MX2011006986A - Preforma tridimensional cuasi- isotropica ymetodo de elaboracion de la misma. - Google Patents

Abstract

Una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica (100) incluye tiras de tela individuales o elementos tejidos (10), los cuales luego se trenzan conjuntamente para formar una estructura tejida tridimensional cuasi-isotrópica con un arreglo de endurecedores fuera del eje íntegramente tejidos. El elemento tejido (10) puede ser una tira de tela que se ha construido con endurecedores transversales integrales (16) colocados periódicamente a lo largo de su longitud. El elemento tejido (10) puede incluir tres secciones de capa delgada y tres endurecedores transversales. Puede haber cualquier variedad de secciones de capa delgada y endurecedores. Más secciones permiten elaborar paneles más grandes (es decir caldas más hexagonales). Estos elementos tejidos se pueden trenzar en un patrón que orienta el eje longitudinal de los elementos tejidos (10) en las direcciones de 0°, +60° y -60°. Los endurecedores transversales (16) se pliegan planos contra la capa delgada mientras que los elementos tejidos (10) están siendo trenzados, y luego se pliegan en su posición después de que el elemento tejido (10) se trenza en su lugar. Un compuesto reforzado con fibra puede comprender esta preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica (100).

Description

PREFORMA TRIDIMENSIONAL CUASI-ISOTRÓPICA Y MÉTODO DE ELABORACIÓN DE LA MISMA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere en general a preformas tejidas y particularmente se refiere a preformas trenzadas que tienen tiras tejidas de material utilizado en los materiales compuestos reforzados, los cuales se pueden trenzar en plano y plegar en su conformación final, la conformación final que tiene un refuerzo en dos o más direcciones .

INCORPORACIÓN A MANERA DE REFERENCIA Todas las patentes, solicitudes de patente, documentos, referencias, instrucciones del fabricante, descripciones, especificaciones del producto, y hojas del producto para cualquier producto mencionado en este documento se incorporan por este medio a manera de referencia, y se pueden emplear en la práctica de la invención.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Ahora es difundido el uso de materiales compuestos reforzados para producir componentes estructurales, particularmente en aplicaciones donde sus características deseables se buscan por ser ligeras en peso, fuertes, duraderas, térmicamente resistentes, de autosoporte y adaptables para ser formadas y conformadas. Estos componentes se utilizan, por ejemplo, en aplicaciones aeronáuticas, aeroespaciales, satelitales, recreacionales (como en botes y autos de carreras) y otras aplicaciones.

Típicamente estos componentes consisten de materiales de refuerzo incrustados en materiales de matriz. El componente de refuerzo se puede hacer de materiales tales como vidrio, carbono, cerámica, aramida, polietileno, y/u otros materiales que exhiban propiedades físicas, térmicas, químicas deseadas y/u otras, la principal entre las cuales es mayor resistencia contra el fallo en la tensión. A través del uso de estos materiales de refuerzo, el cual se vuelve finalmente un elemento constituyente del componente terminado, las características deseadas de los materiales de refuerzo, tal como resistencia muy alta, se imparten al componente compuesto terminado. Los materiales de refuerzo constituyentes típicamente, se pueden tejer, urdir o de otra manera orientar en configuraciones y conformaciones deseadas para preformas de refuerzo. Se pone usualmente atención particular para asegurar la utilización óptima de las propiedades por lo cual se han seleccionado los materiales de refuerzo constituyentes. Usualmente estas preformas de refuerzos se combinan con el material de matriz para formar componentes terminados deseados o para producir materias primas de trabajo para la producción final de los componentes terminados .

Después de que se ha construido la preforma de refuerzo deseada, el material de matriz se puede introducir a y en la preforma, para que típicamente la preforma de refuerzo se incruste en el material de matriz y el material de matriz rellena las áreas intersticiales entre los elementos constituyentes de la preforma de refuerzo. El material de matriz puede ser cualquiera de una amplia variedad de materiales, tales como epoxi, poliéster, éster vinílico, cerámica, carbono y/u otros materiales, los cuales también exhiben propiedades físicas, térmicas, químicas deseadas y/u otras. Los materiales seleccionados para el uso como la matriz pueden o no ser los mismos como aquella de la preforma de refuerzo y pueden o no tener propiedades físicas, químicas, térmicas comparables u otras. Típicamente, sin embargo, no serán de los mismos materiales o tendrán propiedades físicas, químicas, térmicas comparables u otras, puesto que un objetivo usual buscado en la utilización de compuestos en primer lugar es lograr una combinación de características en el producto terminado que no sea alcanzable a través del uso de un material constituyente solo. De esta manera combinada, la preforma de refuerzo y el material de matriz luego se pueden curar y estabilizar en la misma operación mediante termoendurecimiento y otros métodos conocidos, y luego ser sometidos a otras operaciones hacia la producción del componente deseado. Es significativo observar en este punto que después de ser curadas de esta manera, las masas después solidificadas del material de matriz se adhieren normalmente muy fuerte al material de refuerzo (por ejemplo, la preforma de refuerzo) . Como resultado, la tensión en el componente terminado, particularmente por la via de su material de matriz que actúa como un adhesivo entre las fibras, se puede transferir efectivamente a y llevar por el material constituyente de la preforma de refuerzo.

De manera frecuente, es deseado producir componentes en configuraciones que son distintas de las conformaciones geométricas simples como (per se) placas, láminas, sólidos rectangulares o cuadrados, etcétera. Una forma para hacer esto es combinar estas conformaciones geométricas básicas en las formas más complejas deseadas. Una combinación típica se hace al unir preformas de refuerzo hechas como se describe anteriormente en un ángulo (típicamente un ángulo recto) con respecto el uno al otro. Los propósitos usuales para estos arreglos angulares de preformas de refuerzo unidas es crear una conformación deseadas para formar una preforma de refuerzo que incluya una o más de paredes de extremo o intersecciones "T" por ejemplo, o para reforzar la combinación resultante de las preformas de refuerzo y la estructura compuesta que se produce contra la deflexión o falla en la que se expone a fuerzas exteriores, tales como presión o tensión. En cualquier caso, una consideración relacionada es hacer cada unión entre los componentes constituyentes tan fuerte como sea posible. Dada la resistencia muy alta deseada de los constituyentes de la preforma de refuerzo per se, la debilidad de la unión se vuelve, de manera efectiva, un "eslabón débil" en una "cadena" estructural.

Un ejemplo de una configuración en intersección se expone en la Patente de E.U.A. No. 6,103,337, la descripción de la cual se incorpora en este documento a manera de referencia. Esta referencia expone un medio efectivo de unión junto con dos placas de refuerzo en una forma T.

Se han hecho varias otras propuestas en el pasado para elaborar tales uniones. Se ha propuesto formar y curar un elemento de panel y un elemento endurecedor angulado separados entre si, con el último que tiene una sola superficie de contacto de panel o que se bifurca en un extremo para formar dos superficies de contacto de panel o planas, divergentes. Los dos componentes luego se juntan al unir adhesivamente la(s) superficie (s) de contacto de panel del elemento endurecedor a una superficie de contacto del otro componente utilizando un adhesivo termoendurecible u otro material adhesivo. Sin embargo, cuando se aplica tensión al panel curado o la capa delgada de la estructura compuesta, las cargas en valores inaceptablemente bajos dan por resultado fuerzas (de desprendimiento) las cuales separan el elemento endurecedor del panel en su interface puesto que la resistencia efectiva de la unión es aquella del material de matriz y no del adhesivo.

El uso de pernos de metal o remaches en la interface de estos componentes es inaceptable debido a que estas adiciones destruyen por lo menos parcialmente y debilitan la integridad de las estructuras compuestas mismas, agregan peso, e introducen diferencias en el coeficiente de la expansión térmica como entre estos elementos y el material circundante.

Se han basado otros procedimientos para resolver este problema en el concepto de introducir fibras de alta resistencia a través del área de la unión a través del uso de tales métodos como cocido de uno de los componentes al otro y dependen de la hebra de cocido para introducir estas fibras de refuerzo dentro y a través del sitio de unión. Un procedimiento tal se muestra en la patente de E.U.A. No. 4,331,495 y su contraparte divisional, Patente de E.U.A. No. 4,256,790. Estas patentes dan a conocer uniones que se han hecho entre un primer y segundo panel compuesto hecho de capas de fibras adhesivamente unidas. El primer panel se bifurca en un extremo para formar dos superficies de contacto de panel co-planas, divergentes en la forma de la técnica previa, que se han unido al segundo panel por costuras de hebra compuesta flexible no curada a través de ambos paneles. Los paneles y la hebra luego se han "co-curado" es decir, curado simultáneamente. Otro método para mejorar la resistencia de unión se expone en la patente de E.U.A. No. 5,429,853. Sin embargo, este método es similar a los métodos previamente descritos debido a que los elementos distintos separadamente construidos se unen conjuntamente por la costura de un tercer hilo o fibra entre las dos. Sin considerar que procedimiento se utiliza, la estructura resultante tendrá uniones relativamente débiles en las interfaces entre las piezas individuales, y se requerirá trabajo de contacto sustancial para cortar e intercalar las capas individuales.

Aunque la técnica previa ha buscado mejorar en la integridad estructuras del compuesto reforzado y ha logrado éxito, particularmente en el caso de la Patente de E.U.A. No. 6,103,337, existe un deseo para mejorar el mismo o tratar el problema a través de un procedimiento diferente del uso de adhesivos o acoplamiento mecánico. En este sentido, un procedimiento podría ser al crear una estructura tridimensional ("3D") tejida mediante máquinas especializadas. Sin embargo, el gasto implicado es considerable y raramente es deseable tener una máquina de tejido dirigida para crear una sola estructura. A pesar de este hecho, las preformas 3D que se pueden procesar en componentes compuestos reforzados de fibra son deseables debido a que proporcionan una resistencia incrementada relativa con los compuestos laminados bidimensionales convencionales. Estas preformas son particularmente útiles en aplicaciones que requieren que el compuesto lleve cargas fuera del plano. Sin embargo, las preformas de la técnica previa planteadas anteriormente se han limitado en su capacidad de soportar altas cargas fuera del plano, para ser tejidas en un proceso de tejido automatizado, y para mejorar el espesor variante de las porciones de la preforma.

Otro procedimiento seria tejer una estructura bidimensional ("2D") y plegarla en una conformación 3D para que el panel se endurezca integramente, es decir los hilos se inter-tejen continuamente entre la base plana o la porción del panel y el endurecedor. Un ejemplo de una estructura tejida 2D que se pliega en la conformación 3D se da a conocer en la Patente de E.U.A. No. 6,874,543, el contenido completo de la cual se incorpora en este documento a manera de referencia. Las preformas de fibra con conformaciones estructurales especificas, tal como por ejemplo, "T", "I", "H" o secciones transversales "Pi", se pueden urdir en un telar de lanzadera convencional, y varias patentes existentes describen el método para tejer esas estructuras (Patente de E.U.A. No. 6,446,675 y Patente de E.U.A. No. 6,712,099, por ejemplo) . Otro procedimiento para construir paneles endurecidos se expone en la Patente de E.U.A. No. 6,019,138, el contenido completo de la cual se incorpora en este documento a manera de referencia, la cual da a conocer un método para elaborar paneles endurecidos con endurecedores de refuerzo en tanto las direcciones de urdimbre como de relleno. Como se da a conocer, este método logra el refuerzo en dos direcciones a través del sobre-tejido, o simplemente tejer altos puntos en la porción de panel de la preforma. En toda la técnica previa, sin embargo se han construidos preformas para que los endurecedores tengan una orientación ya sea de 0 grados o +/-90 grados.

COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Por consiguiente, existe una necesidad por una preforma integramente tejida que proporciona refuerzo en dos o más direcciones que se pueda tejer en un proceso utilizando un telar convencional sin ningunas modificaciones especiales. Específicamente, existe una necesidad por una preforma íntegramente tejida con endurecedores fuera del eje donde los endurecedores están orientados en una dirección o ángulo diferente a 0 y 90 grados, o los endurecedores fuera del eje se forman en combinación con endurecedores que están orientados en la dirección de 0 y 90 grados.

La presente invención elimina las uniones débiles planteadas en las estructuras de la técnica previa al tejer integramente la capa delgada y los endurecedores de modo que existe una fibra continua a través de por lo menos algunas interfaces .

La invención, de acuerdo con una modalidad ejemplar, es una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica que comprende una pluralidad de elementos tejidos trenzados entre si. Los elementos tejidos comprenden uno o más endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano del elemento tejido. Los endurecedores integramente tejidos en los elementos tejidos juntos formas endurecedores cuasi-isotrópicos fuera del eje o hexagonales en la preforma tejida.

Otra modalidad ejemplar es un compuesto reforzado con fibra que comprende una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica que incluye una pluralidad de elementos tejidos trenzados entre si. Los elementos tejidos comprenden uno o más endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano del elemento tejido. Los endurecedores integramente tejidos en los elementos tejidos forman juntos endurecedores fuera del eje cuasi-isotrópicos o hexagonales en la preforma tejida. El compuesto se puede formar al impregnar y al curar la preforma tejida en un material de matriz.

Todavía otra modalidad ejemplar es un método para formar una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica . El método comprende las etapas de trenzar una pluralidad de elementos tejidos entre si. Los elementos tejidos comprenden uno o más endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano del elemento tejido. Los endurecedores integramente tejidos en los elementos tejidos forman juntos endurecedores fuera del eje cuasi-isotrópicos o hexagonales en la preforma tejida. Los endurecedores integramente tejidos se pueden formar al plegar una porción del elemento tejido en una forma de bucle, y al coser una porción de fondo del bucle a la base del elemento tejido. Los elementos tejidos pueden ser telas tejidas de múltiples capas, y los endurecedores integramente tejidos se pueden formar al cortar y al plegar una porción de una capa superior en la tela tejida de múltiples capas.

De acuerdo con todavía otra modalidad ejemplar, los elementos tejidos se pueden formar al tejer una pluralidad de hilos de urdimbre con una pluralidad de hilos de trama hasta una primera longitud predeterminada del elemento tejido, continuando tejiendo una capa superior del elemento tejido, y permitiendo que una capa de fondo flote para una segunda longitud predeterminada del elemento tejido, reanudando el mecanismo de recogida de tejido para la capa de fondo después de que se teje la segunda longitud predeterminada, formando en consecuencia un bucle integral o pared en el elemento tejido, y continuando tejiendo la capa superior y de fondo con untamente .

Todavía otra modalidad ejemplar de la invención es un método para formar un compuesto reforzado con fibra, que comprende las etapas de formar una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica al trenzar una pluralidad de elementos tejidos entre sí, en donde uno o más de los elementos tejidos comprende uno o más endurecedores íntegramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano del elemento tejido, y al impregnar la preforma tejida en un material de matriz.

El presente método se puede utilizar para tejer preformas con espesores variables o endurecedores de altura variable que pueden ser paralelos o angulados entre sí. La preforma se puede tejer utilizando cualquier patrón conveniente para la fibra de urdimbre, es decir, capa a capa, a través del espesor del bloqueo en ángulo, ortogonal, etcétera. Mientras que la fibra de carbono es preferida, la invención es aplicable a prácticamente cualquier otro tipo de fibra.

Las aplicaciones potenciales para la preforma tejida de la invención incluyen cualquier aplicación estructural que utilice capas delgadas endurecidas, tales como paneles endurecidos en alas de avión, fuselaje o estructuras de cola de avión; y en aplicaciones donde es deseable una celda hexagonal.

Los diversos aspectos de la novedad que caracterizan la invención se indican en particularmente las reivindicaciones adjuntas y forman una parte de esta descripción. Para un mejor entendimiento de la invención, sus ventajas de operación y objetos específicos logrados mediante sus usos, se hace referencia al tema descriptivo acompañante en el cual las modalidades preferidas, pero no limitantes de la invención se ilustran y los dibuja i acompañantes en los c- ~s los componentes i ^resp n^-.^ntes s - identificados por s v ferencia. ¿nos "que comprende" y "compre, i en esta c.2s ripción pueden significar "que incluye" a "incluye" o 1 -~ tonificado comúnmente dado al ino "que comprende'' e a ley de Patente ; E.U.A. Los Ta nos "que consiste s^. talmente de" "> "consiste esencialmente de" si s; utilizan en .' rai .caciones tienen el significado atr bui a - a ley de patente de E.U.A. Otros as¡ . e 2 describen en o son obvios de (y dentr. del ámbito de la inción) a la siguiente descripción.

BREVE DL.

Las figuras acoiv-c...antes, ±a¿ cua se incluyen para proporcionar un entendimiento adicional de .a invención, se incorporan y constituyen una parte de esta especificación. Las figuras presentadas en este documento ilustran diferentes modalidades de la invención y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la invención. En las figuras: La FIGURA 1 es un elemento tejido con endurecedores transversales integrales, de acuerdo con un aspecto de la invención; la FIGURA 2 es una vista esquemática de una unidad de repetición con endurecedores fuera del eje, de acuerdo con un aspecto de la invención; la FIGURA 3(a) muestra dimensiones ejemplares de un elemento tejido antes de ser plegado de acuerdo con un aspecto de la invención; la FIGURA 3(b) es una vista esquemática de un elemento tejido con bucles cocidos, de acuerdo con un aspecto de la invención; la FIGURA 4(a) es una vista esquemática de un elemento tejido de dos capas, de acuerdo con un aspecto de la invención; la FIGURA 4 (b) es una vista esquemática de un elemento tejido con endurecedores rectos, de acuerdo con un aspecto de la invención; y las FIGURAS 5 (a) -5(d) son etapas indicadas en la formación de un elemento tejido de una preforma tejida, de acuerdo con un aspecto de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS Volviendo ahora a las figuras, la FIGURA 2 es una vista esquemática de una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica 100 formada de acuerdo con los métodos de la presente invención. La preforma 100 incluye tiras de tela individuales o elementos tejidos 10, los cuales lueqo se trenzan conjuntamente para formar una estructura tejida tridimensional cuasi-isotrópica con un arreglo de endurecedores fuera del eje integramente tejidos. Una vista esquemática de un elemento tejido 10 se muestra en la FIGURA 1. Como se muestra, el elemento tejido 10 puede ser una tira de tela que se ha construido con endurecedores transversales integrales 16 colocados periódicamente a lo largo de su longitud. El elemento tejido 10 puede incluir tres secciones de capa delgada y tres endurecedores transversales. El elemento tejido 10 mostrado en la FIGURA 1 incluye una sección adicional de capa delgada simplemente para mostrar como la unidad básica se puede repetir. Puede haber cualquier número de secciones de capa delgada y endurecedor. Más secciones permitirán elaborar paneles más grandes (es decir celdas más hexagonales) .

Estos elementos tejidos se pueden trenzar en un patrón que orienta el eje longitudinal de los elementos tejidos 10 en las direcciones de 0o, +60°, y -60°, como se muestra en la FIGURA 2. Los endurecedores transversales 16 se pliegan planos contra la capa delgada mientras que los elementos tejidos 10 están siendo trenzados, y luego se pliegan en posición después de que el elemento tejido 10 se trenza en su lugar. Se va a observar que lo que se muestra en la FIGURA 2 es solo una porción de repetición de la estructura final. Esta celda de repetición se puede utilizar para construir una estructura arbitrariamente grande, que se limita solamente por las longitudes de las tiras utilizadas.

Como se ilustra en la FIGURA 2, los endurecedores transversales 16 en los elementos tejidos 10 forman una serie de celdas hexagonales. Como se puede observar, los endurecedores transversales 16 son parte integral de la capa delgada pero no se conectan entre si en las esquinas. Los endurecedores 16 conectados a los elementos tejidos 10 que no están en la parte superior de una celda sobresalen a través de los espacios dejados abiertos por los elementos tejidos 10 que están encima de la misma.

La capa delgada dentro de cada celda puede ser un material laminado que consiste de tres o más capas. Una característica fundamental de un material laminado con cantidades iguales de refuerzo en las direcciones de 0°, +60°, y -60° es que pueden poseer propiedades endurecedoras cuasi-isotrópicas en el plano del material laminado, es decir, el endurecimiento efectivo puede ser uniforme en todas las direcciones.

Las dimensiones de los elementos tejidos se pueden controlar por ejemplo, el ancho del elemento tejido (a) debe ser igual a la longitud de los planos en la celda hexagonal y el espaciamiento 25 entre los endurecedores deben ser iguales a 2 un Cos(30°). Estas dimensiones se muestran en la FIGURA 3(a), por ejemplo. Los elementos tejidos 10 se pueden fabricar utilizando uno de los pocos métodos ejemplares dados a conocer en la presente invención.

De acuerdo con una modalidad ejemplar, los elementos tejidos 10 se pueden formar al coser periódicamente "bucles" 20 en un elemento tejido o tela que tiene la anchura apropiada, como se muestra en la FIGURA 3(b). Cualquiera de los métodos conocidos de cosido se puede utilizar en las costuras de introducción 30 para coser una porción de botón de los bucles 20 a la base del elemento tejido 10.

De acuerdo con una modalidad ejemplar, los elementos tejidos 10 se pueden fabricar el tejer una tela de dos capas en la cual las capas 12, 14 intercambias posiciones en intervalos uniformes a lo largo de la longitud de la tela. La capa superior 12 se puede cortar en una ubicación deseada 28 y plegar relativa con la capa de fondo 14 para producir los endurecedores transversales. Este método se ilustra en las FIGURAS 4(a) y 4(b), por ejemplo.

De acuerdo con una modalidad ejemplar, los elementos tejidos 10 se pueden fabricar al utilizar un telar que tiene mec nismos de golpe y recogida programables por ejemplo, telares que tienen mecanismos de golpe y recogida servocontrolados . El método incluye cuatro etapas, por ejemplo, como se muestra en las FIGURAS 5(a) a la 5(d).

En la primera etapa, dos capas de tela se tejen conjuntamente utilizando un incremento de recogida uniforme, y de golpe a la misma posición después de que se inserta cada pico. Esta posición de golpe se puede referir como la posición de referencia. En esta posición, la caída normal de la tela tejida se muestra en la FIGURA 5(a) . Como puede ser evidente para una persona de experiencia en la técnica, el peine mueve normalmente cada fibra de urdimbre 22 a esta ubicación conforme se teje con las fibras de urdimbre 32, 34, 36, 38 y la tela se mueve hacia adelante gradualmente (hacia la izquierda en la Figura 5a) . Se muestran cuatro fibras de urdimbre, meramente como un ejemplo, como es requerido para fijar todas las fibras de urdimbre 22 (picos) en su lugar, ya que se pueden utilizar cualquier variedad de urdimbres para este propósito. Las fibras de urdimbre 32, 34 se tejen en un diente mientras que las fibras de urdimbre 36, 38 se tejen en el siguiente diente. Este patrón se puede repetir a través del ancho del telar.

Después de que se teje una longitud deseada de tela, la capa superior que incluye las fibras de urdimbre 32, 36 continúa tejiendo, pero la capa de fondo que incluye las fibras de urdimbre 34, 38 se deja flotar. Durante esta etapa, el mecanismo de recogida se apaga y el golpe se disminuye uniformemente después de cada pico 24. La longitud de golpe se disminuye por la misma cantidad en que la recogida está siendo avanzada en la primera etapa, de modo que el pico 24 que se espacia en la capa superior permanece uniforme. El movimiento del peine es programable, por lo tanto, el viaje se puede acortar de manera incrementada cuando los picos 24 se insertan la tela no se mueve. Los urdimbres 34, 38 no se tejen durante esta porción del proceso, pero los urdimbres 32, 36 aún se fijan en todos los picos 24.

En la siguiente etapa, el mecanismo de recogida se enciende, y ambas capas reanudan el tejido, y el golpe regresa a la posición de referencia. Se dice que el movimiento normal del peine se reanuda después de que se insertar el pico 26. El pico 26 en esta etapa hace que la capa superior tejida se forma en un "bucle" en la tela que será el endurecedor transversal integral o la pierna recta de la tela o elemento tejido. Estos bucles se pueden repetir a lo largo de la longitud completa de la tela como se desee. Como se puede observar en la FIGURA 5(d), la capa tejida con los picos 24 forma el "bucle" sobre la superficie superior de la tela. El tejido normal se reanuda después de que el bucle se forma, lo cual fija al bucle en su lugar.

Una vez que se forman los elementos tejidos individuales 10, la preforma tejida 100 se puede construir como se plantea en la primera modalidad. El presente método se puede utilizar para tejer preformas con endurecedores de espesor variable o altura variable que pueden ser paralelos o angulados entre si. La preforma se puede tejer utilizando cualquier patrón conveniente para la fibra de urdimbre, es decir, de capa a capa a través del entrelazado de ángulo de espesor, ortogonal, etcétera. Aunque se prefiere la fibra de carbono, la invención es aplicable a prácticamente cualquier otro tipo de fibra por ejemplo, carbono, nylon, rayón, fibra de vidrio, algodón, cerámica, aramida, poliéster, e hilos o fibras de metal.

De acuerdo con una modalidad ejemplar de la invención, la preforma tejida 100 se puede utilizar en la formación de compuestos reforzados con fibra donde la preforma tejida se impregna y se cura en un material de matriz, por ejemplo, una resina. La resina puede ser cualquiera de epoxi, bis aleimida, poliéster, éster vinilico, cerámica y carbono. El compuesto se puede formar a partir de cualquier proceso, tal como por ejemplo, moldeo por transferencia de resina y filtración de vapor químico.

Las aplicaciones potenciales para la preforma tejida de la invención incluyen cualquier aplicación estructural que utilice capas delgadas cocidas, tales como paneles cocidos en alas de avión, fuselaje, o estructuras de cola de avión; y en aplicaciones donde es deseable una celda hexagonal .

Aunque las modalidades preferidas de la presente invención y las modificaciones de la misma se han descrito con detalle en este documento, se va a entender que esta invención no se limita a esta modalidad precisa y modificaciones, y que se pueden efectuar otras modificaciones y variaciones por una persona experta en la técnica sin apartarse del espíritu y alcance de la invención como se define por las reivindicaciones adjuntas.

Claims (28)

REIVINDICACIONES

1. Una preforraa tridimensional cuasi-isotrópica , caracterizada porque comprende: una pluralidad de elementos tejidos trenzados entre si, en donde uno o más de los elementos tejidos comprende uno o más de endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano de los elementos tejidos.

2. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque uno o más endurecedores integramente tejidos en los elementos tejidos forman conjuntamente endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma.

3. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque uno o más endurecedores integramente tejidos en uno o más elementos tejidos se forman al plegar una porción de los elementos tej idos .

4. La preforma de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque una porción de fondo del bucle se cose a la base de los elementos tejidos.

5. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de elementos tejidos son telas tejidas de múltiples capas.

6. La preforma de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque uno o más endurecedores íntegramente tejidos en uno o más elementos tejidos se forman al cortar y al plegar una porción de una capa superior en la tela tejida de múltiples capas.

7. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque uno o más endurecedores íntegramente tejidos en uno o más elementos tejidos se forman sobre el telar.

8. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque un patrón de fibra de urdimbre en la pluralidad de elementos tejidos es un patrón seleccionado del grupo que consiste de capa a capa, ortogonal, y entrelazado en ángulo.

9. La preforma de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la pluralidad de elementos tejidos se forman al ínter-tejer una pluralidad de hilos o fibras de urdimbre y trama, los hilos o fibras de urdimbre y trama se seleccionan del grupo que consiste de carbono, nylon, rayón, fibra de vidrio, algodón, cerámica, aramida, poliéster e hilos o fibras de metal.

10. La preforma de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque los endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma tejida se forman en una orientación de 0 grados, y +/- 60.

11. Un compuesto reforzado con fibra que comprende una preforma tridimensional cuasi-isotrópica, caracterizado porque comprende: una pluralidad de elementos tejidos trenzados entre si, en donde uno o más de los elementos tejidos comprende uno o más endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano de los elementos tejidos.

12. El compuesto de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque uno o más endurecedores integramente tejidos en los elementos tejidos forman conjuntamente endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma.

13. El compuesto de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la pluralidad de elementos tejidos se forman al intertejer una pluralidad de hilos o fibras de urdimbre y trama, los hilos o fibras de urdimbre y trama se seleccionan del grupo que consiste de carbono, nylon rayón, fibra de vidrio, algodón, cerámica, aramida, poliéster, e hilos o fibras de metal.

14. El compuesto de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque los endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma se forman en una orientación de 0 grados y +/- 60.

15. El compuesto de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende un material de matriz.

16. El compuesto de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el material de matriz es una resina y el compuesto se forma a partir de un proceso seleccionado del grupo que consiste de moldeo por transferencia de resina y filtración de vapor químico.

17. El compuesto de conformidad con la reivindicación 15, caracterizada porque el material de matriz se selecciona del grupo que consiste de epoxi, bismaleimida, poliéster, éster vinílico, cerámica y carbono.

18. Un método para formar una preforma tridimensional cuasi-isotrópica el método caracterizado porque comprende las etapas de: trenzar una pluralidad de elementos tejidos entre sí, en donde uno o más de los elementos tejidos comprende uno o más endurecedores íntegramente tejidos o paredes en una dirección perpendicular al plano de los elementos tejidos.

19. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el uno o más endurecedores íntegramente tejidos en los elementos tejidos forman conjuntamente endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma.

20. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque uno o más endurecedores íntegramente tejidos en uno o más elementos tejidos se forman al: plegar una porción de los elementos tejidos.

21. El método de conformidad con la reivindicación • . I 26 20, caracterizado porque la porción de fondo del bucle se cose a la base de los elementos tejidos.

22. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la pluralidad de elementos tejidos son telas tejidas de múltiples capas.

23. El método de. conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque uno o más endurecedores integramente tejidos en uno o más elementos tejidos se forman al: cortar y al plegar una porción de una capa superior en la tela tejida de múltiples capas.

24. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la pluralidad de elementos tejidos se forman al: tejer una pluralidad de hilos de urdimbre con una pluralidad de hilos de trama hasta una primera longitud predeterminada de los elementos tejidos; continuar tejiendo una capa superior del elemento tejido, y al permitir que una capa de fondo flote para una segunda longitud predeterminada de los elementos tejidos; reanudar el mecanismo de recogida del telar para la capa de fondo después de que se teje la segunda longitud predeterminada, formando en consecuencia un bucle integro o pared en los elementos tejidos; y continuar tejiendo la capa superior y de fondo conjuntamente.

25. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque el patrón de fibra de urdimbre en la pluralidad de elementos tejidos es un patrón seleccionado del grupo que consiste de entrelazado de capa a capa, ortogonal, y en ángulo.

26. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la pluralidad de elementos tejidos se forman al intertejer una pluralidad de hilos o fibras de urdimbre y trama, los hilos o fibras de urdimbre y trama se seleccionan del grupo que consiste de carbono, nylon, se forman al inter-tejer una pluralidad de hilos o fibras de urdimbre y trama, los hilos o fibras de urdimbre y trama se seleccionan del grupo que consiste de carbono, nylon, rayón, fibra de vidrio, algodón, cerámica, aramidá, poliéster e hilos o fibras de metal.

27. El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque los endurecedores fuera del eje o hexagonales cuasi-isotrópicos en la preforma tejida se forman en una orientación de 0 grados y +/- 60.

28. Un método para formar un compuesto reforzado con fibra caracterizado porque comprende las etapas de: formar una preforma tejida tridimensional cuasi-isotrópica al trenzar una pluralidad de elementos tejidos entre si, en donde uno o más de los elementos tejidos comprende uno o más endurecedores integramente tejidos o paredes en una dirección particular al plano de los elementos tejidos; e impregnar la preforma tejida en un material de matriz .