ES2633784T3

ES2633784T3 - Proceso de fabricación de una pieza de material compuesto y su dispositivo correspondiente

Info

Publication number: ES2633784T3
Application number: ES13164076.5T
Authority: ES
Inventors: Didier Ospital; Jean-Philippe Bos
Original assignee: Dassault Aviation SA
Current assignee: Dassault Aviation SA
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2017-09-25
Anticipated expiration: 2033-04-17
Also published as: EP2653295A1; FR2989308B1; EP2653295B1; FR2989308A1

Abstract

Procedimiento de fabricación de una pieza de material compuesto, comprendiendo al menos una primera capa de un material compuesto (46) impregnado de un primer componente termoplástico, sobre un molde (35) que comprende una superficie de fabricación de la mencionada primera capa de material compuesto (46), caracterizada porque comprende: - el depósito (32), contra dicha superficie de formación, de una capa de fibras de cerámica (20, 34), lista para adherirse a la mencionada primera capa de material compuesto (46) durante un solapamiento de la mencionada primera capa de material compuesto (46) sobre la mencionada capa de fibras de cerámica (20, 34), - la sujeción de la mencionada capa de fibras de cerámica (20, 34) por medios de sujeción (36), - el solapamiento (42) sobre la mencionada capa de fibras de cerámica (20, 34) de la mencionada primera capa de material compuesto (46), y - el desacoplamiento (53) de la mencionada capa de fibras de cerámica (20, 34) de la mencionada primera capa de material compuesto (46), posteriormente a la mencionada etapa de solapamiento (42).

Description

DESCRIPCION

Proceso de fabricacion de una pieza de material compuesto y su dispositivo correspondiente

5 [0001] La presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de una pieza hecha de material

compuesto, que comprende al menos una capa de material compuesto impregnado de un primer componente termoplastico, sobre un molde que consta de una superficie con la forma del mencionado molde de material compuesto.

10 [0002] Concierne principalmente el solapamiento de compuestos de alto rendimiento en una matriz

termoplastica para formar piezas que utilizadas en el ambito de la aeronautica.

[0003] Los materiales compuestos son obtenidos generalmente a partir de pliegues o capas preimpregnadas.

Estos pliegues consisten en un montaje de fibras, que generalmente son fibras de carbono, aramida o vidrio, 15 impregnadas de una resina que constituye la matriz del material compuesto. Las fibras dan a la estructura su resistencia mecanica, mientras que la matriz resinosa enlaza las fibras entre ellas y proporciona cohesion al montaje, en terminos de acoplamiento, distribucion de tensiones, resistencia qulmica, y contribucion a la forma de la pieza finalizada.

20 [0004] La matriz puede estar constituida de una resina termoendurecible o de una resina termoplastica.

principalmente, mientras que la transformacion termica o polimerizacion de una resina termoendurecible es irreversible, los compuestos en la matriz termoplastica pueden ser recalentados y enfriados indefinidamente. Ademas, las resinas termoendurecibles presentan a temperatura ambiente una forma viscosa y pegajosa mientras que las resinas termoplasticas tienen un estado vltreo que no presenta adherencia.

25

[0005] Estos compuestos se obtienen mediante solapamiento de pliegues preimpregnados sobre un molde o

herramienta de cualquier forma para obtener una preforma. Este solapamiento se realiza mediante el apilado manual o automatizado de los pliegues, donde el numero y las orientaciones depende de la aplicacion prevista.

30 [0006] Una vez que la preforma esta colocada sobre el molde, una etapa de consolidacion o de

polimerizacion, segun la resina sea termoplastica o termoendurecible respectivamente, se efectua sobre la preforma, para aportarle las caracterlsticas mecanicas, flsicas y qulmicas deseadas. Esta etapa se realiza sobre el molde sobre el que se ha colocado la preforma, o sobre otro molde, despues de transferir la preforma a este ultimo.

35 [0007] LEE MCKAGUE, en "Thermoplastic Resins", ASM Handbook 1 de diciembre de 2001, paginas 132 a

140, divulga un procedimiento de fabricacion de una pieza de material compuesto. MIRACLE DB, en "Curing", ASM Handbook,1 de enero de 2001, paginas 486 a 491 divulga por su parte un procedimiento de consolidacion de una pieza hecha de material compuesto. Por ultimo, el documento WO 2008/135913 divulga un procedimiento de fabricacion de una pieza de material compuesto, que comprende una etapa de realizacion de una preforma seguida 40 de una etapa de consolidacion de la preforma mencionada.

[0008] En el marco de solapamiento de compuestos en una matriz termoplastica, la cohesion entre las capas esta asegurada por la fusion de la resina que se obtiene al calentar el solapamiento. Una subida en la temperatura, de 100 a 400°C segun las resinas, es necesaria para fundir la resina y que se vuelva pegajosa, es decir, que tenga

45 propiedades de adherencia sobre ella misma o sobre otro cuerpo.

[0009] El encolado de la resina de una capa a la otra debe ser suficiente para asegurar la resistencia global de la preforma. Segun el mismo principio, se plantea la pregunta de la resistencia del primer pliegue de compuesto en la matriz termoplastica depositada sobre el molde de solapamiento.

50

[0010] Para que el primer pliegue depositado sobre la herramienta se mantenga sobre si mismo, la resina de ese pliegue debe entrar en cohesion con una entidad acoplada del molde. En general, el molde es metalico, para resistir el suministro de calor necesario para el solapamiento del compuesto termoplastico. Sin embargo, una resina termoplastica no puede adherirse directamente sobre una superficie metalica en la que la union metal/resina es

55 inexistente.

[0011] Un acoplamiento no robusto entre la preforma solapada y el modulo entrana muchos riesgos, principalmente una inestabilidad de la preforma, la creacion de repliegues en su interior, o que la preforma se despegue del modulo, problemas que van en contra de los criterios de calidad requeridos por la preforma.

[0012] Para resolver estos problemas, se conoce por el documento FR-A1-2 912 077 que se coloca entre el molde de solapamiento y el primer pliegue preimpregnado depositado una pellcula de resina termoplastica. Esta pellcula termoplastica se mantiene sobre la herramienta por un dispositivo de vaclo. Una vez que el primer pliegue preimpregnado depositado sobre la pellcula termoplastica se ha calentado, con el proposito de su consolidacion, la

5 pellcula termoplastica esta ablandada y se adapta a la curvatura del molde.

[0013] La aplicacion de un dispositivo as! presenta por tanto muchos inconvenientes. principalmente, en funcion del medio calefactor utilizado para el solapamiento, las caracterlsticas de la pellcula termoplastico, tales como el espesor, deben ser adaptadas para resistir las tensiones termomecanicas creadas al depositarla. En efecto,

10 cuanto mas localizada y por tanto eficaz sea la fuente de calor, mas gruesa debera ser la pellcula termoplastica, de manera que no se deforme exageradamente y sin perforar el solapamiento. Sin embargo, cuando la pellcula termoplastica se deforma, puede generar pliegues sobre el solapamiento, pliegues en los que la formation es aleatoria.

15 [0014] Ademas, la utilization de una pellcula termoplastica no permite efectuar un solapamiento satisfactorio

sobre una superficie compleja no desarrollable. En efecto, cuanto mas compleja sea la forma, mas fina debe ser la pellcula para ajustarse a los accidentes de forma, lo cual va en contra de la capacidad de la pellcula no deformarse o perforarse tras la aplicacion de una fuente de calor externa.

20 [0015] Ademas, cuanto mas potente y localizada sea la fuente de calor, mas aguanta la preforma las

tensiones internas debidas a multiples ciclos de recalentamiento y enfriamiento. Esto resulta en que la preforma tiene tendencia a deformarse en relation a la forma que se necesita que tome, que corresponde a la forma dada por la superficie del molde. Sin embargo, la utilizacion de una pellcula termoplastica, reblandecida por el calor, no permite al primer pliegue depositado resistir las deformaciones inducidas por las fuertes tensiones termomecanicas. 25

[0016] Ademas, la resina del primer pliegue depositado se fusionas por medio del calor con la resina de la pellcula termoplastica, quedando ambas entidades indisociables. Sigue la creation en el nivel del primer pliegue de una zona naturalmente rica en resina que tiende a modificar localmente las caracterlsticas flsico-qulmicas de la pieza hecha de material compuesto.

30

[0017] As! pues, la utilizacion de un dispositivo as! no responde de manera satisfactoria a los problemas de inestabilidad de la preforma sobre el molde, y puede generar tambien un deterioro de la pieza formada y una inconformidad de la forma y constitution de la pieza obtenida con la pieza solicitada.

35 [0018] Conocemos ademas por el documento GB-A-1 190 261 un procedimiento de solapamiento de una

pieza compuesta, comprende las etapas consistentes en cubrir un molde de madera con una pellcula de PVC con la superficie exterior gofrada, cubrir esta pellcula de una resina gelatinosa a base de poliester o epoxidos, y cubrir despues esta resina gelatinosa con una hoja de tejido de fibras de vidrio y de una capa de resina para formar la pieza. La pellcula de PVC, destinada a proporcionar una superficie gofrada a la pieza formada, no permite enlazar el 40 pliegue de fibra de vidrio dispuesto sobre el molde de manera satisfactoria.

[0019] La invention tiene por objeto paliar estos inconvenientes, y de proponer una instalacion un procedimiento de fabrication por solapamiento sobre un molde de una estructura multicapa hecha de material compuesto que permita asegurar la cohesion y la resistencia del primer pliegue depositado sobre el molde para

45 formar una preforma estable y conforme a la solicitada.

[0020] A tal fin, la invencion tiene por objeto un procedimiento segun la reivindicacion 1.

[0021] Siguiendo modos particulares de realization, el procedimiento consta de una o mas de las 50 caracterlsticas de las reivindicaciones 2 a 15.

[0022] La invencion tiene igualmente por objeto un dispositivo de fabricacion de una pieza de material compuesto segun la reivindicacion 16.

55 [0023] Siguiendo los modos particulares de realizacion, el dispositivo consta de una o mas de las

caracterlsticas de las reivindicaciones 17 a 19.

[0024] La invencion se comprendera mejor tras la lectura de la description que sigue, dada unicamente a

modo de ejemplo y elaborada refiriendose a los dibujos sobre los cuales:

- la Figura 1 es un esquema sinoptico que ilustra las etapas del procedimiento segun un modo de realizacion de la invencion;

- la Figura 2 es un esquema transversal que ilustra una fase de impregnacion de un pliegue de vidrio segun un modo de realizacion,

5 - la Figura 3 es un esquema transversal que ilustra una fase de fijacion de un pliegue de vidrio segun un modo de realizacion,

- la Figura 4 es un esquema transversal que ilustra una etapa de solapamiento de una preforma segun un modo de realizacion,

- la Figura 5 es un esquema transversal que ilustra una etapa de consolidacion de una preforma segun un modo de 10 realizacion,

- la Figura 6 es un esquema transversal que ilustra una etapa de consolidacion de una preforma segun una variante,

- la Figura 7 es un esquema transversal que ilustra una etapa de consolidacion de una preforma segun otra variante.

[0025] Se ha representado en la Figura 1 las principales etapas de un procedimiento de solapamiento de una 15 preforma compuesta en una matriz termoplastica sobre un molde de solapamiento o herramienta, colocado en medio

de un dispositivo segun un modo de realizacion de la invencion.

[0026] El procedimiento comprende principalmente una etapa de constitucion (10) de un dispositivo de solapamiento y sujecion de una preforma.

20

[0027] Esta etapa (10) comprende una fase de formation (12) de un complejo de sujecion formado por un tejido de fibras de ceramica, sobre todo fibras de vidrio, impregnado de una resina termoplastica. El tejido de fibras de ceramica sera llamado de aqul en adelante pliegue de vidrio.

25 [0028] La fase (12) comprende tambien la impregnacion de un pliegue de vidrio con una resina termoplastica.

La ventaja de esta resina termoplastica es que es de la misma naturaleza qulmica que el compuesto formado ulteriormente, es decir, esta constituido por un componente con la misma formula qulmica de la que forma la resina compuesta (las resinas utilizadas son por ejemplo las llamadas "PEEK" polieteretercetona, "PES" polietersulfona). Puede tratarse igualmente de una resina compatible con la del compuesto formado ulteriormente. La compatibilidad 30 se entiende por el hecho de que cuando se mezclan dos (o mas) resinas entre ellas, se crean enlaces qulmicos que les permiten tener una resistencia comun deseada.

[0029] Se ha ilustrado en la Figura 2 un ejemplo de aplicacion de la fase de formacion (12) de un complejo de sujecion. En una etapa descrita anteriormente, el pliegue de vidrio (20) esta impregnado de una resina termoplastica

35 (24) por medio del calor de una estufa.

[0030] El pliegue de vidrio (20) es por ejemplo un tejido de fibras de vidrio, es decir, hecho de fibras de vidrio entrecruzadas. El pliegue de vidrio (20) tiene una superficie sensiblemente identica a la del molde de solapamiento destinado a la fabrication de la preforma.

40

[0031] El pliegue de vidrio (20) posee un grano, es decir posee una superficie de finas asperezas, conferida por las caracterlsticas de sus constituyentes, principalmente su gramaje, la tasa de masa de fibras y la organization de las fibras en el pliegue... Estas finas asperezas estan listas para ser rellenadas de la resina resultante del primer pliegue de compuesto depositado, como se ha descrito anteriormente, y da as! la cohesion necesaria a la resistencia

45 global del apilamiento de pliegues para el solapamiento ulterior.

[0032] La manera en que las fibras del pliegue (20) estan entrecruzadas, es decir el modo de entrecruzado de las fibras y su orientation es elegida en funcion de las tensiones de la pieza a solapar, principalmente la forma del molde y la resina del compuesto termoplastico.

50

[0033] principalmente, si el molde de solapamiento es desarrollable, el pliegue de vidrio es, con ventaja, un tafetan rlgido, para favorecer la resistencia mecanica de la interfaz. Si el molde es de forma compleja no desarrollable, es una ventaja utilizar un pliegue de vidrio flexible, donde el numero de entrecruzamientos esta limitado, por ejemplo un saten.

55

[0034] Ademas, la orientacion principal de las fibras de vidrio pueden ajustarse en funcion de la flexibilidad deseada en relation a las direcciones principales del molde, Por ejemplo, las orientaciones de las fibras de tejido de vidrio pueden elegirse identicas a las direcciones principales del molde, o indexadas de 45° en relacion a estas orientaciones principales.

[0035] Ademas, el gramaje y la tasa de fibras son elegidas en funcion de la resina termoplastica utilizada

para la fabrication ulterior del compuesto, de manera que se ajusten la talla y el numero de asperezas del pliegue de vidrio (20) a la cohesion deseada entre ese pliegue de vidrio y el compuesto solapado.

5 [0036] Durante la fase (12), el pliegue de vidrio (20) esta depositado sobre una herramienta (22), de

superficie plana por ejemplo. La herramienta (22) esta lista para ser calentada en una estufa.

[0037] La resina termoplastica es depositada sobre el pliegue de vidrio (20) con la forma de una pellcula (24) de resina termoplastica, con la ventaja de que tiene la misma naturaleza qulmica que la del compuesto solapado

10 durante la etapa de fabricacion ulterior, y de superficie sensiblemente identica a la del pliegue (20).

[0038] El espesor de la pellcula (24) de resina es elegida en funcion de la tasa de resina requerida en el pliegue de vidrio una vez que ha sido impregnado. En efecto, las caracterlsticas de agarre de un pliegue de vidrio impregnado dependen principalmente de la tasa de resina que contiene. En efecto, cuanto mas impregnado este,

15 mejor sera el agarre, pero menos deformable sera ese pliegue. La tasa de resina requerida, es decir, el espesor de la pellcula de resina (24), puede ser ajustado tambien para adaptarlo a las tensiones durante la fabricacion de la preforma, tales como la potencia de calor aportado durante esta fabricacion, o para favorecer la deformabilidad del pliegue de vidrio impregnado.

20 [0039] Ademas, la tasa de resina, es decir el espesor de la pellcula de resina (24), as! como el numero y la

talla de las asperezas de la superficie del pliegue de vidrio (20) son elegidas de manera ventajosa de tal manera que las fuerzas de cohesion creadas durante el solapado de la primera capa de compuesto entre el pliegue de vidrio impregnado y la primera capa de compuesto sean inferiores a las fuerzas de cohesion internas entre las diferentes capas de compuestos, como se ha descrito anteriormente. La pellcula (24) de resina presenta a modo de ejemplo un 25 espesor inferior a 200 micras y principalmente comprendido entre 5 y 100 micras.

[0040] Los medios de sellado (26) estan dispuestos alrededor del pliegue de vidrio (20) y de la pellcula de resina (24), para permitir la entrada en vaclo del conjunto. Estos medios de sellado (26) comprenden, por ejemplo, una vejiga de sellado (27) dispuesta sobre la pellcula de resina (24), recubriendola por completo, y una junta de

30 masilla de sellado (28) colocada entre la herramienta (22) y la vejiga de sellado (27), alrededor de la periferia de esta, para formar un volumen cerrado (29) que incluye el pliegue de vidrio (20) y la pellcula de resina (24). Un respiradero, no representado, se perfora a traves de la herramienta plana (22) y comunica con una burbuja de vaclo. El perfil de las asperezas de la superficie del pliegue de vidrio (20), puede caracterizarse por su rugosidad, comunmente llamada Ra. El pliegue de vidrio (20) presenta a modo de ejemplo una rugosidad superior a 5 micras y 35 principalmente comprendido entre 10 y 100 micras.

[0041] La impregnation de la resina resultante de la pellcula (24) en el pliegue de vidrio (20) se efectua produciendo el vaclo en el interior del volumen cerrado (29) en medio de la burbuja de vaclo desplazando el conjunto constituido por la herramienta (22), los medio de sellado (26), el pliegue de vidrio (20) y la pellcula de resina

40 (24) en una estufa en la que la temperatura es al menos igual a la temperatura de fusion de la resina termoplastica que forma la pellcula (24). Por ejemplo, el calentamiento se realiza a una temperatura de 390°C durante una duration del orden de 15 minutos.

[0042] El calentamiento sobre vaclo de la pellcula de resina (24), dispuesta sobre el pliegue de vidrio (20), 45 provoca una migration de la resina resultante de la pellcula (24) en el interior de las asperezas del pliegue de vidrio

(20). Al termino de la fase (12), los medios de sellado (26) son elevados y el pliegue de vidrio impregnado de resina termoplastica formada, igualmente llamada as! por la compleja serie de sujecion, es extralda de la herramienta (22). La herramienta (22) antes de la fase de impregnacion, es revestida previamente con un agente desmoldante para poder extraer facilmente el complejo de sujecion despues de la consolidation. Una interfaz desmoldante en la que 50 una pellcula puede igualmente reemplazar al agente desmoldante. Igualmente, la interfaz entre la vejiga (27) y la pellcula (24) debe ser desmoldante.

[0043] El pliegue obtenido presenta a modo de ejemplo un espesor inferior a 1 millmetro y principalmente comprendido entre 0,1 millmetros y 0,5 millmetros. Presenta la ventaja de tener un gramaje inferior 1000 g/m2 y

55 principalmente comprendido entre 100 g/m2 y 500 g/m2.

[0044] El pliegue presenta una resistencia mecanica propia, y por tanto puede ser manipulada y transportada de una sola vez, quedando la resina acoplada a las fibras de vidrio. En algunos casos, el pliegue es deformable con el tacto.

60

[0045] La etapa (10) comprende ademas una fase de ensamblaje (32) del complejo de sujecion formado sobre el modulo de solapamiento, para formar el dispositivo de solapamiento y de sujecion de la preforma, lista para asegurar la estabilidad de la preforma durante su fabricacion. El complejo de sujecion esta sujeto firmemente sobre el molde de solapamiento por medios de sujecion, y medios de bridaje en el ejemplo ilustrado, asegurando su

5 estabilidad en relacion a este molde y su resistencia a las fuerzas que seran ejercidas durante la fabricacion ulterior de la preforma.

[0046] Un ejemplo de aplicacion de la fase de ensamblaje (32) del complejo de sujecion sobre un molde de solapamiento destinado a la fabricacion de la preforma esta ilustrado en la Figura 3. En este modo de realizacion,

10 una superficie de un complejo (34) de sujecion obtenido al termino de la fase (12) es colocado contra la superficie superior de un molde de solapamiento (35), es decir, la superficie de este molde (35) destinado a recibir las capas sucesivas de compuesto. El molde (35) es por ejemplo un molde metalico. En el ejemplo representado, la superficie del molde (35) tiene una forma plana, pero cualquier otra forma puede considerarse cualquier otra forma.

15 [0047] Los medios de sujecion (36) asegura la estabilidad del complejo (34) en relacion al molde. En el

ejemplo representado, estos medios de sujecion (36) comprenden unas barritas metalicas (37) que pinzan el complejo (34) contra el molde (35) sobre el conjunto de la zona del molde (35). Los medios de sujecion (36) estan listos para sujetar el complejo sobre el molde en una posicion fija durante el solapamiento de las capas de compuesto. El molde (35) y el complejo (34) as! ensamblados forman un dispositivo (39) de solapamiento y sujecion 20 de una preforma.

[0048] El procedimiento comprende una etapa de fabricacion (40) de una preforma por solapamiento, comprendiendo el solapamiento (42), es decir el deposito asistido por calentamiento, de una primera capa de compuesto en la matriz termoplastica sobre el complejo de sujecion del dispositivo (39), seguido del solapamiento

25 (44) de una o varias capas de compuesto en la matriz termoplastica por apilamiento sobre la capa anteriormente depositada.

[0049] Se llama preforma a un conjunto de capas de compuesto superpuestas, antes de su consolidacion, presentando el mismo contorno que el de la pieza terminada. Durante esta etapa de solapamiento, la primera capa

30 depositada sobre el complejo de sujecion entra en cohesion con este complejo, que asegura la estabilidad de la preforma sobre el molde de solapamiento.

[0050] La etapa de fabricacion (40) de la preforma por solapamiento esta ilustrada en la Figura 4.

35 [0051] Este solapamiento es realizado por ejemplo por medio de una maquina como una maquina de

colocacion de fibras o un maquina de capas (esta ultima maquina es comunmente llamada maquina de solapamiento). Esta maquina esta provista de una cabeza de solapamiento que comprende un rodillo de compactacion que tiene por funcion prensar el compuesto solapado sobre el molde. La maquina esta ademas provista de una fuente de calor, integrada de manera ventajosa a la cabeza de solapamiento, lista para calentar las 40 bandas de compuesto durante el solapamiento hasta a la temperatura de fusion de la resina del compuesto. Se trata por ejemplo de una antorcha de proyeccion de aire caliente o de un gas inerte, un laser, ultrasonidos, o rayos infrarrojos o microondas.

[0052] Durante la fase de solapamiento (42), una primera capa de compuesto (46) en la matriz termoplastica 45 se deposita sobre el dispositivo (39), mas precisamente sobre la superficie superior (34a) del complejo (34), es decir

la superficie opuesta a la que esta en contacto con el molde de solapamiento (35). Esta fase (42) se realiza depositando y prensando muchas bandas de compuesto adyacentes sobre la superficie superior (34a) del complejo (34) en medio de la cabeza de solapamiento de la maquina de solapamiento, de manera que cubra el conjunto o solamente una parte de esta superficie superior (34a).

50

[0053] La capa de compuesto (46) presenta inicialmente una resistencia mecanica lista para ser manipulada de una sola vez. Asl, la matriz termoplastica es solida y permanece acoplada al ensamblaje de fibras.

[0054] Cada una de estas bandas esta compuesta de un conjunto de fibras, por ejemplo de carbono, aramida 55 o cristal, impregnadas de una resina termoplastica, cuya ventaja es que es identica a la que esta impregnada al

pliegue de vidrio (20). Dicha resina termoplastica tiene por ejemplo, a la temperatura de solapamiento, una viscosidad dinamica comprendida entre los 1000 y los 3000 Pa.s.

[0055] Cada una de las bandas de compuesto es calentada durante su deposito sobre el complejo (34), hasta 60 una temperatura al menos igual a la temperatura de fusion de la resina. Este calentamiento provoca la fusion de la

resina del compuesto y la del complejo (34), que se vuelven pegajosa. Esta fusion entrana por tanto la mezcla de la resina del compuesto a la del complejo, que permite asegurar el acoplamiento de la banda asi depositada con el complejo (34). La estabilidad del compuesto en relacion al molde de solapamiento (35) esta asegurada de esta manera.

5

[0056] El calentamiento se efectua por la fuente de calor de la maquina de solapamiento.

[0057] Ninguna resina adicional se anade o interpone entre el complejo (34) y el compuesto (46) que se adhieren el uno al otro por calentamiento simple.

10

[0058] Esta fase (42) va seguida del solapamiento (44) de una o varias capas suplementarias de compuesto (48), cada uno apilada sobre la capa precedente. El solapamiento de cada una de estas capas (48) se realiza depositando, presando y calentando muchas bandas de compuesto adyacentes sobre la capa precedente, por ejemplo mediante la cabeza de solapamiento equipada de un rodillo y de una fuente de calor, de manera que cubra

15 el conjunto o solamente una parte de la capa precedente. El calentamiento provoca la fusion de la resina de la banda depositada y la de la parte de la capa precedente cubierta por la banda depositada, entranando la mezcla de estas resinas y asegurando la cohesion de la banda depositada asi con la capa precedente.

[0059] Una preforma (50), constituida del conjunto de capas depositadas asi, se obtiene al termino de la 20 etapa (40).

[0060] Esta etapa de fabrication (40) va seguida de una etapa (52) durante la que se retiran los medios de sujecion (36). Despues, durante una etapa (53), el complejo (34) y la preforma (50), siempre acopladas una a otra, son desacopladas del molde de solapamiento (35).

25

[0061] Durante una etapa de pelado (54), el complejo (34) esta ahora desacoplado de la preforma (50) por medio del pelado. En efecto, gracias a la election del tejido de fibras de vidrio del complejo (34) y principalmente su rugosidad (es decir el perfil de las asperezas de su superficie) y gracias a la eleccion de la cantidad de resina impregnada en este complejo (34) las fuerzas de cohesion residuales existentes entre el complejo (34) y la primera

30 capa de compuesto (46) depositada son inferiores a las fuerzas de cohesion internas entre las capas de compuesto (46) y (48) , por tanto el pelado entrana el desacoplamiento del complejo (34) de la capa (46) y no el desacoplamiento de las capas de compuesto (46) y (48) entre ellas.

[0062] Despues, durante una etapa de consolidation (56), ilustrada en la Figura 5, la preforma (50) se 35 consolida por el aporte de calor, principalmente en un autoclave o vacio.

[0063] Con este objeto, la preforma (50) se deposita sobre una herramienta de consolidacion (58), esta herramienta (58) puede ser el molde de solapamiento (35) o un molde de forma similar. La herramienta (58), es revestida previamente con un agente desmoldante para poder extraer facilmente el complejo de sujecion despues de

40 la consolidacion. Una interfaz desmoldante en la que una pelicula puede igualmente reemplazar al agente desmoldante. Un primer drenador (60a), destinado a absorber la resina sobrante, se intercala entre la preforma (50) y la herramienta de consolidacion (58), y de un segundo drenador (60b) se posa sobre el conjunto de la preforma (50). En funcion de la necesidad de drenaje global sobre la pieza durante la consolidacion, el drenador (60a) puede ser omitido.

45

[0064] Una vejiga de sellado (64) esta dispuesta sobre el conjunto formado por los drenadores (60a, 60b) y la preforma (50), recubriendolas por completo, y una junta (66) de masilla de sellado dispuesta entre la herramienta de consolidacion (58) y la vejiga de sellado (64) en la periferia de esta. La interfaz entre el drenador (60b) y la vejiga

[64] debe igualmente ser desmoldante. Por ejemplo, el drenador (60b) esta revestido de un agente desmoldante. Un 50 respiradero, no representado, se perfora a traves de la herramienta de consolidacion (58), y comunica con una

burbuja de vacio para permitir la puesta en vacio de este conjunto.

[0065] La consolidacion de la preforma se efectua, tras la puesta en vacio de este conjunto, por aporte de calor en un autoclave o vacio, por ejemplo a una temperatura de 390°C.

55

[0066] El procedimiento y el dispositivo segun la invention permiten de esta manera asegurar, durante el solapamiento de una preforma de compuesto, la cohesion y la resistencia necesarias a ese solapamiento entre la primera capa de compuesto y el molde utilizado. El pliegue de vidrio impregnado forma de esta manera una interfaz entre la primera capa de compuesto y el molde que no impone tensiones para la realization del solapamiento y

60 permite obtener una preforma conforme a la prevista.

[0067] Ademas, la utilizacion de un pliegue de fibras de vidrio, que es un material incombustible, permite

calentar este pliegue a alta temperatura sin alterar sus propiedades mecanicas. Contrariamente a una sola pelicula de resina, el pliegue de vidrio impregnado (34) posee una trama constituida de fibras, que le permiten no ser

5 deformado a alta temperatura ni por las fuerzas ejercidas por la cabeza de solapamiento. De esta manera, el pliegue impregnado (34) no genera ningun pliegue parasito que pudiera perturbar la estabilidad de la preforma a constituir.

[0068] Dado que las caracteristicas del pliegue de vidrio impregnado (34) no son afectadas por el calor durante el solapamiento, la unica funcion mecanica que hace falta poner a prueba es la resistencia a las fuerzas

10 generadas por la maquina de solapamiento. Por tanto no es necesario mantener el pliegue de vidrio impregnado (34) sobre el molde (35) por un dispositivo de vacio como lo seria en el caso de una pelicula termoplastica.

[0069] Ademas, el pliegue de vidrio en si mismo es neutro a nivel fisico-quimico. Es por tanto compatible con

el compuesto en la matriz termoplastica utilizada para la fabricacion de la preforma (50). Contrariamente a una

15 pelicula termoplastica que se mezcla con la pieza terminada, el pliegue de vidrio impregnado (34) tan solo modifica un poco las caracteristicas de la pieza terminada. El contenido especificado de resina del complejo (34) permite no cambiar completamente las caracteristicas fisico-quimicas de la pieza sobre el lugar en el que se ha interpuesto.

[0070] Ademas, como el pliegue de vidrio impregnado (34) queda poroso tras el solapamiento, puede ser 20 pelado de la preforma construida antes de su consolidacion (56). No interfiere de ninguna manera en las

caracteristicas de la preforma (50) una vez que el solapamiento de esta ha finalizado.

[0071] Debe comprenderse que los ejemplos de realizacion mencionados anteriormente no son limitativos.

25 [0072] Principalmente, segun un modo de realizacion alternativo, la fase (12) de formacion del complejo de

sujecion se realiza por medio de una estufa sino por medio de una presa calefactora. En este modo de realizacion, el montaje ilustrado en la Figura 2 es modificado reemplazando los medios de sellado (26) por una proteccion dispuesta sobre la pelicula de resina (24), es decir destinada a estar interpuesta entre esta pelicula de resina (24) y la tapadera de la prensa.

30

[0073] Mas generalmente, puede utilizarse cualquier otro medio de calor capaz de generar una presion sobre el pliegue de vidrio (20) y la pelicula de resina (24).

[0074] Segun otro modo de realizacion, la fase de formacion (12) del complejo (34) no se implementa, y el 35 pliegue de vidrio (20) no impregnado es ensamblado sobre el molde de solapamiento (35) durante la fase de

ensamblaje (32). Este modo de realizacion es implementado de manera ventajosa cuando la adherencia y la reologia de la resina en fusion del primer pliegue de compuesto depositado, activados por calentamiento, acoplados al grano del pliegue de vidrio (20) son suficientes para asegurar la fuerza de cohesion necesaria entre el pliegue de vidrio (20) y la primera capa (46) de compuesto depositada. Este es principalmente el caso cuando la viscosidad 40 dinamica de la resina en fusion esta comprendida entre 1000 y 3000 Pa.s, el tejido del pliegue de vidrio (20) esta comprendido entre 100 y 200 hilos de cadena por decimetro y entre 100 y 200 hilos de trama por decimetro, y el gramaje del pliegue de vidrio (20) esta comprendido entre 100 y 400 gramos por metro cuadrado. Asi, cuando las bandas de compuesto destinadas a formar la primera capa (46) son depositadas y calentadas, la resina contenida en estas bandas entra en fusion y migra al interior de las asperezas del pliegue de vidrio (20). El pliegue de vidrio ya 45 no esta parcialmente impregnado durante la fase (12) sino durante la fase (42) de solapamiento de la primera capa de compuesto.

[0075] Ademas, segun un modo de realizacion particular, el pliegue de vidrio (20) esta revestido inicialmente de un agente desmoldante, por ejemplo un polimero siliconado.

50

[0076] Segun este modo de realizacion, la etapa de pelado (54) del complejo (34) de la preforma (50) es realizado no antes sino despues de la consolidacion, quedando acoplado el complejo (34) a la preforma (50) durante la etapa de consolidacion (56).

55 [0077] Segun una variante de este modo de realizacion, ilustrado en la Figura 6, la consolidacion se realiza

directamente sobre el molde de solapamiento (35). De esta manera, la etapa de desacoplamiento del complejo (34) y de la preforma (50) en relacion al molde de solapamiento (35) se implementa no antes de la consolidacion, sino al termino de esta. El complejo (34) es utilizado ahora como materia drenante durante la etapa de consolidacion (56), y el primer drenador (60a) ya no es necesario. En funcion de la necesidad de drenaje global sobre la pieza durante la 60 consolidacion, el drenador (60b) puede ser omitido eventualmente.

[0078] Como se ha descrito anteriormente, la interfaz entre el drenador (60b) y la vejiga (64) debe ser

desmoldante. Si el drenador (60b) se omite, la interfaz entre la preforma (50) y la vejiga (64) debe ser desmoldante.

5 [0079] Al final de la etapa de consolidacion (56), el complejo (34) y la pieza consolidada, siempre acopladas

la una a la otra, son desacopladas del molde de solapamiento (35), despues de que el complejo (54) se haya desacoplado por pelado de la pieza consolidada. Este pelado es posible porque el agente desmoldante del que esta provisto el pliegue de vidrio (20) en el complejo (34).

10 [0080] Segun esta variante, el solapamiento (40) y la consolidacion (56) pueden realizarse por una unica

maquina, lista para realizar el solapamiento y a consolidar la preforma sobre un molde (35) de solapamiento, por aporte de una densidad de calor suficientemente elevada y la generation de una tasa de vaclo suficientemente debil para que la consolidacion ulterior de la preforma en un medio industrial del tipo estufa o autoclave pueda evitarse.

15 [0081] Hay que destacar que la consolidacion puede realizarse directamente sobre el molde de solapamiento

(35) aunque la fase de formation (12) del complejo (34) sea haya realizado o no, siempre que el tejido de vidrio este provisto de un agente desmoldante.

[0082] Segun otra variante, la preforma (50) se consolida sobre una herramienta de consolidacion distinta del

20 molde de solapamiento (35), por ejemplo sobre una herramienta (70) de forma complementaria a la del molde de solapamiento (35), como esta ilustrado en la figura 7. La herramienta (70), es revestida previamente con un agente desmoldante para poder extraer facilmente la pieza tras su consolidacion. Una interfaz desmoldante en la que una pellcula puede igualmente reemplazar al agente desmoldante. Segun esta variante, la superficie superior de la preforma (50), es decir su superficie opuesta al complejo (34) esta situada directamente contra la herramienta de 25 consolidacion (70). La vejiga de sellado (64) esta dispuesta sobre la superficie del complejo (34) opuesta a la preforma del conjunto, y la junta de masilla de sellado (66) esta dispuesta entre la herramienta de consolidacion (70) y la vejiga de sellado (64) alrededor de la periferia de esta. En esta variante, el uso de un drenador suplementario no es necesario, el complejo (34) hace el oficio de drenar por medio de las asperezas del tejido de vidrio.

30 [0083] Segun los modos de realization alternativos, las barritas metalicas (37) descritas en referencia a la

Figura 3 son reemplazadas por otros medios de sujecion listos para asegurar la resistencia mecanica del complejo (34) sobre el molde de solapamiento (35).

[0084] De esta manera, segun una variante, el complejo (34) es pinzado entre el molde de solapamiento (35) 35 y las barritas metalicas estando la fuerza de presion asegurada por imanes integrados en el molde de solapamiento.

[0085] Segun otra variante, el complejo se aplica y se sujeta sobre el molde de solapamiento (35) por uno o varios sistemas tensores en sus bordes, por ejemplo tensores de carraca.

40 [0086] Alternativamente, si el complejo (34) no es muy poroso, puede ser tensado y sujetado sobre el molde

de solapamiento (35) por un sistema de puesta en vaclo y una junta de masilla de sellado.

[0087] Segun otra variante, el complejo es sujetado sobre la herramienta por medio de un adhesivo como la cola o una cinta adhesiva de doble cara, interpuesto ente el molde de solapamiento (35) y el complejo (34), sobre

45 toda o parte de la superficie del complejo (34), o sobre toda o parte de la periferia del complejo (34).

[0088] Ademas, segun un modo de realizacion particular, el pliegue de vidrio (20) no es un tejido de fibras de vidrio, es decir, constituido por fibras de vidrio entrecruzadas, sino una capa de fibras de vidrio, constituida por fibras de vidrio unidireccionales. Alternativamente, el pliegue de vidrio (20) esta constituido de un no tejido o estera de fibra

50 de vidrio discontinuas orientadas de manera aleatoria. La utilization de una capa o estera permite principalmente adaptar el pliegue de vidrio (20) a un molde de forma particular y obtener un gramaje y una tasa de porosidad particulares, apropiadas para estas aplicaciones. Es necesario conservar siempre las caracterlsticas de resistencia mecanica suficientes.

55 [0089] Ademas, las fibras de vidrio del pliegue (20) pueden ser reemplazadas por fibras de ceramica de

naturaleza diferente, por ejemplo fibras de silicio.

[0090] Segun otro modo de realizacion, el complejo de sujecion (34) esta formado a partir de varios trozos de

pliegue de vidrio, cubriendo cada uno una portion del molde (35) de solapamiento y recubriendose las porciones de 60 superposition o de borde a borde. Dicho modo de realizacion es implementado por ejemplo cuando la superficie del

molde (35) es compleja y no puede ser recubierta por un unico pliegue, o cuando la superficie del molde (35) a recubrir es superior a la talla maxima del pliegue de vidrio donde se ha dispuesto para reemplazar la funcion de una interfaz con el primer pliegue de compuesto.

5 [0091] Como se ha descrito anteriormente, los trozos de pliegues de vidrio son pelados un a uno de la

preforma, antes o despues de la consolidation segun esten cubiertos o no de un agente desmoldante.

[0092] Ademas, el procedimiento y el dispositivo segun la invention puede igualmente ser implementados para el solapamiento de compuestos de fibras secas. Estos compuestos estan hechos de fibras ligeramente

10 revestidas de un agente de sujecion termoplastico o aglutinante termoplastico. Durante el solapamiento, el calentamiento de las bandas depositados entrana la fusion del aglutinante termoplastico cuando se calienta, lo que permita crear una cohesion entre las diferentes capas. En este modo de realization, la resina del compuesto en la matriz termoplastica es reemplazada por el agente de enlazamiento termoplastico y la resina de impregnation del pliegue de vidrio es reemplazada por este mismo agente de enlazamiento o cualquier otra resina compatible con la 15 preforma que queremos construir.

[0093] Estas preformas de fibras secas pueden transformase posteriormente por inyeccion, por RTM ("Resin Transfer Molding", es decir, moldeo por transferencia de resina) o infusion de resina, con el fin de constituir piezas compuestas completas,

20

[0094] Ademas las caracterlsticas tecnicas de los modos de realizacion y las variantes mencionadas anteriormente pueden combinarse entre ellas.

[0095] Segun una variante, los medios de sujecion no son medios de bridaje, sino que son por ejemplo 25 medios de sujecion por pegado.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricacion de una pieza de material compuesto, comprendiendo al menos una primera capa de un material compuesto (46) impregnado de un primer componente termoplastico, sobre un molde

5 (35) que comprende una superficie de fabricacion de la mencionada primera capa de material compuesto (46), caracterizada porque comprende:

- el deposito (32), contra dicha superficie de formacion, de una capa de fibras de ceramica (20, 34), lista para adherirse a la mencionada primera capa de material compuesto (46) durante un solapamiento de la mencionada

10 primera capa de material compuesto (46) sobre la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34),

- la sujecion de la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) por medios de sujecion (36),

- el solapamiento (42) sobre la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) de la mencionada primera capa de material compuesto (46), y

- el desacoplamiento (53) de la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) de la mencionada primera capa de 15 material compuesto (46), posteriormente a la mencionada etapa de solapamiento (42).
2. Procedimiento segun la reivindicacionl, caracterizado porque la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) es impregnada de un segundo componente termoplastico, la etapa de solapamiento consta de la puesta en contacto del mencionado segundo componente termoplastico.

20
3. Procedimiento segun la reivindicacion 2, caracterizado porque los mencionados primer y segundo componentes termoplasticos son de la misma naturaleza qulmica.
4. Procedimiento segun cualquiera de una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque 25 comprende una fase de impregnacion (12) de la mencionada capa de fibras de ceramica (34) por el mencionado

segundo componente termoplastico, realizado antes del deposito de la mencionada capa de fibras de ceramica (34) contra la mencionada superficie de formacion.
5. Procedimiento segun la reivindicacion 4, caracterizado porque la mencionada etapa de impregnacion 30 (12) comprende el deposito de un pliegue de fibras de ceramica (20) sobre una herramienta (22), el deposito sobre

el mencionado pliegue de fibras de ceramica (20) de una pellcula (24) del mencionado segundo componente termoplastico y el calentamiento en vaclo o el calentamiento en sobrepresion del mencionado pliegue de fibras de ceramica (20) y de la mencionada pellcula.

35 6. Procedimiento segun la reivindicacion 5, caracterizado porque la mencionada pellcula (24) del

mencionado segundo componente termoplastico presenta un espesor inferior a 200 micras, principalmente comprendido entre 5 y 100 micras.
7. Procedimiento segun la reivindicacion 3, caracterizado porque comprende una fase de adhesion de

40 la mencionada capa de fibras de ceramica (34) con la mencionada primera capa de material compuesto, realizado durante el solapamiento de la mencionada primera capa de material compuesto (46), por fusion y mezcla del primer componente termoplastico de la mencionada primera capa de material compuesto (46) con el segundo componente termoplastico impregnando la mencionada capa de fibras de ceramica (34).

45 8. Procedimiento segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la capa de fibras de ceramica (20)

esta constituida por un pliegue de fibras de ceramica no impregnado.
9. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende ademas el solapamiento (44) de al menos una segunda capa de material compuesto (48) sobre la mencionada

50 primera capa (46).
10. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende ademas una etapa de consolidacion (56) de la mencionada pieza de material compuesto por calentamiento.

55 11. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la

mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) comprende un agente desmoldante.
12. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la

mencionada etapa de desacoplamiento (53) se implementa despues de la mencionada etapa de consolidacion (56).
13. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la

mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) se forma a partir de al menos dos trozos de pliegue de ceramica cubriendo cada una de las porciones de molde (35) y recubriendose sobre las porciones de superposicion o de borde a borde.

5
14. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el

mencionado primer componente termoplastico es un agente de sujecion de compuesto de fibras secas.
15. Procedimiento segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la

10 mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) presenta una rugosidad superior a 5 micras, principalmente

comprendido entre 10 y 100 micras.
16. Dispositivo (39) de fabrication de una pieza de material compuesto que comprende al menos una primera capa (46) de material compuesto impregnado de un primer componente termoplastico, comprendiendo el

15 mencionado dispositivo un molde (35) que comprende a su vez una superficie de formation de la mencionada capa de material compuesto, y estando caracterizado porque comprende ademas:

-una capa de fibras de ceramica (20, 34), dispuesta contra la mencionada superficie de formacion, lista para adherirse a la mencionada primera capa de material compuesto (46) durante un solapamiento de la mencionada 20 primera capa de material compuesto (46) sobre la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34),

-los medios de sujecion (36) de la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) contra la mencionada superficie de formacion, y

-los medios de sujecion de la mencionada primera capa de material compuesto (46) sobre la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34).

25
17. Dispositivo (39) segun la revindication 16, caracterizado porque la mencionada capa de fibras de ceramica (20, 34) esta impregnada de un segundo componente termoplastico.
18. Dispositivo (39) segun la reivindicaciones 16 o 17, caracterizado porque la mencionada capa de 30 fibras de ceramica (20) esta lista para adherirse con el primer componente termoplastico de la mencionada capa de

material compuesto (46) durante un solapamiento de la mencionada capa de material compuesto (46).
19. Dispositivo (39) segun cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, caracterizado porque la mencionada capa de fibras de ceramica (34) comprende un agente desmoldante.

35