PL249527B1 - Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni - Google Patents
Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchniInfo
- Publication number
- PL249527B1 PL249527B1 PL436817A PL43681721A PL249527B1 PL 249527 B1 PL249527 B1 PL 249527B1 PL 436817 A PL436817 A PL 436817A PL 43681721 A PL43681721 A PL 43681721A PL 249527 B1 PL249527 B1 PL 249527B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- spacer
- covered
- outer skin
- fabric
- vacuum bag
- Prior art date
Links
Landscapes
- Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni charakteryzujący się tym, że w profilu pomiędzy warstwy sztywne foremnika (5) umieszcza się poszycie zewnętrzne (1) z warstw tkaniny węglowej, które przesyca się żywicą epoksydową i formuje ją na pożądany kształt za pomocą foremnika negatywowego (5), warstwy pokryte tkaniną delaminażową utwardzane w worku próżniowym z podciśnieniem (4) a po wstępnym utwardzeniu i usunięciu tkaniny delaminażowej kompozyt węglowy (1) pokrywa się materiałem o wysokiej chłonności (2), nasączonym żywicą epoksydową o nadmiarowej grubości, nasączona żywicą w ilości wymaganej do gęstości i sztywności przekładki, następnie przekładkę kształtuje się poprzez docisk worka próżniowego (4) z podciśnieniem, które skleja ją z poszyciem oraz nadaje przekładce finalną grubość (3) a po utwardzeniu żywicy przekładka z materiału o wysokiej chłonności, zostaje pokryta warstwą tkaniny węglowej o takiej samej gramaturze i układzie jak poszycie zewnętrzne, tak by uzyskać strukturę typu sandwich.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni wykonywanych z kompozytów polimerowych, w szczególności do zastosowania w konstrukcji przekładkowej skrzydła samolotu lekkiego lub łopat wirników nośnych wiropłatów.
Ze stanu techniki znane są sposoby wytwarzania kompozytowych struktur, w EP3616892A1 struktura bazuje na montażu wielu paneli wypełniacza komórkowego typu honeycomb filier.
W zgłoszeniu EP0786330A2 opisano panele kompozytowe z rdzeniem typu plaster miodu (honeycomb), zabezpieczanych żywicą przed zalaniem w procesie RTM. Rozwiązanie to skupia się na problematyce uszczelniania pustych komórek wypełniacza komórkowego, co jest istotne w przypadku konstrukcji narażonych na kontakt z wodą. Proces RTM nie daje możliwości kontrolowania stopnia nasączenia rdzenia.
W patencie PL218128B1 opisano proces infuzji z użyciem gotowych, sztywnych, perforowanych rdzeni piankowych, których właściwości są narzucone przez producenta. Rdzenie te są wstępnie obrobione poza procesem produkcji kompozytu i nie ma możliwości kształtowania ich właściwości w toku procesu. Infuzja nie pozwala na selektywne nasycanie materiału przekładkowego żywicą, co w przypadku gąbki prowadziłoby do jej całkowitego nasączenia i nadmiernej masy. Patent zupełnie pomija etap wytworzenia materiału warstwy przekładkowej (tj. całych rdzeni).
W patencie PL225130B1 opisano proces infuzji z użyciem gotowych, sztywnych pianek oraz lokalnych wzmocnień (insertów). W sztywną piankę (gotową, dostępną komercyjnie, o znanych, ustalonych przez jej producenta własnościach) wstawiane są inserty po uprzednim, mechanicznym stworzeniu w niej odpowiednich gniazd. Cały ten układ: zbrojenie/pianka/inserty zalewany jest żywicą w typowym procesie infuzyjnym i powstaje w ten sposób monolityczny kompozyt.
W zgłoszeniu WO02074469 opisano metodę infuzji dla struktur lotniczych z zastosowaniem sztywnych rdzeni piankowych lub wypełniaczy komórkowych. Rdzeń jest zawsze sztywny i niepodatny na formowanie, a jego właściwości nie mogą być indywidualnie kształtowane w procesie produkcji. Rozwiązanie ze zgłoszenia dodatkowo wymaga zastosowania złożonego oprzyrządowania i osprzętu dla samego procesu infuzji.
Współczesne konstrukcje lotnicze wykorzystują w bardzo dużym zakresie materiały kompozytowe składające się z warstw nośnych zbrojenia, najczęściej szklanego lub węglowego, spojonych różnymi technikami osnową polimerową. Materiały te charakteryzują się bardzo wysokim stosunkiem wytrzymałości do ciężaru właściwego, co jest kluczowym warunkiem zastosowań lotniczych. Inną korzyścią ze stosowania kompozytów polimerowych w lotnictwie jest łatwość odwzorowania złożonych, nierozwijalnych kształtów, narzuconych aerodynamiką nowoczesnych konstrukcji lotniczych, trudnych do odwzorowania w innych technologiach upowszechnionych w lotnictwie. Zazwyczaj struktury te projektuje się jako przekładkowe typu „sandwich”, ponieważ bardzo cienkie warstwy kompozytu wymagają usztywnienia, które zabezpiecza je przed utratą stateczności w trakcie pracy pod obciążeniem. Wiedza ogólna z zakresu wytrzymałości konstrukcji wskazuje, że sztywność przekroju rośnie wraz z trzecią potęgą jego wysokości. Opłacalne jest powiększanie grubości za pomocą bardzo lekkich materiałów przekładkowych jak pianki lub dedykowane do tego celu wypełniacze komórkowe. Kompozyty takie są stosowane również w konstrukcji łopat wirników śmigłowcowych, gdzie dominują naprężenia rozciągające, a w tym zastosowaniu kompozyty zbrojone jednokierunkowo osiągają wyjątkowo wysokie własności wytrzymałościowe. Jednym z najważniejszych zagadnień w przypadku tych konstrukcji jest zapewnienie dokładnego odwzorowania powierzchni łopat, które są odpowiedzialne za obrys powierzchni profilu aerodynamicznego, zmiennego wzdłuż rozpiętości łopaty. W tym celu stosowane są dosztywnienia wewnętrzne, które wypełniają całą przestrzeń w łopacie. Zazwyczaj są to wypełniacze komórkowe typu „honeycomb” lub twarde pianki PVC frezowane odpowiednio tak, aby odwzorowały wewnętrzną przestrzeń w łopacie z uwzględnieniem wszystkich zmian w przebiegu krzywizny łopaty oraz elementów nośnych i balastowych, jakie się w niej znajdują. Technologie te, pomimo, że stosowane są od dawna z pozytywnym skutkiem przez dużych producentów lotniczych, wymagają precyzyjnej obróbki rdzeni na frezarkach numerycznych o dużej przestrzeni roboczej i jednocześnie dużej precyzji wykonania. Dlatego są one mało dostępne dla małych przedsiębiorstw lotniczych, które rozwijają wiropłatowe konstrukcje lekkie i ultralekkie, a także bezpilotowe drony, które łącznie zaczynają stanowić duży segment rynku lotniczego na świecie. Mniejsze średnice wirników oraz mniejsze cięciwy, i wynikające z tego mniejsze promienie zakrzywienia profili aerodynamicznych, wymagają w konstrukcjach przekładkowych wypełniaczy o wysokim stopniu podatności na układanie na powierzchniach o złożonym kształcie. Tradycyjne sposoby wypełniania wymagają uzupełnień wolnych przestrzeni tam, gdzie kształt nie jest dość dokładnie odwzorowany. Powoduje to komplikacje technologiczne i wzrost masy wyrobu finalnego. Problem ten dotyczy nie tylko łopat wirników, ale występuje również w innych konstrukcjach lotniczych jak skrzydła, usterzenia, elementy kadłubów i ich wyposażenia.
Problemem technicznym do rozwiązania jest umożliwienie wykonywania struktur przekładkowych typu sandwich przy bardzo małych promieniach zakrzywienia powierzchni, w tym na powierzchniach wysoce nierozwijalnych.
Powyższe niedogodności rozwiązuje nieoczekiwanie sposób według wynalazku.
Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni charakteryzuje się tym, że w profilu pomiędzy warstwy sztywne foremnika negatywowego umieszcza się poszycie zewnętrzne pokryte tkaniną delaminażową, które przesyca się żywicą epoksydową i formuje na pożądany kształt za pomocą foremnika negatywowego, następnie poszycie zewnętrzne utwardza się w worku próżniowym z podciśnieniem, a po wstępnym utwardzeniu i usunięciu tkaniny delaminażowej poszycie zewnętrzne pokrywa materiałem przekładkowym nasączonym żywicą epoksydową, następnie materiał przekładkowy kształtuje się poprzez docisk worka próżniowego z podciśnieniem, które skleja ją z poszyciem zewnętrznym oraz nadaje materiałowi przekładkowemu finalną grubość, a po utwardzeniu żywicy materiał przekładkowy zostaje pokryty poszyciem zewnętrznym.
Korzystnie, jako materiał przekładkowy stosuje się materiał o wysokiej chłonności o gramaturze od 15 do 100 kg/m3.
Korzystnie, w procesie formowania przekładki stosuje się worek próżniowy o regulowanym podciśnieniu od 0,1 do 0,9 bara.
Istotą wynalazku jest zastosowanie materiałów o dużej chłonności (np. gąbka celulozowa lub pianka) i określonej gramaturze, nasączenie ich żywicą epoksydową w ilości niezbędnej do zwilżenia materiału w całej objętości i formowanie pożądanego kształtu przy użyciu formy i worka próżniowego pracującego pod zadanym ciśnieniem. Zaletą wynalazku jest zdolność do ułożenia na dowolnie małym promieniu oraz wypełnienia objętości bez potrzeby wstępnej obróbki skrawaniem materiału przekładkowego. Stopniem nasączenia gąbki wykorzystanej jako materiał przekładkowy, można regulować jej grubość i sztywność, a tym samym wpływać na wypadkowe właściwości wytrzymałościowe finalnego wyrobu, takiego jak skrzydło samolotu, czy łopata wirnika.
Na Fig. 1 przedstawiono przekrój poprzeczny foremnika.
Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni w przykładzie wykonania w profilu pomiędzy warstwy sztywne foremnika negatywowego 5 umieszcza się poszycie zewnętrzne 1, złożone z 3 warstw tkaniny węglowej symetrycznej o gramaturze 93 g/m2 i układzie włókien pod kątem 45 stopni do rozpiętości skrzydła, przesyconej żywicą epoksydową. Warstwy pokryte są tkaniną delaminażową i utwardzane w worku próżniowym 4 z podciśnieniem 0,85 bar. Po utwardzeniu wstępnym i usunięciu tkaniny delaminażowej poszycie zewnętrzne 1 pokryte zostało gąbką 2 o grubości nominalnej 10 mm i gramaturze 15 kg/m3, nasączonej żywicą epoksydową w ilości 150 g/m2 gąbki. Gąbka 2 została zamknięta w worku próżniowym 4 i dociśnięta podciśnieniem 0,6 bar, które skleja ją z poszyciem zewnętrznym 1 oraz nadaje jej finalną grubość 3 5-6 mm. Ostatecznie, po utwardzeniu żywicy w gąbce 2, zostaje ona pokryta analogiczną drugą warstwą poszycia zewnętrznego 1.
Claims (3)
- Zastrzeżenia patentowe1. Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni znamienny tym, że w profilu pomiędzy warstwy sztywne foremnika negatywowego (5) umieszcza się poszycie zewnętrzne (1) pokryte tkaniną delaminażową, które przesyca się żywicą epoksydową i formuje na pożądany kształt za pomocą foremnika negatywowego (5), następnie poszycie zewnętrzne (1) utwardza się w worku próżniowym (4) z podciśnieniem, a po wstępnym utwardzeniu i usunięciu tkaniny delaminażowej poszycie zewnętrzne (1) pokrywa materiałem przekładkowym (2) nasączonym żywicą epoksydową, następnie materiał przekładkowy (2) kształtuje się poprzez docisk worka próżniowego (4) z podPL 249527 Β1 ciśnieniem, które skleja go z poszyciem zewnętrznym (1) oraz nadaje materiałowi przekładkowemu finalną grubość (3) a po utwardzeniu żywicy materiał przekładkowy (2) zostaje pokryty poszyciem zewnętrznym (1).
- 2. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że jako materiał przekładkowy stosuje się materiał o wysokiej chłonności o gramaturze od 15 do 100 kg/m3.
- 3. Sposób według zastrz. 1 znamienny tym, że w procesie formowania przekładki stosuje się worek próżniowy o regulowanym podciśnieniu od 0,1 do 0,9 bara.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL436817A PL249527B1 (pl) | 2021-01-31 | 2021-01-31 | Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL436817A PL249527B1 (pl) | 2021-01-31 | 2021-01-31 | Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL436817A1 PL436817A1 (pl) | 2022-08-01 |
| PL249527B1 true PL249527B1 (pl) | 2026-05-04 |
Family
ID=83721708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL436817A PL249527B1 (pl) | 2021-01-31 | 2021-01-31 | Sposób wytwarzania przekładki do elementów nierozwijalnych o małych promieniach zakrzywienia powierzchni |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL249527B1 (pl) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL449611A1 (pl) * | 2024-08-29 | 2026-03-02 | Politechnika Lubelska | Kompozyt typu "sandwich" z preimpregnowaną powłoką posiadającą warstwę nośną orazwarstwę funkcyjną połączone włókniną termoplastyczną oraz sposób jego wytwarzania |
| PL449610A1 (pl) * | 2024-08-29 | 2026-03-02 | Politechnika Lubelska | Kompozyt z preimpregnowaną powłoką posiadającą warstwę nośną oraz warstwę funkcyjną połączone włókniną termoplastyczną oraz sposób jego wytwarzania |
| PL449613A1 (pl) * | 2024-08-29 | 2026-03-02 | Politechnika Lubelska | Kompozyt z preimpregnowaną powłoką posiadającą warstwę nośną z tkaniny z włókiensztucznych oraz warstwę funkcyjną połączone folią termoplastyczną oraz sposób jego wytwarzania |
-
2021
- 2021-01-31 PL PL436817A patent/PL249527B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL436817A1 (pl) | 2022-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6630093B1 (en) | Method for making freeform-fabricated core composite articles | |
| US3269887A (en) | Settable, flexible, foamed resins | |
| RU2623772C2 (ru) | Способ изготовления трехмерного объекта из композитного материала | |
| US3237697A (en) | Helicopter rotor blade | |
| US9015941B2 (en) | Method of repairing honeycomb core using pourable structural foam | |
| CN108688194A (zh) | 复合材料工型加筋壁板固化成型装置及成型方法 | |
| CA2831088C (en) | Method of repairing, splicing, joining, machining, and stabilizing honeycomb core using pourable structural foam and a structure incorporating the same | |
| BRPI0721604B1 (pt) | Método para a fabricação de uma estrutura de caixa de torção de multilongarinas integradas de material compósito para aeronave | |
| CN107128474A (zh) | 复合材料帽形加筋件、复合材料帽形加筋压力腹板及其制造方法 | |
| DK153675B (da) | Fremgangsmaade til fremstilling af ved hjaelp af en skumstofkerne afstivede fiberarmerede formlegemer saasom vinger eller rotorblade med store laengde- og breddedimensioner | |
| US20160101576A1 (en) | Method for manufacturing a fibre composite component, fibre composite component, and structural component for an aircraft or spacecraft | |
| CN109562578A (zh) | 复合材料结构体和复合材料结构体的制造方法 | |
| KR101175953B1 (ko) | 파이버복합재 제품의 일체성형 방법, 및 파이버복합재 제품 | |
| CN102507275A (zh) | 一种直升机复合材料桨叶疲劳试验件成型方法 | |
| EP2727697B1 (en) | Method of stabilizing honeycomb core using pourable structural foam | |
| US10562607B2 (en) | Control surface element | |
| US20220032562A1 (en) | Improvements relating to wind turbine blade manufacture | |
| RU2684999C1 (ru) | Способ изготовления заполняющего тела лопасти винта и заполняющее тело лопасти винта, содержащее по меньшей мере одну ячеистую систему с закрытыми ячейками | |
| RU2444716C1 (ru) | Лопасть аэродинамической модели воздушного винта и способ ее изготовления | |
| EP4247625B1 (en) | A method of making a wind turbine blade shear web | |
| CN103786866B (zh) | 使用可浇注的结构泡沫对蜂窝状芯进行修复、拼接、接合、机械加工和稳定化的方法及结构 | |
| CN115008847A (zh) | 三维复合板壳结构、航行器和风电叶片壳体及制造方法 | |
| BRPI0613477A2 (pt) | processo para produzir um componente substancialmente em formato de casco | |
| CN112895520A (zh) | 飞机舵面复合材料双向加强结构及成型方法 | |
| US20200384721A1 (en) | Composite Panel Sandwich Structures with Integrated Joints |