un panel de intercalación. El panel de intercalación puede tener una forma no plana.

La primera capa, el calentador de resistencia, sensor capacitivo y segunda capa pueden ser flexibles.

El panel compuesto puede incluir además un módulo de control de calentador aplicado sobre la primera capa. El módulo de control de calentador se configura preferentemente para variar un voltaje al calentador de resistencia al menos parcialmente en respuesta a la entrada detectada por el sensor capacitivo. La segunda capa es adyacente al módulo de control de calentador, que se coloca entre la primera capa y la segunda capa.

La materia reivindicada en la presente también se refiere a un sistema que incluye un panel compuesto, preferentemente el panel compuesto mencionado anteriormente. El panel compuesto incluye una primera capa elaborada de un material eléctricamente no conductor, un calentador de resistencia impreso sobre la primera capa y un módulo de control de calentador aplicado sobre la primera capa. El módulo de control de calentador se puede operar para variar un voltaje al calentador de resistencia. El panel compuesto incluye adicionalmente una segunda capa adyacente al calentador de resistencia y el módulo de control de calentador. El calentador de resistencia y el módulo de control de calentador se colocan entre la primera capa y la segunda capa, que se elabora de un material eléctricamente no conductor. El calentador de resistencia se configura para generar calor en respuesta al voltaje. El sistema incluye adicionalmente un módulo de control de sistema que es externo al panel compuesto y se acopla de manera operativa con el módulo de control de calentador para controlar al menos parcialmente la operación del módulo de control de calentador.

El módulo de control de sistema se acopla preferentemente de manera inalámbrica con el módulo de control de calentador.

El sistema también puede incluir un receptor de entrada de pasajeros. El módulo de control de calentador se puede operar para variar el voltaje al calentador de resistencia al menos parcialmente en respuesta a la entrada proporcionada por un pasajero mediante el receptor de entrada de pasajero. El receptor de entrada del pasajero puede incluir un sensor capacitivo aplicado sobre la primera capa y acoplado de manera comunicativa con el módulo de control de calentador para comunicar la entrada proporcionada por el pasajero mediante el sensor capacitivo al módulo de control de calentador. El sensor capacitivo se coloca entre la primera capa y la segunda capa del panel compuesto.

De manera alternativa o adicionalmente, el receptor de entrada de pasajeros puede incluir un dispositivo móvil de pasajeros acoplado de manera comunicativa con el módulo de control de sistema para comunicar la entrada proporcionada por el pasajero mediante el dispositivo móvil de pasajeros al módulo de control de calentador. El módulo de control de sistema se puede configurar para determinar si se ha alcanzado un umbral de condición de temperatura y evitar que el módulo de control de calentador varíe el voltaje al calentador de resistencia en respuesta a la entrada proporcionada por el pasajero mediante el receptor de entrada de pasajeros cuando el módulo de control de sistema determina que se ha alcanzado el umbral de condición de temperatura.

El módulo de control de calentador se configura preferentemente para monitorear una condición de estado del calentador de resistencia y comunicar la condición de estado al módulo de control de sistema.

La materia reivindicada en la presente también se refiere a un método para elaborar un panel compuesto, preferentemente el panel compuesto mencionado anteriormente, cuyo método incluye proporcionar una primera capa eléctricamente no conductora. El método también incluye aplicar un módulo de control de calentador sobre la primera capa eléctricamente no conductora, aplicar un sensor capacitivo sobre la primera capa eléctricamente no conductora, imprimir un calentador de resistencia sobre la primera capa eléctricamente no conductora y aplicar una segunda capa eléctricamente no conductora sobre el módulo de control de calentador, sensor capacitivo y calentador de resistencia para formar el panel compuesto.

Imprimir el calentador de resistencia sobre la primera capa eléctricamente no conductora puede incluir imprimir una capa eléctricamente conductora sobre la primera capa eléctricamente no conductora usando una tinta conductora e imprimir una capa calentadora sobre la capa eléctricamente conductora usando una tinta de coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación. La aplicación del sensor capacitivo sobre la primera capa eléctricamente no conductora puede incluir imprimir el sensor capacitivo sobre la primera capa eléctricamente no conductora. La impresión del sensor capacitivo y el calentador de resistencia sobre la primera capa eléctricamente no conductora puede incluir al menos uno de serigrafía, impresión por chorro de tinta, serigrafía giratoria, impresión por huecograbado y deposición por chorro atomizado del sensor capacitivo y el calentador de resistencia sobre la primera capa eléctricamente no conductora.

La aplicación del módulo de control de calentador sobre la primera capa eléctricamente no conductora puede incluir imprimir el módulo de control de calentador sobre la primera capa eléctricamente no conductora.

El método también puede incluir dar forma al panel compuesto en una forma no plana. El método puede incluir además al menos uno de endurecimiento y curado del panel compuesto en la forma no plana.

Las características y ventajas de la materia reivindicada en la presente llegarán a ser completamente evidentes a partir de la siguiente descripción y reivindicaciones anexas.

Breve descripción de los dibujos

La materia reivindicada en la presente se describirá y explicará con especificación y detalle adicionales a través del uso de los dibujos, en los cuales:

La figura 1 es un diagrama de bloques esquemático de un sistema de control de temperatura para un vehículo;

La figura 2 es una vista esquemática en perspectiva en sección transversal de un vehículo que incluye paneles compuestos con sistemas de calentador integrados;

La figura 3A es una vista en perspectiva esquemática de un panel compuesto con un sistema de calentador integrado, que se muestra en una configuración plana con una capa removida por conveniencia al mostrar las características del sistema de calentador integrado;

La figura 3B es una vista en perspectiva esquemática de un panel compuesto con un sistema de calentador integrado, que se muestra en una configuración no plana con una capa removida por conveniencia al mostrar las características del sistema de calentador integrado;

La figura 3C es una vista en perspectiva esquemática del panel compuesto de la figura 3B, pero se muestra con la capa removida de la figura 3B;

La figura 4A es una vista en elevación lateral esquemática de un sistema para elaborar un panel compuesto con un sistema de calentador integrado mostrado en una configuración de preconformación;

La figura 4B es una vista en elevación lateral esquemática del sistema de la figura 3A mostrado en una configuración de conformación;

La figura 5A es una vista en elevación lateral esquemática de un sistema para imprimir tinta conductora y al menos uno de un sensor capacitivo y un módulo de control de calentador sobre una capa de un panel compuesto;

La figura 5B es una vista en elevación lateral esquemática de un sistema para imprimir tinta de coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación sobre la capa de tinta conductora del panel compuesto de la figura 5A; y

La figura 6 es un diagrama de flujo esquemático de un método para elaborar y usar un panel compuesto con un sistema de calentador integrado.

Descripción detallada

Como se muestra en la figura 1, un sistema de control de temperatura 40 de una estructura, tal como una estructura móvil (por ejemplo, un vehículo) o una estructura no móvil (por ejemplo, edificio), incluye un módulo de control de sistema 50 y un sistema de calentador integrado 60 acoplado de manera operativa con el módulo de control de sistema 50. El sistema de calentador integrado 60 se integra (por ejemplo, se incrusta) en un panel compuesto (por ejemplo, de múltiples capas o múltiples láminas) de la estructura. El sistema de calentador integrado 60 incluye un calentador 130, un sensor capacitivo 180 y un módulo de control de calentador 190. El módulo de control de calentador 190 incluye hardware (por ejemplo, circuitos, relés, conmutadores, conectores de E/S digitales y similares) y lógica que controla la operación del módulo de control de calentador. El módulo de control de calentador 190 puede ser un microchip flexible de película delgada, que incluye, por ejemplo, una pluralidad de transistores impresos sobre un sustrato flexible. En general, el módulo de control de calentador 190 suministra energía eléctrica al calentador 130, que puede ser un calentador de resistencia que convierte la energía eléctrica en calor. El calor generado por el calentador 130 puede variar en respuesta al voltaje de la energía eléctrica suministrada desde el módulo de control de calentador 190. Por consiguiente, un módulo de energía 192 del módulo de control de calentador 190 se configura para regular (por ejemplo, variar o modular) el calor generado por el calentador 130 mediante la regulación del voltaje de la energía eléctrica suministrada al calentador 130. Las operaciones del módulo de potencia 192 y otras operaciones del módulo de control de calentador 190 se pueden ordenar mediante señales digitales, tal como señales de modulación de ancho de pulso.

El módulo de potencia 192 del módulo de control de calentador 190 regula el voltaje de la energía eléctrica suministrada al calentador 130 al menos parcialmente en respuesta a la entrada proporcionada por un receptor de entrada de pasajeros. El receptor de entrada de pasajeros puede ser

uno o más del sensor capacitivo 180 del sistema de calentador integrado 60 o un dispositivo móvil de pasajeros 56 (u otro dispositivo externo al sistema de calentador integrado 60).

El sensor capacitivo 180 puede ser cualquiera de diferentes sensores capacitivos o sensores táctiles configurados para tomar la capacitancia del cuerpo humano como entrada al sensor. En general, un sensor capacitivo incluye una rejilla o patrón de electrodos que detecta cambios en la capacitancia de los electrodos cuando una porción de un cuerpo humano toca o está en proximidad cercana a los electrodos.

El dispositivo móvil de pasajeros 56 puede ser cualquiera de diferentes dispositivos informáticos móviles, tal como teléfonos móviles, computadoras portátiles, tabletas, relojes y similares. La entrada de pasajeros recibida por el dispositivo móvil de pasajeros 56, tal como mediante una aplicación que se ejecuta en el dispositivo móvil de pasajeros, se comunica al módulo de control de calentador 190 mediante un módulo de control de pasajeros 54 del módulo de control de sistema 50. Más específicamente, el dispositivo móvil de pasajeros 56 puede comunicar la entrada de pasajeros, tal como mediante una conexión alámbrica o inalámbrica, al módulo de control de pasajeros 54 del módulo de control de sistema 50, que a su vez comunica la entrada de pasajeros, tal como mediante una conexión alámbrica o inalámbrica, al módulo de comunicaciones 194 del módulo de control de calentador 190. El dispositivo móvil de pasajeros 56 se puede configurar para sincronizarse con el módulo de control de pasajeros 54 y asociar el asiento en el que se asigna un pasajero que usa el dispositivo móvil de pasajeros 56 con los calentadores 130 en el área del asiento asignado. De esta manera, un pasajero puede controlar automáticamente la temperatura cerca de su asiento al vincular su dispositivo móvil con su asiento.

El módulo de comunicaciones 194 puede incluir hardware, tal como antena, transceptores, controladores de interfaz de red y similares, para facilitar la recepción y transmisión de comunicaciones de datos electrónicas. El módulo de control de sistema 50 también se puede configurar para suministrar energía eléctrica al módulo de energía 192 del módulo de control de calentador 190.

El módulo de control de sistema 50 también puede incluir un módulo de anulación 52 configurado para anular el control del calentador 130 por el receptor de entrada de pasajeros o deshabilita el control del calentador 130 por los pasajeros. Más específicamente, bajo ciertas circunstancias, el módulo de anulación 52 se configura para evitar que el receptor de entrada de pasajeros controle el calentador 130 al evitar que el módulo de control de calentador 190 varíe el voltaje al calentador 130 en respuesta a la entrada de pasajero recibida desde el receptor de entrada de pasajero. El módulo de anulación 52 puede monitorear una o más condiciones de temperatura de la estructura y anula el control del calentador 130 por el receptor de entrada de pasajeros cuando una o más de las condiciones de temperatura cumple con un umbral. Por ejemplo, el módulo de anulación 52 puede monitorear una temperatura ambiente de un interior de la estructura y, si la temperatura ambiente excede una temperatura máxima permitida del interior de la estructura, el módulo de anulación 52 anula el control del calentador 130 por el receptor de entrada de pasajeros. El módulo de anulación 52 puede monitorear la diferencia entre la temperatura ambiente de un interior de la estructura y una temperatura del panel compuesto y, si la diferencia excede una diferencia de temperatura máxima permitida, el módulo de anulación 52 anula el control del calentador 130 por el receptor de entrada de pasajeros.

El módulo de control de calentador 190 puede incluir además un módulo de estado 196 que monitorea una o más condiciones de estado del sistema de calentador integrado 60, incluido el calentador 130, y comunica las condiciones de estado monitoreadas al módulo de control de sistema 50 mediante el módulo de comunicaciones 194. El módulo de estado 196 puede comunicar continuamente condiciones de estado al módulo de control de sistema 50. De manera alternativa, el módulo de estado 196 puede comunicar condiciones de estado al módulo de control de sistema 50 solo cuando las condiciones de estado cumplen con un umbral. En respuesta a las condiciones de estado monitoreadas, tal como cuando una condición de estado cumple con un umbral, el módulo de control de sistema 50 puede desactivar de manera permanente o temporal la operación del sistema de calentador integrado 60. La o las condiciones de estado monitoreadas por el módulo de estado 196 pueden ser cualquiera de diferentes condiciones relacionadas con el rendimiento, función y/o seguridad del calentador 130. Por ejemplo, la condición de estado puede ser una temperatura del calentador 130 y el umbral puede ser una temperatura máxima permitida del calentador 130. La condición de estado puede ser una lectura de capacitancia del sensor capacitivo 180 y el umbral puede ser una capacitancia de operación normal máxima del sensor capacitivo 180. Las condiciones de estado monitoreadas se pueden o no comunicar al módulo de control de sistema 50 y el módulo de control de calentador 190 se puede operar para deshabilitar la operación del sistema de calentador integrado 60 cuando una condición de estado cumple con un umbral.

El módulo de control de sistema 50 puede formar parte de una unidad de control electrónico (ECU) de un vehículo. Además, el módulo de control de sistema 50 se coloca en una parte del vehículo (por ejemplo, cubierta de vuelo de una aeronave) alejada o distanciada de la parte del vehículo en la que se ubica el sistema de calentador integrado 60 (por ejemplo, un compartimiento de pasajeros de la aeronave).

Aunque se muestra que el sistema de control de temperatura 40 incluye un módulo de control de sistema 50, en algunas realizaciones, el sistema de control de temperatura 40 no incluye un módulo de control de sistema 50 y utiliza solo el sistema de calentador integrado 60 para controlar la temperatura.

Con referencia a la figura 2, y un vehículo 100 puede incluir una pluralidad de estructuras, tal como una pared lateral 110, piso 120 y asiento 140. Cada una de las estructuras puede incluir uno o más paneles compuestos. Como se define en la presente, un panel compuesto es una estructura con al menos dos láminas o capas adyacentes cada una elaborada de diferentes materiales. Las láminas adyacentes se acoplan entre sí usando cualquiera de las diferentes técnicas de acoplamiento, tal como sujeción, unión, adhesión, soldadura y moldeo. Cada capa puede incluir subcapas separadas acopladas entre sí de la misma manera o de manera similar. Cada una de las capas y subcapas de un panel compuesto tiene un espesor que es sustancialmente mayor que una longitud y ancho. Por consiguiente, las capas de un panel compuesto se pueden considerar tipo láminas. Un panel compuesto puede ser un panel de intercalación con una capa de núcleo intercalada entre la primera y segunda capas adyacentes. Una de las capas adyacentes se puede definir como una capa externa y la otra se puede definir como una capa interna. Una o más de las capas externas e internas pueden ser una capa decorativa o una lámina de laminado decorativo.

La pared lateral 110 del vehículo 100, que puede ser una aeronave como se ilustra, puede incluir un panel compuesto 116. El panel compuesto 116 incluye el sistema de calentador integrado 60, que incluye el calentador de resistencia 130 o capa calentadora, colocado entre la primera y segunda capas 112, 114, respectivamente. El sistema de calentador integrado 60 puede ser una lámina de una pluralidad de láminas que forman un apilamiento compuesto o laminado del panel compuesto 116. Debido a que el sistema de calentador integrado 60 es una lámina de una pluralidad de láminas del panel compuesto 116, y se intercala entre láminas adyacentes, el sistema de calentador se define como un sistema de calentador integrado o un sistema de calentador integrado en el panel compuesto 116.

La primera capa 112 se representa como una capa interna orientada hacia un interior 102 del vehículo 100, y la segunda capa 114 se representa como una capa externa orientada hacia un exterior 104 del vehículo. Además, la primera capa 112 puede definir una lámina estratificada interior o de lámina decorativa de la pared lateral 110. Por ejemplo, como se muestra, el sistema de control de temperatura 40 incluye indicaciones 182 en una superficie interior 113 de la primera capa 112 sobre el sensor capacitivo 180 del sistema de calentador integrado 60. Las indicaciones 182 indican una ubicación en la superficie interior 113 que un pasajero puede tocar para proporcionar la entrada correspondiente al sensor capacitivo 180 debajo de la primera capa 112. Aunque en el ejemplo ilustrado, las indicaciones 182 incluyen un indicio “-” que indica una reducción de calor e indicio “+” que indica un incremento de calor, se puede usar cualquiera de varias indicaciones diferentes que corresponden a la configuración y ubicación del sensor capacitivo 180. La primera capa 112 puede incluir características no planas decorativas. Aunque la primera capa 112 se representa como una capa interna y la segunda capa 114 se representa como una capa externa, el panel compuesto 116 puede incluir una o más capas adicionales internamente de la primera capa 112 y/o externamente de la segunda capa 114. Acoplado al sistema de calentador integrado 60 hay un conjunto 136 de terminales o contactos eléctricos configurados para suministrar señales eléctricas, tal como señales de energía y comunicación, al sistema de calentador integrado 60 desde una fuente de energía eléctrica 181, que se puede controlar por el módulo de control de sistema 50 como se describió anteriormente para suministrar energía y comunicaciones al sistema de calentador integrado 60 y/o recibir comunicaciones desde el sistema de calentador integrado 60.

El panel compuesto 116 forma una porción de la pared lateral 110 que incluye secciones planas y no planas de la pared lateral 110. Como se define en la presente, un panel compuesto 116 tiene una forma no plana cuando las superficies de cara ancha de las capas del panel perpendiculares a los espesores de las capas no son planas (por ejemplo, contorneadas o curvadas). Por ejemplo, el panel compuesto 116 se forma en una forma no plana o tridimensional que define una porción contorneada o curva 118 de la pared lateral 110.

De manera similar a la pared lateral 110, el piso 120 del vehículo 100 también puede incluir un panel compuesto 126. El panel compuesto 126 del piso 120, al igual que el panel compuesto 116, incluye un calentador de resistencia 130 colocado entre la primera y segunda capas 122, 124, respectivamente, y por lo tanto integrado en el panel compuesto 126. El calentador de resistencia 130 en el piso 120 forma parte del sistema de calentador integrado 60. Más específicamente, el sistema de calentador integrado 60 puede incluir múltiples calentadores 130 con cada uno controlado por uno o múltiples módulos de control de calentador 190 del sistema de calentador integrado 60.

La primera capa 122 se representa como una capa interna orientada hacia un interior 102 del vehículo 100, y la segunda capa 124 se representa como una capa externa orientada hacia un exterior 104 del vehículo. Aunque la primera capa 122 se representa como una capa interna y la segunda capa 124 se representa como una capa externa, el panel compuesto 126 puede incluir una o más capas adicionales internamente de la primera capa 122 y/o externamente de la segunda capa 124. La primera capa 122 puede definir un panel de suelo sobre el cual se aplica otra capa, tal como una capa de alfombra. La primera capa 122 puede ser una capa de alfombra con el calentador de resistencia 130 que se aplica (por ejemplo, se une) directamente a la capa de alfombra. El mismo conjunto 136 de terminales o contactos eléctricos para suministrar energía eléctrica al calentador de resistencia 130 del panel compuesto 116, o un conjunto diferente 136 de terminales o contactos eléctricos, se acopla eléctricamente al calentador de resistencia 130 del panel compuesto 126.

Al igual que con la pared lateral 110 y el piso 120, una estructura interior, tal como el asiento 140, también puede incluir un panel compuesto 146. El panel compuesto 146 del asiento 140 incluye un calentador de resistencia 130 colocado entre la primera y segunda capas 142, 144, respectivamente, y por lo tanto integrado en el panel compuesto. El calentador de resistencia 130 en el asiento 140 forma parte del sistema de calentador integrado 60. Por consiguiente, un módulo de control de calentador individual 190 se puede configurar para controlar de manera individual o independiente la operación de múltiples calentadores 130 en diferentes ubicaciones del vehículo 100. Este control puede ser al menos parcialmente sensible a la entrada, proporcionada por un receptor de entrada de pasajero, correspondiente a uno o más de los múltiples calentadores 130 particulares. El sensor capacitivo 180 se puede configurar para recibir entradas separadas para seleccionar por separado las características de calentamiento deseadas de los múltiples calentadores 130. Los indicios 182 pueden tener un indicio asociado con los controles de calentamiento del calentador 130 en la pared lateral 110, un indicio asociado con los controles de calentamiento del calentador 130 en el piso 120 y un indicio asociado con los controles de calentamiento del calentador 130 en el piso 120. El dispositivo móvil de pasajeros 56 se puede configurar para proporcionar una interfaz para recibir entradas separadas, cada una asociada con el control de las características de calentamiento de uno de los múltiples calentadores 130.

La primera capa 142 del asiento 140 se representa como una capa externa del asiento 140, y la segunda capa 144 se representa como una capa interna del asiento. El panel compuesto 146 puede incluir una tercera capa 148 acoplada a la primera capa 142. La tercera capa 148 se puede considerar una segunda capa externa del asiento 140. La tercera capa 148 puede incluir un cojín y/o superficie sobre la cual un usuario puede sentarse. Se reconoce que el panel compuesto 146 del asiento 140 puede incluir una o más capas externas adicionales acopladas y posicionadas hacia afuera de la tercera capa 148. La primera capa 142 puede incluir un cojín y/o superficie sobre la cual un usuario se puede sentar, y el calentador de resistencia 130 se puede unir directamente al cojín y/o superficie. Aunque la segunda capa 144 se representa como la única capa interna, el panel compuesto 146 puede incluir una o más capas internas adicionales hacia adentro de la segunda capa 144. El mismo conjunto 136 de terminales o contactos eléctricos para suministrar energía eléctrica a uno o ambos calentadores de resistencia 130 de los paneles compuestos 116, 126, o un conjunto 136 diferente de terminales o contactos eléctricos, se acopla eléctricamente al calentador de resistencia 130 del panel compuesto 146.

Aunque el vehículo 100 se representa como una aeronave, y la pared lateral 110, el piso 120 y el asiento 140 del vehículo se representan como que tienen un panel compuesto, se reconoce que el vehículo puede ser cualquiera de varios vehículos diferentes o estructuras móviles, tal como automóviles, barcos, naves espaciales y similares, y otras estructuras del vehículo pueden incluir un panel compuesto. Además, como se mencionó anteriormente, los paneles compuestos de la materia reivindicada en la presente se pueden usar para formar parte de estructuras no móviles, tal como edificios y puentes. Además, aunque se muestra un número limitado de capas de los paneles compuestos del vehículo 100, los paneles compuestos del vehículo pueden incluir cualquier número adicional de capas, y el vehículo puede incluir cualquier número de características, estructuras, capas, etc. adicionales acopladas a los paneles compuestos. De manera adicional, se reconoce que el tamaño, incluido el espesor, de los paneles compuestos con respecto al tamaño del vehículo se ilustra para mayor claridad al mostrar las características de los paneles compuestos y no se dibuja a escala.

Con referencia a la figura 3A, un panel compuesto 200 incluye una primera capa 210 y un calentador de resistencia 130 impreso sobre la primera capa 210 e integrado en el panel compuesto. La primera capa 210 o primera lámina se elabora de un material eléctricamente no conductor, tal como, por ejemplo, fibra de vidrio, plástico, cerámica, silicona, tela y similares. La primera capa 210 puede ser una película delgada con un espesor en el intervalo de entre un nanómetro y varios micrómetros. La primera capa 210 puede tener un espesor mayor de varios micrómetros. Como se muestra, en una primera configuración, la primera capa 210 tiene una forma sustancialmente plana. La primera capa 210 puede ser sustancialmente rígida o no flexible de modo que la primera capa 210 pueda permanecer en la primera configuración o no sea configurable en una segunda configuración (ver, por ejemplo, figura 3B). Sin embargo, la primera capa 210 se puede elaborar a partir de un material flexible no rígido de modo que se pueda flexionar o mover en una forma no plana para configurar la primera capa 210 en una segunda configuración. Por ejemplo, como se explica más adelante con más detalle con referencia a las figuras 4A y 4B, la primera capa 210, así como el calentador de resistencia 130, el módulo de control de calentador 190 y el sensor capacitivo 180, se pueden flexionar desde la primera configuración hacia la segunda configuración usando un sistema de troquel 300, que da forma y cura el panel compuesto 200 en la segunda configuración.

El calentador de resistencia 130 incluye una primera capa de tinta 132 impresa sobre la primera capa 210 y una segunda capa de tinta 134 impresa sobre la primera capa de tinta 132. La primera y segunda capas de tinta 132, 134 del calentador de resistencia 130 pueden tener una forma sustancialmente plana. La primera capa de tinta 132 se elabora a partir de una primera tinta y la segunda capa de tinta 134 se elabora a partir de una segunda tinta. La primera tinta es diferente de la segunda tinta. Por ejemplo, la primera tinta es una tinta eléctricamente conductora y la segunda tinta es una tinta de coeficiente de temperatura positivo (PTC) tipo de conmutación. Cada una de la primera y segunda capas de tinta 132,134 es una película delgada elaborada de la primera y segunda tintas endurecidas, respectivamente.

Al igual que las tintas de impresión convencionales, la primera y segunda tintas son líquidas o semi viscosas en un estado de preimpresión y son sólidas en un estado de posimpresión después de la impresión y secado de la tinta sobre un sustrato. Cada una de la primera y segunda tintas incluye un solvente con aditivos que contribuyen a la conductividad eléctrica y propiedades térmicas de las tintas.

La primera tinta incluye aditivos que promueven la conductividad eléctrica de la primera tinta y por extensión, la primera capa de tinta 132. Los aditivos de la primera tinta pueden incluir fibras o filamentos eléctricamente conductores, cada uno elaborado de un material eléctricamente conductor, tal como plata, carbono y similares.

La segunda tinta puede incluir aditivos que promueven las propiedades de autorregulación térmica de la segunda tinta y por extensión, la segunda capa de tinta 134. Más específicamente, los aditivos de la segunda tinta se elaboran de materiales que colectivamente hacen que la segunda tinta tenga un coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación (PTC). La tinta PTC tipo de conmutación de la segunda capa de tinta 134 se elabora de materiales cerámicos policristalinos, tal como carbonato de bario y óxido de titanio, que son altamente resistivos eléctricamente en un estado original, pero se hacen semiconductores por la adición de dopantes, tal como tántalo, sílice y manganeso. Por consiguiente, la tinta PTC tipo de conmutación de la segunda capa de tinta 134 puede incluir una combinación de materiales cerámicos policristalinos y dopantes conductores. La tinta PTC tipo de conmutación de la segunda capa de tinta 134 se puede elaborar de un material plástico eléctricamente no conductor con granos conductores incrustados, tal como granos de carbono.

En general, la tinta PTC tipo de conmutación de la segunda capa de tinta 134 autorregula o autolimita la temperatura de la segunda capa de tinta al incrementar la resistencia eléctrica de la tinta PTC tipo de conmutación conforme incrementa la temperatura de la tinta PTC tipo de conmutación. Conforme la temperatura se acerca a una temperatura de equilibrio, que se puede definir como una temperatura máxima, de transición o de Curie de la tinta PTC, la resistencia eléctrica de la tinta PTC “conmuta” para incrementar rápidamente hacia una resistencia infinita. La temperatura de equilibrio se puede definir como la temperatura a la cual la resistencia eléctrica de la tinta PTC es aproximadamente el doble de la resistencia como una resistencia eléctrica mínima de la tinta PTC. El rápido incremento de la resistencia eléctrica a la temperatura de equilibrio reduce rápidamente la corriente eléctrica que fluye a través de la tinta PTC. Con menos corriente que fluye a través de la tinta PTC, la temperatura de la tinta PTC cae correspondientemente por debajo de la temperatura de equilibrio, lo que da como resultado una caída correspondiente en la resistencia eléctrica de la tinta PTC y un incremento en la corriente permitida a través de la tinta<p>T<c>. El incremento de corriente contribuye a un incremento de la temperatura de la tinta PTC hasta que se establece de nuevo la temperatura de equilibrio y se continúa el ciclo de incrementar rápidamente la resistencia eléctrica, disminuir rápidamente la corriente y disminuir la temperatura de la tinta PTC.

De la manera anterior, con el suministro de energía eléctrica desde una fuente de energía eléctrica a un voltaje constante (por ejemplo, invariable) por arriba de un voltaje de equilibrio, las propiedades únicas de la tinta PTC permiten que la tinta PTC autolimite su temperatura para incrementar hasta, pero no exceder una temperatura de equilibrio. Además, debido a que la tinta PTC autorregula su temperatura, no son necesarios componentes y sistemas extraños para regular la temperatura del calentador de resistencia 130. Aunque la segunda tinta de la segunda capa de tinta 134 se ha descrito como una tinta PTC, en otras realizaciones, la segunda tinta se puede hacer de cualquiera de otras tintas eléctricamente conductoras diferentes.

El módulo de control de calentador 190 se aplica sobre la primera capa 210 simultáneamente o no simultáneamente con la impresión del calentador de resistencia 130 sobre la primera capa 210. El módulo de control de calentador 190 se puede prefabricar o preformar y montar sobre la primera capa 210 tal como mediante un proceso de unión, sujeción o adhesión. Sin embargo, el módulo de control de calentador 190 se puede formar sobre la primera capa 210 imprimiendo el hardware (por ejemplo, transistores) del módulo de control de calentador 190 directamente sobre la primera capa 210.

De manera similar al módulo de control de calentador 190, el sensor capacitivo 180 se aplica sobre la primera capa 210 simultáneamente o no simultáneamente con la impresión del calentador de resistencia 130 sobre la primera capa 210. El sensor capacitivo 180 se puede prefabricar o preformar y montar sobre la primera capa 210 tal como mediante un proceso de unión, sujeción o adhesión. Sin embargo, el sensor capacitivo 180 se puede formar sobre la primera capa 210 mediante la impresión de las trazas del sensor capacitivo 180 directamente sobre la primera capa 210.

La primera capa 210 y el sistema de calentador integrado 60, que incluye el calentador de resistencia 130, el módulo de control de calentador 190 y el sensor capacitivo 180, pueden formar juntos una lámina de película delgada que se puede combinar con otras láminas (por ejemplo, la capa base 212 y la segunda capa 220) para formar un panel compuesto con un efecto mínimo en el espesor y peso total del panel compuesto. Por ejemplo, el sistema de calentador integrado 60 puede formar una lámina relativamente delgada que se aplica sobre una primera capa 210, que se une a una capa base opcional 212, que puede ser una lámina relativamente gruesa elaborada de un material de núcleo, tal como una estructura de panal, que proporciona una porción comparativamente mayor de la resistencia del panel compuesto 200 que la primera capa 210 y el sistema de calentador integrado 60. La primera capa 210 (junto con una segunda capa intercalada 220) y el sistema de calentador integrado 60 pueden formar la totalidad del panel compuesto 200 y la primera capa 210 puede ser sustancialmente más gruesa que una película delgada.

Se suministra energía eléctrica al módulo de control de calentador 190 mediante el conjunto 136 de terminales eléctricas 152, 154 o trazas, que reciben energía eléctrica de una fuente de energía eléctrica (por ejemplo, fuente de energía eléctrica 181). Cada una de las terminales eléctricas 152, 154 se puede acoplar eléctricamente a una respectiva terminal de una terminal positiva y negativa de una fuente de alimentación, tal como una batería que suministra una señal de alimentación de CC. Las terminales eléctricas 152,154 se pueden elaborar de una tinta eléctricamente conductora, tal como la misma tinta que la primera capa de tinta 132 del calentador de resistencia 130, y estar coformados con la primera capa de tinta 132, tal como mediante un proceso de impresión de tinta. De manera alternativa, las terminales eléctricas 152,154 se pueden formar por separado de la primera capa de tinta 132 y acoplar a la primera capa 210 usando cualquiera de diferentes técnicas de acoplamiento.

El módulo de control de calentador 190 suministra energía eléctrica al sensor capacitivo 180 mediante terminales eléctricas 153, 155 o trazas, y suministra energía eléctrica a la primera capa de tinta 132 del calentador de resistencia 130 mediante terminales eléctricas 159, 161 o trazas. Las terminales eléctricas 153,155 se pueden aplicar o acoplar a la primera capa 210 de una manera similar a las terminales eléctricas 152, 154. El módulo de control de calentador 190 suministra pasivamente energía eléctrica al sensor capacitivo 180. Sin embargo, el sensor capacitivo 180 puede recibir energía eléctrica directamente de las terminales eléctricas 152,154 sin que la energía eléctrica se enrute primero a través del módulo de control de calentador 190. El módulo de control de calentador 190 controla de manera activa y dinámica la transmisión de energía eléctrica a la primera capa de tinta 132 del calentador de resistencia 130 mediante entrada (por ejemplo, entrada de pasajero y/o entrada de sistema) recibida de uno o ambos del sensor capacitivo 180 (por ejemplo, mediante línea de comunicación 157) y el módulo de control de sistema 50 (por ejemplo, mediante línea de comunicación 156, que se incluye opcionalmente en realizaciones donde el módulo de control de sistema 50 puede controlar la operación del calentador 130). Las líneas de comunicación 156,157 se pueden configurar y formar de manera similar a las terminales eléctricas 152, 153, 154, 155, 159, 161, excepto que las líneas de comunicación 156, 157 transmiten señales de comunicación, en oposición a las señales de potencia.

Se suministra energía eléctrica a la segunda capa de tinta 134 del calentador de resistencia 130, para calentar la segunda capa de tinta 134, mediante la primera capa de tinta 132 del calentador de resistencia 130. Más específicamente, la energía eléctrica suministrada a la primera capa de tinta 132 se transmite desde la primera capa de tinta 132 a la segunda capa de tinta 134 mediante contacto eléctrico directo entre la primera y segunda capas de tinta 132, 134 del calentador de resistencia 130.

Con referencia a la figura 3B, el panel compuesto 200 se muestra en una segunda configuración. En la segunda configuración, la primera capa 210 y el sistema de calentador integrado 60, que incluye el calentador de resistencia 130, módulo de control de calentador 190 y sensor capacitivo 180, tienen una forma sustancialmente no plana. Más específicamente, la primera capa 210 y el sistema de calentador integrado 60 son curvos. Opcionalmente, una capa base 212 acoplada a la primera capa 210 también se puede curvar como se muestra. Aunque el panel compuesto 200 representado en la figura 3B tiene una forma no plana simple (por ejemplo, curvada alrededor de un solo eje), Sin embargo, el panel compuesto 200 puede tener cualquiera de varias formas no planas complejas.

Con referencia a la figura 3C, el panel compuesto 200 incluye una segunda capa 220 acoplada al sistema de calentador integrado 60 de modo que el sistema de calentador integrado 60 se coloque directamente entre la primera y segunda capas 210, 220. De esta manera, el sistema de calentador integrado 60 se intercala entre la primera y segunda capas 210, 220 para formar el panel compuesto 200. Como se muestra, el panel compuesto 200 está en la segunda configuración. En la segunda configuración, la primera y segunda capas 210, 220 y el sistema de calentador integrado 60 tienen una forma sustancialmente no plana, pero pueden tener una forma plana en una primera configuración.

La segunda capa 220 o segunda lámina se elabora de un material eléctricamente no conductor. Además, la segunda capa 220 puede ser una capa externa del panel compuesto 200, tal como para formar una fachada de una estructura. De manera alternativa, una o más capas adicionales se pueden acoplar a la segunda capa 220 de modo que la segunda capa 220 se coloque entre las capas adicionales y el sistema de calentador integrado 60 para actuar como una capa interna dentro del panel compuesto 200. La segunda capa 220 también puede intercalar las terminales eléctricas 152, 153, 154, 155,159,161 y las líneas de comunicación 156,157 entre la segunda capa 220 y la primera capa 210. La segunda capa 220 se puede acoplar directamente a la primera capa 210 en dos o más extremos para envolver sustancialmente el sistema de calentador integrado 60 entre la primera y segunda capas.

Con referencia ahora a las figuras 4A y 4B, un sistema de troqueles 300 incluye troqueles opuestos 300A, 300B. Los troqueles 300A, 300B definen superficies opuestas y complementarias 310A, 310B, respectivamente. Las superficies 310A, 310B se conforman para definir una forma no plana deseada del panel compuesto 200. Aunque no se muestra, el sistema de troquel 300 incluye accionadores para mover los troqueles opuestos 300A, 300B acercándose y alejándose entre sí para conformar y liberar respectivamente un panel compuesto flexible 200 entre los troqueles. Como se muestra en la figura 4A, con un panel compuesto 200 colocado entre los troqueles 300A, 300B, los troqueles se accionan uno hacia el otro como se indica mediante flechas direccionales. Conforme los troqueles 300A, 300B se acercan, las superficies 310A, 310B contactan y deforman el panel compuesto 200 de acuerdo con la forma de las superficies hasta que el panel compuesto se deforma en la forma no plana deseada como se muestra en la figura 4B.

Las capas (por ejemplo, primera capa 210, segunda capa 220 y sistema de calentador integrado 60) del panel compuesto 200 se pueden unir de manera más resistente usando un agente de unión basado en resina, o una o más de las capas se elaboran de un material basado en resina. Además, los troqueles 300A, 300B se pueden calentar y configurar para comprimir el panel compuesto 200. La transferencia de calor de los troqueles 300A, 300B al agente de unión y/o materiales basados en resina, que incluye la fuerza de compresión aplicada al panel compuesto no curado 200 por los troqueles, actúa para curar la resina y formar permanentemente el panel compuesto 200 en la forma no plana deseada. Debido a la capacidad de las tintas de las capas de tinta 132, 134 y el sensor capacitivo 180 y el módulo de control de calentador 190 para deformar preferentemente y transferir fácilmente fases entre sólido y líquido, la transferencia de calor a, compresión de y deformación de las tintas durante la formación del panel compuesto 200 no da como resultado daño a, o desconectividad eléctrica en, las capas de tinta. Por esta razón, y en vista de esta divulgación, la formación del sistema de calentador integrado 60 usando tintas impresas permite el uso de sistemas calentadores integrados en paneles apilados o compuestos como se describe en la presente. Aunque se describió anteriormente como la aplicación tanto de calor como de compresión al panel compuesto 200, los troqueles 300A, 300B se pueden configurar para aplicar solo uno de calor y compresión para curar la resina y formar el panel compuesto en la forma no plana deseada.

El panel compuesto 200 se puede formar en una forma no plana usando técnicas distintas de las asociadas con el sistema de troquel 300. Por ejemplo, un panel compuesto flexible no curado 200 se puede conformar en una forma no plana deseada usando piezas fundidas, plantillas o moldes y se deja curar en condiciones de temperatura ambiente. De manera alternativa, como se describirá más adelante, la primera capa 210 del panel compuesto 200 se puede preformar en una forma no plana y los componentes del sistema de calentador integrado 60 se pueden imprimir sobre una superficie no plana de la primera superficie.

Con referencia a las figuras 5A y 5B, al menos algunos componentes del sistema de calentador integrado 60 se pueden imprimir sobre la primera capa 210 del panel compuesto 200 usando al menos un cabezal de impresión de tinta. Una impresora (no mostrada) puede incluir dos cabezales de impresión de tinta 150A, 150B para imprimir la primera y segunda tintas, respectivamente, de la primera y segunda capas de tinta 132, 134. Como se muestra en la figura 5A, el primer cabezal de impresión de tinta 150A incluye una primera fuente de tinta 160 que contiene una primera tinta y una boquilla para dispensar una primera tinta 162 desde la primera fuente de tinta. Como se muestra mediante flechas direccionales, el primer cabezal de impresión de tinta 150A se mueve de manera traslacional con respecto a (por ejemplo, paralelo a) una superficie de la primera capa 210 sobre la cual se va a imprimir la primera capa de tinta 132. Conforme el primer cabezal de impresión de tinta 150A se mueve a lo largo de la superficie de la primera capa 210, el primer cabezal de impresión de tinta dispensa la primera tinta 162 sobre la superficie de la primera capa para formar la primera capa de tinta 132. El primer cabezal de impresión de tinta 150A puede dispensar un espesor uniforme de la primera tinta 162 sobre la primera capa 210 para formar la primera capa de tinta 132. La primera tinta 162 es una tinta eléctricamente conductora como se describió anteriormente.

Como se muestra en la figura 5B, después de imprimir la primera capa de tinta 132, el segundo cabezal de impresión de tinta 150B, que incluye una segunda fuente de tinta 170 que contiene una segunda tinta y una boquilla para dispensar una segunda tinta 172 desde la segunda fuente de tinta, se mueve de manera traslacional a lo largo de una superficie de la primera capa de tinta 132 sobre la cual se va a imprimir la segunda capa de tinta 134. Conforme el segundo cabezal de impresión de tinta 150B se mueve a lo largo de la superficie de la primera capa de tinta 132, el segundo cabezal de impresión de tinta dispensa la segunda tinta 172 sobre la superficie de la primera capa de tinta para formar la segunda capa de tinta 134. El segundo cabezal de impresión de tinta 150B puede dispensar un espesor uniforme de la segunda tinta 172 sobre la primera capa de tinta 132 para formar la segunda capa de tinta 134. La segunda tinta 172 es una tinta PTC tipo de conmutación como se describió anteriormente.

Con referencia de nuevo a la figura 5A, el primer cabezal de impresión de tinta 150A, u otro cabezal de impresión de tinta, también se puede usar para imprimir el sensor capacitivo 180 y/o el módulo de control de calentador 190 sobre la primera capa 210. Por ejemplo, conforme el primer cabezal de impresión de tinta 150A, u otro cabezal de impresión de tinta, se mueve con respecto a la superficie de la primera capa 210, el primer cabezal de impresión de tinta 150A, u otro cabezal de impresión de tinta, dispensa la primera tinta 162, u otra tinta, sobre la superficie de la primera capa para formar el sensor capacitivo 180 y/o el módulo de control de calentador 190. De manera alternativa, uno o ambos del sensor capacitivo 180 o el módulo de control de calentador 190 se pueden imprimir sobre la primera capa 210 durante un proceso de impresión diferente, o se pueden preformar y montar sobre la primera capa 210 antes o después de que el calentador de resistencia 130 se imprima sobre la primera capa 210.

Aunque los cabezales de impresión de tinta 150A, 150B se pueden usar para imprimir componentes del sistema de calentador integrado 60 usando un proceso de impresión por chorro de tinta, se reconoce que se pueden usar otras técnicas de impresión para imprimir la primera y segunda capas de tinta. Por ejemplo, los componentes del sistema de calentador integrado 60 se pueden imprimir usando uno o más procesos de impresión convencionales, tal como serigrafía, serigrafía giratoria y procesos de impresión por huecograbado. Además, los componentes del sistema de calentador integrado 60 se pueden imprimir usando técnicas de deposición por chorro atomizado convencionales, que pueden incluir aerografiar las capas de tinta usando un aerógrafo acoplado a un pórtico.

Con referencia a la figura 6, se muestra un método 400 para fabricar y usar un panel compuesto con un sistema de calentador integrado. En general, el método 400 puede proporcionar al menos una utilización de una técnica de fabricación de núcleo de trituración. No obstante, se pueden utilizar otras técnicas de fabricación de núcleo de trituración, o cualquiera de otras técnicas de fabricación diferentes, para fabricar un panel compuesto como se describe en la presente sin apartarse de la esencia de la materia reivindicada en la presente. El método 400 incluye proporcionar una primera capa no conductora, que puede ser flexible, en 402. Adicionalmente, el método 400 incluye imprimir una capa conductora sobre la primera capa no conductora usando una tinta conductora en 404. Entonces, el método 400 incluye imprimir una capa calentadora sobre la primera capa no conductora usando una tinta PTC, u otra tinta, en 406. El método 400 también incluye imprimir un sensor capacitivo o sensor similar sobre la primera capa no conductora usando tinta conductora en 407<a>y aplicar (por ejemplo, montar o imprimir) un módulo de control de calentador sobre el primer no conductor más tarde en 407B. De manera adicional, el método 400 incluye aplicar o acoplar una segunda capa no conductora, que puede ser flexible, sobre la capa de calentador, sensor capacitivo y módulo de control de calentador, para formar un panel compuesto en 408.

El método 400 puede incluir además dar forma al panel compuesto en una forma no plana en 410 y endurecer el panel compuesto en la forma no plana en 412. También, el método 400 incluye acoplar eléctricamente una fuente de energía eléctrica a la capa conductora en 414.

El método 400 incluye ajustar un voltaje aplicado a la capa conductora con base en la entrada del sensor de capacitancia en 416. El voltaje puede ser un voltaje de equilibrio definido como un voltaje suficientemente alto que si se aplica constantemente a la capa calentadora permitiría que la temperatura de la capa calentadora alcance la temperatura de equilibrio. El método 400 incluye adicionalmente, en 418, generar calor de la capa calentadora en respuesta al voltaje aplicado a la capa conductora.

En la descripción anterior, se pueden usar ciertos términos tal como “arriba”, “abajo”, “superior”, “ inferior”, “horizontal”, “vertical”, “izquierda”, “derecha”, “sobre”, “debajo” y similares. Estos términos se usan, cuando corresponde, para proporcionar cierta claridad de descripción cuando se trata de relaciones relativas. Pero, estos términos no pretenden implicar relaciones, posiciones y/u orientaciones absolutas. Por ejemplo, con respecto a un objeto, una superficie “superior” puede convertirse en una superficie “inferior” simplemente girando el objeto. Sin embargo, sigue siendo el mismo objeto. Además, los términos “que incluye”, “que comprende”, “que tiene” y variaciones de los mismos significan “que incluye pero no se limita a”, a menos que se especifique expresamente de otro modo. Un listado enumerado de artículos no implica que alguno o todos los artículos sean mutuamente excluyentes y/o mutuamente inclusivos, a menos que se especifique expresamente lo contrario. Los términos “un”, “una”, “el” y “la” también se refieren a “uno o más” a menos que se especifique expresamente de otro modo. Además, el término “pluralidad” se puede definir como “al menos dos”.

Adicionalmente, los casos en esta especificación donde un elemento se “acopla” a otro elemento pueden incluir acoplamiento directo e indirecto. El acoplamiento directo se puede definir como un elemento acoplado y en algún contacto con otro elemento. El acoplamiento indirecto se puede definir como el acoplamiento entre dos elementos que no están en contacto directo entre sí, pero que tienen uno o más elementos adicionales entre los elementos acoplados. Además, como se usa en la presente, asegurar un elemento a otro elemento puede incluir asegurar directamente y asegurar indirectamente. De manera adicional, como se usa en la presente, “adyacente” no denota necesariamente contacto. Por ejemplo, un elemento puede ser adyacente a otro elemento sin estar en contacto con ese elemento.

Como se usa en la presente, la frase “al menos uno de”, cuando se usa con una lista de artículos, significa que se pueden usar diferentes combinaciones de uno o más de los artículos listados y solo se puede necesitar uno de los artículos en la lista. El artículo puede ser un objeto, cosa o categoría en particular. En otras palabras, “al menos uno de” significa que se puede usar cualquier combinación de artículos o número de artículos de la lista, pero no se pueden requerir todos los artículos de la lista. Por ejemplo, “al menos uno del artículo A, artículo B y artículo C” puede significar artículo A; artículo A y artículo B; artículo B; artículo A, artículo B y artículo C; o artículo B y artículo C. En algunos casos, “al menos uno del artículo A, artículo B y artículo C” puede significar, por ejemplo, sin limitación, dos del artículo A, uno del artículo B y diez del artículo C; cuatro del artículo B y siete del artículo C; o alguna otra combinación adecuada.

A menos que se indique de otro modo, los términos “primero”, “segundo”, etc. se usan en la presente simplemente como etiquetas, y no se propone que impongan requerimientos ordinales, posicionales o jerárquicos en los artículos a los que se refieren estos términos. Además, la referencia a, por ejemplo, un “segundo” artículo no requiere ni excluye la existencia de, por ejemplo, un “primer” artículo o de menor número, y/o, por ejemplo, un “tercer” artículo o de mayor número.

Los diagramas de flujo esquemáticos incluidos en la presente se exponen en general como diagramas de flujo lógicos. Como tal, el orden representado y los pasos etiquetados son indicativos de una realización del método presentado. Se pueden concebir otros pasos y métodos que son equivalentes en función, lógica o efecto a uno o más pasos, o porciones de los mismos, del método ilustrado. Adicionalmente, el formato y los símbolos empleados se proporcionan para explicar los pasos lógicos del método y se entiende que no limitan el alcance del método. Aunque se pueden emplear varios tipos de flecha y tipos de línea en los diagramas de flujo, se entiende que no limitan el alcance del método correspondiente. De hecho, se pueden usar algunas flechas u otros conectores para indicar solo el flujo lógico del método. Por ejemplo, una flecha puede indicar un período de espera o monitoreo de la duración no especificada entre los pasos enumerados del método representado. Además, el orden en el que se produce un método particular puede o no adherirse estrictamente al orden de los pasos correspondientes mostrados.

Algunas de las unidades funcionales descritas en esta especificación se han etiquetado como módulos, a fin de enfatizar más en particular su independencia de implementación. Por ejemplo, un módulo se puede implementar como un circuito de hardware que comprende circuitos VLSI o arreglos de compuertas personalizados, semiconductores disponibles en existencias tal como chips lógicos, transistores u otros componentes discretos. Un módulo también se puede implementar en dispositivos de hardware programables tal como arreglos de compuertas programables en campo, lógica de arreglo programable, dispositivos lógicos programables o similares.

Los módulos también se pueden implementar en software para ejecución por diferentes tipos de procesadores. Un módulo identificado de código de programa leíble por computadora puede, por ejemplo, comprender uno o más bloques físicos o lógicos de instrucciones de computadora que pueden, por ejemplo, organizarse como un objeto, procedimiento o función. Sin embargo, los ejecutables de un módulo identificado no necesitan ubicarse físicamente juntos, sino que pueden comprender instrucciones dispares almacenadas en diferentes ubicaciones que, cuando se unen lógicamente, comprenden el módulo y logran el propósito establecido para el módulo.

De hecho, un módulo de código de programa leíble por computadora puede ser una sola instrucción, o muchas instrucciones, e incluso se puede distribuir sobre varios segmentos de código diferentes, entre diferentes programas, y a través de varios dispositivos de memoria. De manera similar, los datos operativos se pueden identificar e ilustrar en la presente dentro de módulos, y se pueden incorporar en cualquier forma adecuada y organizarse dentro de cualquier tipo adecuado de estructura de datos. Los datos operativos se pueden recolectar como un conjunto de datos individual, o se pueden distribuir sobre diferentes ubicaciones que incluyen sobre diferentes dispositivos de almacenamiento, y pueden existir, al menos parcialmente, simplemente como señales electrónicas en un sistema o red. Cuando un módulo o porciones de un módulo se implementan en software, el código de programa leíble por computadora se puede almacenar y/o propagar en uno o más medios leíbles por computadora.

El medio leíble por computadora puede ser un medio de almacenamiento leíble por computadora tangible que almacena el código de programa leíble por computadora. El medio de almacenamiento leíble por computadora puede ser, por ejemplo, pero no se limita a, un sistema, aparato o dispositivo electrónico, magnético, óptico, electromagnético, infrarrojo, holográfico, micromecánico o semiconductor, o cualquier combinación adecuada de lo anterior.

Los ejemplos más específicos del medio leíble por computadora pueden incluir, pero no se limitan a, un disquete de computadora portátil, un disco duro, una memoria de acceso aleatorio (RAM), una memoria de solo lectura (ROM), una memoria de solo lectura programable borrable (EPROM o memoria Flash), una memoria de solo lectura de disco compacto portátil (CD-ROM), un disco versátil digital (DVD), un dispositivo de almacenamiento óptico, un dispositivo de almacenamiento magnético, un medio de almacenamiento holográfico, un dispositivo de almacenamiento micromecánico o cualquier combinación adecuada de los anteriores. En el contexto de este documento, un medio de almacenamiento leíble por computadora puede ser cualquier medio tangible que pueda contener y/o almacenar código de programa leíble por computadora para uso por y/o en conexión con un sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones.

El medio leíble por computadora también puede ser un medio de señal leíble por computadora. Un medio de señal leíble por computadora puede incluir una señal de datos propagada con código de programa leíble por computadora incorporado en la misma, por ejemplo, en banda base o como parte de una onda portadora. Esta señal propagada puede tomar cualquiera de una variedad de formas, incluido, pero no limitado a, eléctrica, electromagnética, óptica o cualquier combinación adecuada de las mismas. Un medio de señal leíble por computadora puede ser cualquier medio leíble por computadora que no es un medio de almacenamiento leíble por computadora y que puede comunicar, propagar o transportar un código de programa leíble por computadora para uso por o en conexión con un sistema, aparato o dispositivo de ejecución de instrucciones. El código de programa leíble por computadora incorporado en un medio de señal leíble por computadora se puede transmitir usando cualquier medio apropiado, incluido pero no limitado a inalámbrico, cable, cable de fibra óptica, radiofrecuencia (RF) o similares, o cualquier combinación adecuada de los anteriores.

El medio leíble por computadora puede comprender una combinación de uno o más medios de almacenamiento leíbles por computadora y uno o más medios de señal leíbles por computadora. Por ejemplo, el código de programa leíble por computadora se puede propagar como una señal electromagnética a través de un cable de fibra óptica para ejecución por un procesador y almacenarse en un dispositivo de almacenamiento de RAM para ejecución por el procesador.

El código de programa leíble por computadora para llevar a cabo operaciones para aspectos de la materia reivindicada en la presente se puede escribir en cualquier combinación de uno o más lenguajes de programación, incluido un lenguaje de programación orientado a objetos tal como Java, Smalltalk, C++ o similares y lenguajes de programación de procedimiento convencionales, tal como el lenguaje de programación "C" o lenguajes de programación similares. El código de programa leíble por computadora puede ejecutarse completamente en la computadora del usuario, parcialmente en la computadora del usuario, como un paquete de software independiente, parcialmente en la computadora del usuario y parcialmente en una computadora remota o totalmente en el servidor o computadora remota. En este último escenario, la computadora remota se puede conectar a la computadora del usuario a través de cualquier tipo de red, incluida una red de área local (LAN) o una red de área amplia (WAN), o la conexión se puede realizar a una computadora externa (por ejemplo, a través de Internet usando un proveedor de servicios de Internet).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un panel compuesto (200), que comprende:

una primera capa (210) elaborada de un material eléctricamente no conductor;

un calentador de resistencia (130) impreso sobre la primera capa (200);

un sensor capacitivo (180) aplicado sobre la primera capa (210), el sensor capacitivo (180) que se acopla de manera operativa con el calentador de resistencia (130);

un módulo de control de calentador (190) aplicado sobre la primera capa (210), configurado para variar un voltaje al calentador de resistencia (130) al menos parcialmente en respuesta a la entrada detectada por el sensor capacitivo (180); y

una segunda capa (220) adyacente al calentador de resistencia (130), el sensor capacitivo (180) y el módulo de control de calentador (190), el calentador de resistencia (130), el sensor capacitivo (180) y el módulo de control de calentador (190) se colocan entre la primera capa (210) y la segunda capa (220), y la segunda capa (220) se elabora de un material eléctricamente no conductor;

en donde el calentador de resistencia (130) se configura para generar calor al menos parcialmente en respuesta a la entrada detectada por el sensor capacitivo (180),

en donde la primera capa (210), el calentador de resistencia (130), el sensor capacitivo (180), el módulo de control de calentador (190) y la segunda capa (220) son flexibles, y

en donde la primera capa (210), el calentador de resistencia (130), sensor capacitivo (180) y segunda capa (220) forman juntos un panel de intercalación, el panel de intercalación que tiene una forma no plana.

2. El panel compuesto (200) de la reivindicación 1, en donde el calentador de resistencia (130) comprende una primera capa de tinta (132) impresa sobre la primera capa (210) y una segunda capa de tinta (134) impresa sobre la primera capa de tinta (132), la primera capa de tinta (132) que se elabora a partir de una primera tinta y la segunda capa de tinta (134) que se elabora a partir de una segunda tinta diferente de la primera tinta.

3. El panel compuesto (200) de la reivindicación 2, en donde la primera tinta comprende una tinta eléctricamente conductora y la segunda tinta comprende una tinta de coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación.

4. Un sistema (40), que comprende:

un panel compuesto (200) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, y:

un módulo de control de sistema (50) externo al panel compuesto (200) y acoplado de manera operativa con el módulo de control de calentador (190) para controlar al menos parcialmente la operación del módulo de control de calentador (190).

5. El sistema (40) de la reivindicación 4, que comprende además un receptor de entrada de pasajeros, en donde el módulo de control de calentador (190) se puede operar para variar el voltaje al calentador de resistencia (130) al menos parcialmente en respuesta a la entrada proporcionada por un pasajero mediante el receptor de entrada de pasajeros.

6. El sistema (40) de la reivindicación 5, en donde:

el receptor de entrada de pasajeros comprende el sensor capacitivo (180) aplicado sobre la primera capa (210) y acoplado de manera comunicativa con el módulo de control de calentador (190) para comunicar la entrada proporcionada por el pasajero mediante el sensor capacitivo (180) al módulo de control de calentador (130).

7. El sistema (40) de cualquiera de las reivindicaciones 4-6, en donde el módulo de control de sistema (50) se configura para:

determinar si se ha alcanzado un umbral de condición de temperatura; y

evitar que el módulo de control de calentador (190) varíe el voltaje al calentador de resistencia (130) en respuesta a la entrada proporcionada por el pasajero mediante el receptor de entrada de pasajeros cuando el módulo de control de sistema (50) determina que se ha alcanzado el umbral de condición de temperatura.

8. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones anteriores 4-7, en donde el módulo de control de calentador (190) se configura para monitorear una condición de estado del calentador de resistencia (130) y comunicar la condición de estado al módulo de control de sistema (50).

9. El sistema de la reivindicación 8, en donde la condición de estado comprende al menos una de una temperatura del calentador (130) y una lectura de capacitancia del sensor capacitivo (180).

10. Un método para elaborar un panel compuesto (200), que comprende:

proporcionar una primera capa eléctricamente no conductora (210);

aplicar un módulo de control de calentador (190) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210); aplicar un sensor capacitivo (180) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210);

imprimir un calentador de resistencia (130) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210); y aplicar una segunda capa eléctricamente no conductora (220) sobre el módulo de control de calentador (190), sensor capacitivo (180) y calentador de resistencia (130) para formar el panel compuesto,

en donde la primera capa (210), el calentador de resistencia (130), el sensor capacitivo (180), el módulo de control de calentador (190) y la segunda capa (220) son flexibles, y la primera capa (210), el calentador de resistencia (130), sensor capacitivo (180) y segunda capa (220) juntos forman un panel intercalado, el método comprende además:

dar forma al panel compuesto (200) en una forma no plana.

11. El método de la reivindicación 10, en donde imprimir el calentador de resistencia (13) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210) comprende:

imprimir una capa eléctricamente conductora (132) sobre la primera capa eléctricamente no conductora usando una tinta conductora; e

imprimir una capa calentadora (134) sobre la capa eléctricamente conductora usando una tinta de coeficiente de temperatura positivo tipo de conmutación.

12. El método de la reivindicación 10 u 11, en donde aplicar el sensor capacitivo (180) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210) comprende imprimir el sensor capacitivo (180) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210).

13. El método de cualquiera de las reivindicaciones 10-12, en donde aplicar el módulo de control de calentador (190) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210) comprende imprimir el módulo de control de calentador (190) sobre la primera capa eléctricamente no conductora (210).

14. Un vehículo, que comprende un panel compuesto de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, o un sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 4-9.

15. El vehículo de la reivindicación 14, en donde el vehículo es una aeronave.