RU2761851C2 - Способы изготовления криволинейных омега-стрингеров и z-образных стрингеров из композиционного материала и изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной - Google Patents

Способы изготовления криволинейных омега-стрингеров и z-образных стрингеров из композиционного материала и изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной Download PDF

Info

Publication number
RU2761851C2
RU2761851C2 RU2019128384A RU2019128384A RU2761851C2 RU 2761851 C2 RU2761851 C2 RU 2761851C2 RU 2019128384 A RU2019128384 A RU 2019128384A RU 2019128384 A RU2019128384 A RU 2019128384A RU 2761851 C2 RU2761851 C2 RU 2761851C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
omega
stringers
composite material
curved
manufacturing
Prior art date
Application number
RU2019128384A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2019128384A3 (ru
RU2019128384A (ru
Inventor
Педро НОГЕРОЛЕС ВИНЬЕС
Мария МОРА МЕНДИАС
Франсиско Хавьер ЧАМОРРО АЛОНСО
Акилино ГАРСИЯ ГАРСИЯ
Original Assignee
Эйрбас Оперейшнз С.Л.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эйрбас Оперейшнз С.Л. filed Critical Эйрбас Оперейшнз С.Л.
Publication of RU2019128384A publication Critical patent/RU2019128384A/ru
Publication of RU2019128384A3 publication Critical patent/RU2019128384A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2761851C2 publication Critical patent/RU2761851C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29D—PRODUCING PARTICULAR ARTICLES FROM PLASTICS OR FROM SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE
    • B29D99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass
    • B29D99/0003—Producing profiled members, e.g. beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C33/00—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor
    • B29C33/38—Moulds or cores; Details thereof or accessories therefor characterised by the material or the manufacturing process
    • B29C33/40—Plastics, e.g. foam or rubber
    • B29C33/405—Elastomers, e.g. rubber
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C69/00—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore
    • B29C69/02—Combinations of shaping techniques not provided for in a single one of main groups B29C39/00 - B29C67/00, e.g. associations of moulding and joining techniques; Apparatus therefore of moulding techniques only
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/30—Shaping by lay-up, i.e. applying fibres, tape or broadsheet on a mould, former or core; Shaping by spray-up, i.e. spraying of fibres on a mould, former or core
    • B29C70/38—Automated lay-up, e.g. using robots, laying filaments according to predetermined patterns
    • B29C70/386—Automated tape laying [ATL]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/46—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using matched moulds, e.g. for deforming sheet moulding compounds [SMC] or prepregs
    • B29C70/462—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/54—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations, e.g. feeding or storage of prepregs or SMC after impregnation or during ageing
    • B29C70/543—Fixing the position or configuration of fibrous reinforcements before or during moulding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding
    • B29C70/446—Moulding structures having an axis of symmetry or at least one channel, e.g. tubular structures, frames
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C1/00—Fuselages; Constructional features common to fuselages, wings, stabilising surfaces or the like
    • B64C1/06—Frames; Stringers; Longerons ; Fuselage sections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/40—Weight reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)
  • Casting Or Compression Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу изготовления криволинейных омега-стрингеров. Техническим результатом является повышение уровня автоматизации и предотвращение любых деформаций, волн и складок на головной части стрингеров. Технический результат достигается способом изготовления криволинейных омега–стрингеров из композиционного материала, который содержит следующие этапы. Автоматически укладывают ленту в ATL–машине или в AFP–машине или в FLU–машине и автоматически вырезают контур, после чего получается прямая заготовка с элементами жесткости. Плоско формуют прямую заготовку для получения на ней омега–образной формы для преобразования ее в прямую омега–образную заготовку. Этап формирования кривизны, на котором прямую омега–образную заготовку размещают в гибкой инструментальной оснастке, содержащей продольно встроенную жесткую полосу и несколько средств закрепления слоистого материала. Причем средства закрепления слоистого материала расположены на краях гибкой инструментальной оснастки. При этом гибкую инструментальную оснастку покрывают механическим закрывающим средством, таким образом, что головная часть прямой омега–образной заготовки имеет элементы жесткости на обоих краях. Причем элементы жесткости удерживаются средствами закрепления слоистого материала во время процесса формования, и затем прямую омега–образную заготовку нагревают и преобразуют в криволинейный омега–стрингер. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Это изобретение относится к способу изготовления криволинейных омега–стрингеров и Z–образных стрингеров из композиционного материала, которые могут быть использованы в усиленных панелях из композиционного материала с кривизной на летательном аппарате (например, панелях фюзеляжа, кожухах вентиляторов, и т.д.).
Это изобретение также относится к способам изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОМУ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
В настоящее время, стрингеры, имеющие большую кривизну, изготавливаются вручную вследствие их большой кривизны. В некоторых способах изготовления имеется этап автоматического вырезания образцов материала, после чего следует ручная укладка образцов материала на охватываемую инструментальную оснастку.
Документ US 2013/0340928 A1 описывает способ и устройство инструментальной оснастки для образования из композиционного наполнителя композиционного пластинчатого стрингера сложной формы, включающее в себя удлиненный пуансон и удлиненную матрицу, гибкие вдоль их длин. Наполнитель штампуют с использованием пуансона для направления наполнителя в матрицу. Пуансон и матрица установлены между двумя гибкими пластинами. Пресс, соединенный с пластинами, придают контур наполнителю посредством изгибания пластин в требуемый контур. Стрингеру дают возможность охладиться до комнатной температуры при нахождении в закрепленном положении перед извлечением стрингера из устройства инструментальной оснастки для уменьшения сморщивания.
Документ US 2013/0036922 A1 относится к способу и устройству для транспортирования, размещения и уплотнения композиционных элементов жесткости. Он раскрывает устройство для уплотнения удлиненного композитного многослойного пакета сложной формы, который включает в себя гибкие первую и вторую гибкие секции на основе армированной волокнами смолы, гибкие вдоль их длин. Первая секция является гибкой в первой плоскости, и вторая секция является гибкой в первой плоскости, а также во второй плоскости.
Документ US 7708546 B2 относится к устройству для образования конструктивных элементов и обеспечивает способ и соответствующее устройство для образования композитного конструктивного элемента из наполнителя. Наполнитель может быть расположен на первом штампе устройства и отформован до требуемой конфигурации, определяемой углублением этого штампа, посредством вставки второго штампа или инструментальной оснастки в это углубление. В некоторых случаях, первый штамп может включать в себя два участка, которые являются регулируемыми в поперечном направлении таким образом, чтобы углубление могло быть открыто посредством вставки второго штампа или инструментальной оснастки. Второй штамп или инструментальная оснастка может быть по существу жестким элементом или надувным эластичным баллоном. В любом случае, наполнитель может быть расположен на первом штампе, отформован, и затем дополнительно обработан на первом штампе, посредством чего облегчается совмещение наполнителя для каждой операции.
Документ WO 2010047980 A1, относящийся к способу и устройству для образования композитных деталей с очень сложной формой, раскрывает способ образования из плоского композиционного наполнителя композитной детали сложной формы, который уменьшает складки на детали при формовании наполнителя. Штампы используются для образования на участке наполнителя наиболее крутого контура детали, в то время как на наполнителе поддерживается натяжение, когда формуются остальные участки наполнителя.
Хотя эти способы позволяют изготавливать стрингеры, имеющие большую кривизну, было бы желательно получить способ изготовления с высоким уровнем автоматизации, который предотвращает любые деформации, волны и складки на головной части стрингеров.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Соответственно, целью настоящего изобретения является обеспечение автоматического способа изготовления больших и сложных омега–стрингеров с большой кривизной, который предотвращает упомянутые недостатки.
Настоящее изобретение относится к способу изготовления криволинейных омега–стрингеров из композиционного материала, который содержит следующие этапы:
– автоматически укладывают ленту в ATL–машине (машине для «автоматической укладки ленты» (Automated Tape Lay–up – ATL)) или в AFP–машине (машине для «автоматического размещения волокон» (Automated Fibre Placement – AFP)) или в FLU–машине (машине для «укладки волокон» (Fibre Lay–Up – FLU) и автоматически вырезают контур, после чего получается прямая заготовка с элементами жесткости,
– плоско формуют прямую заготовку для получения на ней омега–образной формы для преобразования ее в прямую омега–образную заготовку, и
– этап формирования кривизны, на котором прямую омега–образную заготовку размещают в гибкой инструментальной оснастке, содержащей продольно встроенную жесткую полосу и несколько средств закрепления слоистого материала, причем средства закрепления слоистого материала расположены на краях гибкой инструментальной оснастки, причем гибкую инструментальную оснастку покрывают механическим закрывающим средством, таким образом, что головная часть прямой омега–образной заготовки имеет элементы жесткости на обоих краях, причем элементы жёсткости удерживаются средствами закрепления слоистого материала во время процесса формования, и затем прямую омега–образную заготовку нагревают и преобразуют в криволинейный омега–стрингер.
Продольно встроенная жесткая полоса предотвращает любую деформацию по длине головной части стрингера, и средства закрепления слоистого материала позволяют удалять волны или складки, которые могут появляться в краевых элементах жесткости головной части стрингера.
Настоящее изобретение также обеспечивает способ изготовления криволинейных Z–образных стрингеров из композиционного материала, содержащий этапы способа изготовления криволинейного омега–стрингера из композиционного материала и дополнительный этап, на котором криволинейный омега–стрингер разрезают на две части для получения двух криволинейных Z–образных стрингеров.
Настоящее изобретение также обеспечивает способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, который содержит следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер согласно способу изготовления криволинейных омега–стрингеров из композиционного материала настоящего изобретения,
– отверждают упомянутый по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер, и
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер с обшивкой для получения объединенной усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
Настоящее изобретение также обеспечивает способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, который содержит следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер согласно способу изготовления криволинейных омега–стрингеров из композиционного материала настоящего изобретения,
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер с обшивкой, и
– совместно отверждают упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер с обшивкой для получения совместно отвержденной, усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
Настоящее изобретение также обеспечивает несколько преимуществ по сравнению с процессами предшествующего уровня техники:
– оно позволяет обеспечить высококачественный и повторяющийся процесс для получения формы омега–стрингера,
– оно позволяет обеспечить высокий уровень автоматизации процесса изготовления.
– оно уменьшает периодические расходы и время производственного цикла в серийном производстве.
Другие характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятны из нижеследующего подробного описания нескольких вариантов осуществления, иллюстрирующих цель настоящего изобретения, в связи с прилагаемыми фигурами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1 является схематическим изображением способа настоящего изобретения.
Фиг. 2 является перспективным изображением прямой заготовки, полученной на промежуточных этапах настоящего изобретения.
Фиг. 3 и 4 показывают гибкую инструментальную оснастку, используемую в способе настоящего изобретения.
Фиг. 5 показывает заготовку, гибкую инструментальную оснастку и вакуумный мешок в сборе.
Фиг. 6 показывает охватываемую инструментальную оснастку для формирования кривизны и гибкую инструментальную оснастку с заготовкой.
Фиг. 7 показывает криволинейный омега–стрингер, изготовленный согласно способу настоящего изобретения.
Фиг. 8 показывает гибкую инструментальную оснастку со средствами закрепления слоистого материала.
Фиг. 9 показывает Z–образный стрингер, изготовленный согласно настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На фиг. 1 кратко описан способ изготовления криволинейных омега–стрингеров 1 из композиционного материала настоящего изобретения. Способ содержит основные этапы, на которых:
– автоматически укладывают ленту в ATL–машине или в AFP–машине или в FLU–машине (машине для «укладки волокон» (Fibre Lay–Up – FLU) и автоматически вырезают контур, после чего получается прямая заготовка с элементами жесткости 7,
– плоско формуют прямую заготовку для получения на ней омега–образной формы для преобразования ее в прямую омега–образную заготовку 2, и
– осуществляют этап формирования кривизны для получения криволинейного омега–стрингера 1.
Омега–стрингер 1 с большой кривизной может быть отвержден и затем объединен с обшивкой усиленных панелей с кривизной или фюзеляжа летательного аппарата для получения объединенной детали (как в текущих процессах предшествующего уровня техники), или он может быть непосредственно объединен с обшивкой для получения совместно отвержденной детали.
Первый этап состоит из автоматической укладки ленты и автоматического вырезания. Заготовка омега–стрингера укладывается автоматически ATL–машиной или AFP–машиной или FLU–машиной, и вырезается контур. Несколько заготовок могут укладываться одновременно, и заготовки получаем после этапа вырезания. Это уменьшает периодические расходы и время производственного цикла.
Слои в направлении 0° могут быть расположены только в головной части стрингера для обеспечения возможности выполнения процесса горячего формования без складок.
Второй этап состоит из плоского формования для получения омега–образной формы 3 на прямой заготовке (см. фиг. 2), преобразующего ее в прямую омега–образную заготовку 2. Может быть использована система горячего формования или пресс.
Этап формирования кривизны позволяет получить большую кривизну в стрингере. На этом этапе, прямую омега–образную заготовку 2 располагают в гибкой инструментальной оснастке 4 (фиг. 3 и 4) для обеспечения возможности формования стрингера без складок или волн.
Гибкая инструментальная оснастка 4 содержит продольно встроенную жесткую полосу 9 для предотвращения любой деформации по длине головной части стрингера и обеспечения правильной геометрии после процесса формования.
Гибкая инструментальная оснастка 4 может содержать две части, показанные на фиг. 3 и 4.
Продольно встроенная жесткая полоса 9 может быть металлической полосой.
Стрингер (в виде прямой омега–образной заготовки 2 на этом этапе) размещают в гибкой инструментальной оснастке 4 и покрывают механическим закрывающим средством, предпочтительно вакуумным мешком 5, для создания жесткого твердого тела с вакуумом и для предотвращения складок (см. фиг. 5).
Дополнительно, несколько средств 8 закрепления слоистого материала размещают на краях гибкой инструментальной оснастки 4 (см. фиг. 8) для удаления волн или складок, которые появляются в краевых элементах жесткости 7 головной части стрингера. Элементы жесткости 7 могут быть изготовлены со смещением и могут быть более длинными, чем слоистый материал, чтобы они удерживались средствами 8 закрепления слоистого материала во время процесса формования.
Предпочтительно, средства 8 закрепления слоистого материала могут быть абразивными средствами; например, они могут быть изготовлены из наждачной бумаги.
Затем стрингер нагревают и преобразуют в криволинейный омега–стрингер 1 на инструментальной оснастке. Необходимо иметь достаточный вакуум во время формования для предотвращения складок.
Абразивные средства могут быть абразивными пленками, и гибкая инструментальная оснастка 4 может быть изготовлена из каучука.
Предпочтительно, охватываемую инструментальную оснастку 6 используют для преобразования прямой омега–образной заготовки 2 в криволинейный омега–стрингер 1 (см. фиг. 6 и 7).
Криволинейные омега–стрингеры 1, изготовленные согласно описанному выше способу, могут быть разрезаны на две части для получения двух криволинейных Z–образных стрингеров 10.
Способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, содержит следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер 1 согласно описанным выше способам,
– отверждают упомянутый по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер 1, и
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер 1 с обшивкой для получения объединенной усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
Другой способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, содержит следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер 1 согласно описанным выше способам,
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер 1 с обшивкой, и
– совместно отверждают упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер 1 с обшивкой для получения совместно отвержденной, усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
Хотя настоящее изобретение было полностью описано в связи с предпочтительными вариантами осуществления, очевидно, что могут быть введены модификации, находящиеся в пределах объема настоящего изобретения, который следует считать ограниченным не этими вариантами осуществления, а содержанием нижеследующей формулы изобретения.

Claims (22)

1. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала, включающий следующие этапы:
– автоматически укладывают ленту в ATL–машине или в AFP–машине или в FLU–машине и автоматически вырезают контур, после чего получается прямая заготовка с элементами жесткости (7),
– плоско формуют прямую заготовку для получения на ней омега–образной формы (3) для преобразования ее в прямую омега–образную заготовку (2),
отличающийся тем, что он дополнительно содержит:
– этап формирования кривизны, на котором прямую омега–образную заготовку (2) размещают в гибкой инструментальной оснастке (4), содержащей продольно встроенную жесткую полосу (9) и несколько средств (8) закрепления слоистого материала, причем средства (8) закрепления слоистого материала расположены на краях гибкой инструментальной оснастки (4), причем гибкую инструментальную оснастку (4) покрывают механическим закрывающим средством, так что головная часть прямой омега–образной заготовки (2) имеет элементы жесткости (7) на обоих краях, причем элементы жесткости (7) удерживаются средствами (8) закрепления слоистого материала во время процесса формования, и затем прямую омега–образную заготовку (2) нагревают и преобразуют в криволинейный омега–стрингер (1).
2. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по п. 1, в котором этап плоского формования выполняют в прессе.
3. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по п. 1, в котором этап плоского формования выполняют в системе горячего формования.
4. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по любому из предшествующих пунктов, в котором средства (8) закрепления слоистого материала являются абразивными средствами.
5. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по п. 4, в котором абразивные средства изготовлены из наждачной бумаги.
6. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по любому из предшествующих пунктов, в котором гибкая инструментальная оснастка (4) изготовлена из каучука.
7. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по любому из предшествующих пунктов, в котором механическое закрывающее средство является вакуумным мешком (5).
8. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по любому из предшествующих пунктов, в котором продольно встроенная жесткая полоса (9) является металлической полосой.
9. Способ изготовления криволинейных омега–стрингеров (1) из композиционного материала по любому из предшествующих пунктов, в котором используют охватываемую инструментальную оснастку (6) для преобразования прямой омега–образной заготовки (2) в криволинейный омега–стрингер (1).
10. Способ изготовления криволинейных Z–образных стрингеров (10) из композиционного материала, включающий этапы способа по любому из пп. 1–9 и дополнительный этап, на котором криволинейный омега–стрингер (1) разрезают на две части с получением двух криволинейных Z–образных стрингеров (10).
11. Способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер (1) по любому из пп. 1–9,
– отверждают упомянутый по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер (1), и
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер (1) с обшивкой для получения объединенной усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
12. Способ изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной, причем упомянутая панель содержит обшивку, отличающийся тем, что он включает следующие этапы:
– изготавливают по меньшей мере один криволинейный омега–стрингер (1) по любому из пп. 1–9,
– объединяют упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер (1) с обшивкой, и
– совместно отверждают упомянутый по меньшей мере один отвержденный криволинейный омега–стрингер (1) с обшивкой для получения совместно отвержденной усиленной панели из композиционного материала с кривизной.
RU2019128384A 2018-09-11 2019-09-10 Способы изготовления криволинейных омега-стрингеров и z-образных стрингеров из композиционного материала и изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной RU2761851C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18382652.8A EP3623143B1 (en) 2018-09-11 2018-09-11 Methods for manufacturing curved omega stringers and z shaped stringers of composite material and for manufacturing a composite material stiffened panel with curvature
EP18382652.8 2018-09-11

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2019128384A RU2019128384A (ru) 2021-03-10
RU2019128384A3 RU2019128384A3 (ru) 2021-11-23
RU2761851C2 true RU2761851C2 (ru) 2021-12-13

Family

ID=63722305

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019128384A RU2761851C2 (ru) 2018-09-11 2019-09-10 Способы изготовления криволинейных омега-стрингеров и z-образных стрингеров из композиционного материала и изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11046026B2 (ru)
EP (1) EP3623143B1 (ru)
JP (1) JP2020040402A (ru)
CN (1) CN110884161B (ru)
CA (1) CA3054917A1 (ru)
ES (1) ES2880625T3 (ru)
RU (1) RU2761851C2 (ru)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111570589A (zh) * 2020-04-02 2020-08-25 福建捷思金属科技发展有限公司 一种拱形屋面的阳脊收边条加工方法
CN114250532A (zh) * 2020-09-21 2022-03-29 安徽日发纺织机械有限公司 一种ω形覆盖带装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009097514A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Alliant Techsystems Inc. A stiffener tool positioning apparatus
FR2928295A1 (fr) * 2008-03-07 2009-09-11 Duqueine Rhone Alpes Procede et dispositif de moulage d'une piece courbe en materiau composite,et piece correspondante.
US7708546B2 (en) * 2005-04-13 2010-05-04 The Boeing Company Apparatus for forming structural members
RU2390417C2 (ru) * 2005-12-29 2010-05-27 Айрбус Эспанья, С.Л. Способ и оснастка для производства композитных кольцевых рам
US20100285265A1 (en) * 2008-01-11 2010-11-11 Toray Industries, Inc. Reinforcing fiber substrate of curved shape, layered product using the same, preform, fiber-reinforced resin composite material, and processes for producing those
US9096305B2 (en) * 2008-04-17 2015-08-04 The Boeing Company Curved composite frames and method of making the same

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB191302262A (en) * 1913-01-28 1913-07-31 Stanislas Zylberlast Improvements in Fasteners for Women's Hats.
JPS62211111A (ja) * 1986-03-13 1987-09-17 Kojima Press Co Ltd 成形体の開口部分へのインサ−ト成形方法
DE3824423A1 (de) * 1988-07-19 1990-01-25 Roemmler H Resopal Werk Gmbh Schichtpressstoffplatte, insbesondere als kernplatte fuer verbundelemente, sowie daraus hergestellte verbundelemente
JPH0780850A (ja) * 1993-09-10 1995-03-28 Okamoto Ind Inc 弾性成形型成形用元型
DE69424047T2 (de) * 1994-03-24 2000-10-26 Toray Industries, Inc. Gekrümmte röhre, verfahren und apparat zur herstellung
JP3938762B2 (ja) * 2003-05-30 2007-06-27 川崎重工業株式会社 板状構造体、補強材及び板状構造体の製造方法
US7357166B2 (en) * 2004-11-24 2008-04-15 The Boeing Company Flexible mandrel for highly contoured composite stringer
US8557165B2 (en) 2008-10-25 2013-10-15 The Boeing Company Forming highly contoured composite parts
US8043554B2 (en) * 2007-06-08 2011-10-25 The Boeing Company Manufacturing process using bladderless mold line conformal hat stringer
US8118959B2 (en) * 2007-06-27 2012-02-21 The Boeing Company Method and apparatus for contouring composite pre-preg articles
US9254619B2 (en) 2008-05-28 2016-02-09 The Boeing Company Method and apparatus for fabricating variable gauge, contoured composite stiffeners
US8834668B2 (en) * 2008-11-19 2014-09-16 The Boeing Company Staged cocuring of composite structures
US20110244743A1 (en) * 2010-04-01 2011-10-06 Basf Se Process for producing fiber-reinforced composite materials using polyamides as binders
US8795567B2 (en) * 2010-09-23 2014-08-05 The Boeing Company Method for fabricating highly contoured composite stiffeners with reduced wrinkling
US20120087801A1 (en) * 2010-10-12 2012-04-12 General Electric Company Composite components and processes therefor
US8997642B2 (en) 2011-08-08 2015-04-07 The Boeing Company Method for transporting, placing and compacting composite stiffeners
US9931807B2 (en) * 2011-08-08 2018-04-03 The Boeing Company Flexible compactor with reinforcing spine
JP5937894B2 (ja) * 2012-06-04 2016-06-22 株式会社ジャムコ 複合材ストリンガーの連続プリフォーム装置
US8758879B2 (en) * 2012-06-24 2014-06-24 The Boeing Company Composite hat stiffener, composite hat-stiffened pressure webs, and methods of making the same
US9272767B2 (en) * 2013-04-19 2016-03-01 The Boeing Company Compacting uncured composite members on contoured mandrel surfaces
EP2868460B1 (en) * 2013-10-30 2017-09-13 Airbus Operations S.L. Device for manufacturing omega stringers
EP2881242B1 (en) * 2013-12-03 2016-04-20 Jamco Corporation Continuous preform device for composite stringer
DE102013226739A1 (de) * 2013-12-19 2015-06-25 Airbus Operations Gmbh Formwerkzeug, Formgebungseinrichtung und Verfahren zum Verformen eines Verstärkungsfasern enthaltenden Halbzeugs
JP5773109B1 (ja) * 2014-01-30 2015-09-02 Ｊｆｅスチール株式会社 プレス成形方法及びプレス成形品の製造方法
CN109774186B (zh) * 2015-07-08 2021-09-03 三菱化学株式会社 纤维增强复合材料的制造方法
CN204842693U (zh) * 2015-07-22 2015-12-09 宁波敏实汽车零部件技术研发有限公司 C形截面的条状工件切断装置和弯曲模具
US10399283B2 (en) * 2015-10-06 2019-09-03 The Boeing Company Method and device for producing contoured composite laminate stiffeners with reduced wrinkling
CN105583252A (zh) * 2016-03-07 2016-05-18 北京航空航天大学 轴线连续弯曲异形管件充液成形方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7708546B2 (en) * 2005-04-13 2010-05-04 The Boeing Company Apparatus for forming structural members
RU2390417C2 (ru) * 2005-12-29 2010-05-27 Айрбус Эспанья, С.Л. Способ и оснастка для производства композитных кольцевых рам
US20100285265A1 (en) * 2008-01-11 2010-11-11 Toray Industries, Inc. Reinforcing fiber substrate of curved shape, layered product using the same, preform, fiber-reinforced resin composite material, and processes for producing those
WO2009097514A1 (en) * 2008-01-31 2009-08-06 Alliant Techsystems Inc. A stiffener tool positioning apparatus
FR2928295A1 (fr) * 2008-03-07 2009-09-11 Duqueine Rhone Alpes Procede et dispositif de moulage d'une piece courbe en materiau composite,et piece correspondante.
US9096305B2 (en) * 2008-04-17 2015-08-04 The Boeing Company Curved composite frames and method of making the same

Also Published As

Publication number Publication date
EP3623143A1 (en) 2020-03-18
RU2019128384A3 (ru) 2021-11-23
ES2880625T3 (es) 2021-11-25
BR102019018736A2 (pt) 2020-08-04
RU2019128384A (ru) 2021-03-10
CN110884161A (zh) 2020-03-17
CN110884161B (zh) 2023-05-16
US11046026B2 (en) 2021-06-29
CA3054917A1 (en) 2020-03-11
JP2020040402A (ja) 2020-03-19
US20200079034A1 (en) 2020-03-12
EP3623143B1 (en) 2021-05-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2355366C (en) Forming reinforcing components
JP6096434B2 (ja) 寸法の変化する外郭適合化された複合補強材を製作するための方法および装置
CN101448629B (zh) 用于制造复合环形框架的方法和工具
US6306239B1 (en) Method of fabricating a stringer-stiffened shell structure using fiber reinforced composites
EP2741909B1 (en) Method and device for transporting, placing and compacting composite stiffeners
EP2648893B1 (en) Method of forming a composite structure comprising a flange.
US9724891B2 (en) Bead-stiffened composite parts
US9096021B2 (en) Method and shaping device for producing a composite fiber component for air and space travel
EP2128019B1 (en) Modified blade stiffener and fabrication method therefor
EP2433781A2 (en) Method and apparatus for fabricating highly contoured composite stiffeners with reduced wrinkling
US8636935B2 (en) Process for the realization of a stiffener made of composite material with an omega section
RU2761851C2 (ru) Способы изготовления криволинейных омега-стрингеров и z-образных стрингеров из композиционного материала и изготовления усиленной панели из композиционного материала с кривизной
EP2886311A1 (en) Three-dimensional reuseable curing caul for use in curing integrated composite components and methods of making the same
EP2327537A1 (en) Device and method for the manufacture of three dimensional beam type elements in composite material
CN110370678A (zh) 在波状外形芯轴表面上压实未固化复合构件
US8869402B2 (en) Methods for manufacturing a tool equipment including a plurality of removable modules and for molding a fuselage panel
CN111452947A (zh) 成形复合桁条
US20100108246A1 (en) Manufacturing method of a complex geometry panel in prepreg composite material
EP3587089B1 (en) Method for forming a flat composite charge
EP3838569B1 (en) Method for forming fibre composite preforms
JP2020097404A (ja) 一体的な補強パネルを含む複合材料からなるマルチリブウィングボックス（ｍｕｌｔｉ−ｒｉｂｂｅｄ ｗｉｎｇ ｂｏｘ）を製造する方法
US9718262B2 (en) Roll forming composite components
RU2685218C1 (ru) Способ изготовления криволинейной трехслойной композитной панели
EP1031406A1 (en) Forming reinforcing components
US8985995B2 (en) Process for manufacturing a stiffener of composite material