BR102013018440A2 - Elementos de flexão e reforço compósitos laminados com o reforço de folhas metálicas entre camadas - Google Patents

Abstract

Resumo patente de invenção: "elementos de flexão e reforço compósitos laminados com o reforço de folhas metálicas entre camadas". A presente invenção refere-se um elemento laminado reforçado que provê suporte de flexão e de reforço e que inclui folhas metálicas reforçadas, e um método de produção do elemento. Folhas metálicas reforçadas nos locais de conexão eliminam a necessidade de reforços de conexão externos adicionais para o encaixe de conectores.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "ELEMENTOS DE FLEXÃO E REFORÇO COMPÓSITOS LAMINADOS COM O REFOR- ÇO DE FOLHAS METÁLICAS ENTRE CAMADAS".

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se a um reforço de elementos com- pósitos laminados. Diversas modalidades se referem a elementos de flexão e reforço compósitos laminados reforçados.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO O plástico reforçado com fibra de carbono ("CFRP") é ampla- mente usado na provisão de elementos estruturais com alta razão resistên- cia para peso. Os plásticos reforçados com fibra de carbonos são feitos de compósitos poliméricos que incluem uma matriz polimérica ("de resina") ter- morrígida ou termoplástica dentro da qual são embutidas fibras de carbono.

Elementos estruturais de plástico CFRP podem ser formados por camadas de folhas reforçadas com fibra e, em seguida, ligando as folhas de modo a formar um elemento compósito. Esses compósitos são largamente usados nas estruturas de aeronaves, por exemplo, na fuselagem, nas asas, e em outros componentes do revestimento externo das aeronaves. Esses compó- sitos podem ser reforçados com folhas metálicas finas entre as camadas do elemento compósito a fim de aumentar a integridade estrutural do elemento. O plástico CFRP é também usado para formar elementos de fle- xão e reforço em estruturas, tais como uma aeronave. Os elementos de fle- xão e reforço são tipicamente elementos alongados moldados de modo a apresentar uma seção transversal que resiste a uma flexão sobre os eixos geométricos dispostos na seção transversal. Seções em I, seções em T e seções em C são exemplos de tais elementos. A formação de tais elementos de folhas de plástico CFRP laminadas provê um elemento com vantajosa resistência ao longo do elemento para flexão e reforço. No entanto, a aplica- ção de cargas a tais elementos nas conexões, tais como aos demais ele- mentos ou componentes, apresenta dificuldades.

Os elementos de plástico CFRP oferecem uma significativa re- sistência ao longo das direções dispostas no sentido das folhas que com- preendem o elemento. No entanto, a resistência de tais elementos através de sua espessura, uma direção de folha a folha, é basicamente a resistência das ligações entre as folhas e a resistência da matriz plástica das folhas que suportam as fibras. Essas resistências possuem ordens de magnitude meno- res que as resistências da folha reforçada com fibra nas direções ao longo das quais as fibras se estendem. Esta baixa resistência através da espessu- ra apresenta problemas nas conexões com os elementos de flexão e reforço.

Tais conexões podem ser por meio de conectores convencionais, tais como parafusos ou rebites, estendidos através de uma abertura que se estende em uma direção através da espessura do elemento de plástico CFRP. As cargas aplicadas ao elemento de plástico CFRP por tais conectores podem danificar o elemento de plástico CFRP ao causar a delaminação das folhas que formam o elemento ou causar danos à matriz dentro da qual as fibras são embutidas. Tal dano tipicamente ocorre nas regiões em que o caminho da carga muda de direção de um plano para outro plano que é inclinado ao dito um plano (por exemplo, o raio em detalhe ao transitar de um flange para uma manta). A Figura 1 mostra os reforços conhecidos para conexão a um elemento de plástico CFRP de seção em I 10. O elemento 10 é formado por dois flanges separados de modo geral paralelos 14 e 16 que são conectados por uma manta 12 que se estende entre e de modo geral perpendicular aos flanges 14 e 16. A Figura 1 ilustra dois reforços de conexão, o bloco de raio 22 e o encaixe angular 26. O bloco de raio 22 e o encaixe angular 26 refor- çam as conexões ao elemento 10 através do flange 16 a partir de uma su- perfície 17 que faceia no sentido contrário a partir do flange 14. Os conecto- res 24 e 28 se estendem através do flange 16 de modo a se conectar a um componente ou elemento adjacente à superfície 17. O conector 24 inclui uma seção que se sobrepõe ao bloco de raio 22 e uma outra seção que se estende através do bloco de raio 22 e do flange 16. O bloco de raio 22 é posicionado adjacente a uma superfície do flange 16 oposta à superfície 17 a fim de distribuir qualquer carga aplicada através do conector 24 para o flange 16. Os conectores 28, de maneira simi- lar, se estendem através do encaixe angular 26 e do flange 16. Além disso, o encaixe angular 26 se estende adjacente à manta 12 e os conectores 30 se estendem através do encaixe angular 26 e da manta 12 a fim de reforçar ainda mais a integridade do flange 16 à manta 12 do elemento 10 e transferir uma carga a partir dos conectores 28 para a manta 12.

Blocos de raio, encaixes angulares e reforços de conexão simila- res para a aplicação de cargas aos elementos de plástico CFRP oferecem a necessária resistência de conexão para os elementos de plástico CFRP.

Tais reforços de conexão são peças adicionais que devem ser posicionadas e fixadas durante a montagem de estruturas que incluem conexões com os elementos de flexão ou reforço, tal como o elemento 10. Essas peças adi- cionais e o esforço requerido para a sua montagem em uma estrutura adi- cionam custos às estruturas que incluem elementos de flexão ou reforço, tais como o elemento 10 e aumentam o esforço de montagem dessas estruturas.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em um aspecto, são descritos elementos de flexão e reforço la- minados que são fabricados de modo a suportar cargas de conexão que são aplicadas pelos conectores sem elementos de reforço externos, tais como blocos de raio e encaixes angulares.

Em um outro aspecto, são descritos elementos de flexão e refor- ço laminados de plástico reforçado com fibra de carbono que são fabricados de modo a suportar cargas aplicadas pelos conectores que se encaixam no elemento sem elementos de reforço externos e transferir cargas para as se- ções do elemento adjacente ao local no qual o conector se encaixa no ele- mento.

Em ainda um outro aspecto, são descritos elementos de flexão e reforço laminados que incluem camadas de reforço no interior do elemento que provêem resistência a fim de suportar as cargas que são aplicadas ao elemento.

Em ainda um outro aspecto, é provido um método para a fabri- cação de elementos laminados em configurações que são usadas para ele- mentos de flexão e reforço e que incluem camadas de reforço no interior do elemento.

Em um aspecto adicional, é provido um método para a fabrica- ção de elementos laminados em configurações que são usadas para ele- mentos de flexão e reforço e que oferecem resistência à transferência de carga dos conectores para o elemento sem reforços externos, tais como blo- cos de raio e encaixes angulares.

Em ainda um aspecto adicional, é descrita a formação de folhas metálicas no formato de uma porção de um elemento de plástico CFRP no qual um conector se encaixa no elemento, bem como a laminação das folhas metálicas no elemento de plástico CFRP a fim de reforçar o elemento.

Em ainda um aspecto adicional, é descrita a formação de folhas metálicas no formato de uma porção de um elemento de plástico CFRP no qual um conector se encaixa no elemento e no formato de uma ou mais se- ções adjacentes do elemento de plástico CFRP e a laminação das folhas metálicas no elemento de plástico CFRP a fim de reforçar o elemento no local do conector e reforçar a transição para seções adjacentes do elemento de plástico CFRP.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente descrição, é descrito um método de produção de um elemento laminado alongado com uma forma em seção transversal para suportar flexão e tendo um reforço de conexão local, o método compreendendo: a formação de uma ou mais folhas metálicas em um formato de uma ou mais porções selecionadas do elemen- to; o posicionamento da uma ou mais folhas metálicas entre telas flexíveis curáveis de modo a formar um conjunto em camadas; e curar o conjunto de modo a formar um elemento reforçado; sendo que as telas flexíveis curáveis incluem fibras de carbono e as telas são impregnadas com uma matriz ade- siva.

Com vantagem, a folha metálica é feita de titânio. Com vanta- gem, a etapa de moldar folhas metálicas compreende a formação de duas ou mais folhas metálicas em um formato de uma porção selecionada do e- lemento; e a etapa de posicionar as folhas metálicas compreende ainda a aplicação de um filme adesivo a uma superfície de uma primeira folha metá- lica e o posicionamento de uma segunda folha metálica adjacente ao filme adesivo. Com vantagem, a etapa de moldar folhas metálicas compreende a formação de duas ou mais folhas metálicas em um formato de uma porção selecionada do elemento; e a etapa de posicionar as folhas metálicas com- preende ainda o posicionamento das duas ou mais folhas metálicas adjacen- tes uma à outra com uma ou mais telas entre folhas metálicas adjacentes.

Com vantagem, a etapa de posicionar compreende ainda o posicionamento de uma folha metálica entre uma primeira tela curável e uma segunda tela curável e o posicionamento de uma terceira tela curável adjacente a uma borda da folha metálica e estendida a partir da folha metálica entre a primei- ra e segunda telas curáveis. Com vantagem, a etapa de moldar uma ou mais folhas metálicas compreende a formação das folhas de modo a se estende- rem a partir de uma seção de flange do elemento alongado para uma seção de manta adjacente do elemento alongado. Com vantagem, a etapa de mol- dar folhas metálicas compreende a formação de duas ou mais folhas, cada folha formada de modo a se estender por uma distância de flange a partir de uma borda externa da seção de flange do elemento alongado ao longo des- sa seção de flange para a seção de manta adjacente do elemento alongado e a folha metálica, em seguida, se estende por uma distância de manta ao longo da seção de manta do elemento alongado a partir da seção de flange do elemento alongado, a distância de manta de uma folha metálica crescen- do à medida que a distância de flange da folha metálica aumenta, e a etapa de posicionar as duas ou mais folhas metálicas compreende o posiciona- mento das folhas metálicas com uma distância de flange maior adjacente a uma folha com uma distância de flange menor de tal modo que a folha metá- lica com uma distância de flange maior se estenda mais longe a partir da borda externa da seção de flange do elemento alongado e, em seguida, por mais longe ao longo da seção de manta do elemento alongado do que uma folha metálica adjacente com uma distância de flange e uma distância de manta menores.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente descrição, é descrito um método de produção de um elemento laminado alongado com uma forma em seção transversal para suportar flexão e tendo um reforço de conexão local, o método compreendendo: a formação de uma ou mais folhas metálicas em um formato de uma ou mais porções selecionadas do elemen- to; o posicionamento da uma ou mais folhas metálicas entre as telas flexíveis curáveis de modo a formar um primeiro conjunto em camadas; o posiciona- mento de telas flexíveis curáveis adjacentes uma à outra de modo a formar um segundo conjunto em camadas; o posicionamento do primeiro conjunto em camadas adjacente ao e em contato com o segundo conjunto em cama- das e a cura do primeiro e segundo conjuntos em camadas de modo a for- mar um elemento reforçado.

Com vantagem, a etapa de moldar folhas metálicas compreende a formação de duas ou mais folhas metálicas em um formato de uma porção selecionada do primeiro conjunto em camadas. Com vantagem, a etapa de posicionar as folhas metálicas compreende ainda o posicionamento das du- as ou mais folhas metálicas adjacentes uma à outra com uma ou mais telas entre folhas metálicas adjacentes. Com vantagem, a etapa de moldar uma ou mais folhas metálicas compreende a formação das folhas de modo a se estenderem a partir de uma seção de flange do primeiro conjunto em cama- das para uma seção de manta adjacente do primeiro conjunto em camadas.

Com vantagem, a etapa de moldar folhas metálicas compreende a formação de duas ou mais folhas, cada folha formada de modo a se estender por uma distância de flange a partir de uma borda externa da seção de flange do e- lemento alongado ao longo dessa seção de flange para a seção de manta adjacente do elemento alongado e a folha metálica, em seguida, se estende por uma distância de manta ao longo da seção de manta do elemento alon- gado a partir da seção de flange do elemento alongado, a distância de man- ta de uma folha metálica crescendo à medida que a distância de flange da folha metálica aumenta, e a etapa de posicionar as duas ou mais folhas me- tálicas compreende o posicionamento das folhas metálicas com uma distân- cia de flange maior adjacente a uma folha com uma distância de flange me- nor de tal modo que a folha metálica com uma distância de flange maior se estenda mais longe a partir da borda externa da seção de flange do elemen- to alongado e, em seguida, por mais longe ao longo da seção de manta do elemento alongado do que uma folha metálica adjacente com uma distância de flange e uma distância de manta menores.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente descrição, é descrito um elemento laminado alongado reforçado com uma forma em se- ção transversal para suportar flexão compreendendo: uma pluralidade de camadas de telas curáveis que formam o elemento alongado com uma for- ma em seção transversal que suporta uma flexão sobre um eixo geométrico disposto na seção transversal, e uma ou mais folhas metálicas moldadas entre as telas dentro do elemento alongado; e as telas curáveis curadas com as folhas metálicas entre as mesmas de modo a formar um elemento unitá- rio.

Com vantagem, uma abertura se estende através do elemento em uma posição na qual o elemento inclui as folhas metálicas, a abertura (furo) sendo dimensionada de modo a alojar um conector através do elemen- to. Com vantagem, as telas curáveis incluem fibras de carbono e as telas são impregnadas com uma matriz adesiva. Com vantagem, a uma ou mais folhas metálicas são feitas de titânio. Com vantagem, as folhas metálicas moldadas se estendem a partir de uma seção de flange do elemento refor- çado para uma seção de manta adjacente do elemento reforçado. Com van- tagem, as folhas metálicas moldadas incluem duas ou mais folhas metálicas, cada folha formada de modo a se estender por uma distância de flange a partir de uma borda externa da seção de flange do elemento laminado refor- çado ao longo dessa seção de flange para a seção de manta adjacente do elemento laminado reforçado e a folha metálica, em seguida, se estende por uma distância de manta ao longo da seção de manta do elemento laminado reforçado a partir da seção de flange do elemento laminado reforçado, a dis- tância de manta de uma folha metálica crescendo à medida que a distância de flange da folha metálica aumenta, e as duas ou mais folhas metálicas são posicionadas no interior do elemento laminado reforçado de tal modo que uma folha metálica com uma distância de flange maior fique adjacente a uma folha metálica com uma distância de flange menor, e a folha metálica com uma distância de flange maior se estende mais longe a partir da borda externa da seção de flange do elemento laminado reforçado e, em seguida, por mais longe ao longo da seção de manta do elemento laminado reforçado do que uma folha metálica adjacente com uma distância de flange e uma distância de manta menores. Com vantagem, o elemento compreende um dentre um elemento em forma de T, um elemento em forma de I, um ele- mento em forma de C, e um elemento em forma de chapéu.

As características, funções e vantagens acima descritas podem ser obtidas de forma independente em várias modalidades da presente des- crição ou podem ser combinadas em ainda outras modalidades, cujos deta- lhes mais detalhados poderão ser observados com referência à descrição e desenhos a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A Figura 1 ilustra um elemento de seção em I da técnica anterior com um bloco de raio e um encaixe angular para um reforço de conexão. A Figura 2 mostra elementos de flexão e reforço que podem in- corporar a presente invenção. A Figura 3 é uma vista em seção transversal de um flange e uma porção de uma manta adjacente de uma seção em forma de C. A Figura 4 é uma vista em seção transversal de uma outra confi- guração de um flange e uma porção de uma manta adjacente de uma seção em forma de C. A Figura 5 é uma vista em perspectiva de um elemento em for- ma de C e uma forma assentada para a fabricação do elemento. A Figura 6 é uma vista em seção transversal de uma seção em- forma de T. A Figura 7 é uma vista em seção transversal de um componente da seção em forma de T mostrada na Figura 6. A Figura 8 é uma vista em perspectiva de um elemento em for- ma de I formado pelos componentes do elemento e uma forma assentada para a fabricação do elemento. A Figura 9 é uma vista em seção transversal de um reforço de metal soldado em forma de T para um elemento. A Figura 10 é uma vista em seção transversal de um elemento em forma de T incluindo o reforço mostrado na Figura 9. A Figura 11 é uma vista em seção transversal de um reforço de metal extrusado em forma de T para um elemento laminado. A Figura 12 é uma vista em seção transversal de um elemento laminado em forma de T incluindo o reforço mostrado na Figura 11, bem como um outro reforço.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

As modalidades descritas se referem ao suporte de cargas apli- cadas por elementos laminados, incluindo as cargas aplicadas por conecto- res. Em particular, são descritos elementos de flexão ou reforço feitos de folhas laminadas reforçadas com fibra e de folhas metálicas finas. As folhas metálicas podem ser providas dentro de um elemento de flexão e reforço em uma posição na qual um conector se estende através do elemento. As folhas metálicas finas se estendem a partir do conector a fim de reforçar o elemen- to de flexão ou reforço laminado no sentido de suportar as cargas aplicadas pelo conector.

As diversas modalidades serão descritas a seguir de uma forma mais detalhada com referência aos desenhos em anexo, nos quais tais mo- dalidades são mostradas. As diversas modalidades podem, no entanto, ser incorporadas de muitas maneiras diferentes e não devem ser construídas tais como limitadas às modalidades descritas no presente documento. Ao contrário, essas modalidades são exemplos que abrangem todo o âmbito indicado pelas reivindicações. Numerais de referência similares se referem a elementos similares em toda a sua extensão. A Figura 2 mostra quatro elementos de flexão e reforço com dife- rentes seções transversais que podem ser formadas pelas folhas laminadas reforçadas com fibra de carbono. O elemento 32 é um elemento que tem uma seção transversal em forma de C e o elemento 34 é um elemento que tem uma seção transversal em forma de chapéu. O elemento 36 é um ele- mento que tem uma seção transversal em forma de I e o elemento 38 é um elemento que tem uma seção transversal em forma de T. Os elementos 32 e 34 podem ser formados como um componente único, tal como descrito abai- xo. Os elementos 36 e 38 podem ser formados a partir de múltiplos compo- nentes, tal como descrito abaixo. A Figura 3 é uma vista em seção transversal de uma porção 40 de um elemento que tem uma seção transversal em forma de C, tal como o elemento 32. A Figura 3 mostra um flange 42 que se estende ao longo de uma direção de flange a partir de um lado externo 48 para uma seção de manta 44, onde a porção 40 se curva aproximadamente 90 graus de modo que a seção de manta 44 se estenda de modo geral perpendicularmente ao flange 42 para uma seção de manta 46 que continua a partir da e ao longo da direção da seção 44.

As seções 42, 44 e 46 incluem camadas de telas reforçadas com fibra de carbono 66. As telas reforçadas com fibra de carbono 66 se esten- dem a partir do lado externo 48 do flange 42 através do flange 42, através da seção de manta 44 e continuam através da seção de manta 46. As telas de plástico CFRP 66 (também referidas como telas flexíveis curáveis) têm entre 0,127 mm (0,005 polegadas) e 0,254 mm (0,010 polegadas) de espessura e podem ser uma fita ou tecido e podem também ser impregnadas com uma matriz adesiva termorrígida ou termoplástica. O flange 42 e a seção de man- ta 44 incluem ainda folhas de titânio 68 que se estendem a partir do lado externo 48 ao longo do flange 42 e para dentro da seção de manta 44. As folhas de titânio 68 (também referidas como folhas metálicas) têm entre 0,102 mm (0,004 polegadas) e 0,508 mm (0,020 polegadas) de espessura.

Esta faixa de espessura provê uma laminação favorável às folhas de plástico CFRP. As folhas de titânio 68 se curvam com o elemento de modo a se es- tenderem através do flange 42 e ao longo da seção de manta 44. Tal como mostrado na Figura 3, cada folha de titânio 68 é posicionada pelo menos entre duas telas reforçadas com fibra de carbono 66 e se estende através do flange 42 para dentro da seção de manta 44. As folhas de titânio 68 se es- tendem a partir do flange 42 progressivamente por distâncias maiores ao longo da manta 44 à medida que a sua distância aumenta a partir do lado externo 48. A seção de manta 44 diminui em largura ao longo da direção de flange à medida que a distância a partir do flange 42 aumenta, uma vez que o número de folhas de titânio 68 no local diminui. A largura da seção de manta 46 permanece constante, uma vez que a mesma é constituída apenas das telas reforçadas com fibra de carbono 66. A Figura 4 é uma vista em seção transversal de uma porção 50 de uma seção em forma de C, tal como o elemento 32. A Figura 4 mostra um flange 42 que se estende ao longo de uma direção de flange a partir de um lado externo 48 para uma seção de manta 74 onde o elemento se curva aproximadamente 90 graus de modo que a seção de manta 74 se estenda de modo geral perpendicularmente ao flange 42 para uma seção de manta 76 que continua a partir da e ao longo da direção da seção 74. As seções 42, 74 e 76 incluem camadas laminadas de telas reforçadas com fibra de carbono 66 que se estendem a partir do lado externo 48 através do flange 42, da seção de manta 74 e da seção de manta 76. Tal como mostrado na Figura 4, as folhas de titânio 68 se estendem a partir do lado externo 48 a- través do flange 42 e da seção de manta 74. As folhas de titânio 68 se cur- vam com a porção 50 de modo a se estenderem ao longo da seção de man- ta 74 para fora do flange 42. As folhas de titânio 68 se estendem a partir do flange 42 por distâncias progressivamente maiores ao longo da manta 74 à medida que sua distância a partir do lado externo 48 aumenta. Começando próximo da extensão mais longe de uma folha de titânio 68 ao longo da se- ção de manta 74, uma tela reforçada com fibra de carbono 66 é posicionada adjacente à folha de titânio 78 e se estende ao longo das seções de manta 74 e 76. Tal como mostrado na Figura 4, as telas reforçadas com fibra de carbono 66 que fazem parte do flange 42 e da seção de manta 74 se esten- dem a partir do lado externo 48 através do flange 42, da seção de manta 74 e continuam através da seção de manta 76. A seção de manta 74 permane- ce aproximadamente na mesma largura à medida que a distância a partir do flange 42 aumenta devido às telas de fibra de carbono 66 que continuam ao longo das seções de flange 74 e 76 que se estendem a partir das folhas de titânio 68.

As folhas de titânio 68 da porção 40 mostradas na Figura 3 são posicionadas entre duas telas reforçadas com fibra de carbono 66. As folhas de titânio 68 da porção 50 mostrada na Figura 4 são posicionadas adjacen- tes a uma ou mais folhas de titânio 68. Um filme adesivo é aplicado entre as folhas de titânio adjacentes 68 da porção 50 mostrada na Figura 4. A Figura 5 mostra um elemento de canal em forma de C 32 po- sicionado dentro de um suporte formado 78 que é moldado de modo a su- portar o elemento 32. O elemento 32 é um elemento laminado que pode ser formado pelas telas reforçadas com fibra de carbono 66 e pelas folhas de titânio 68. O elemento 32 é formado no suporte 78 por meio de um processo de assentamento. As folhas de titânio 68 são formadas na configuração cur- vada mostrada nas Figuras 3 e 4 e são, em seguida, desengraxadas. Um procedimento sol-gel é, em seguida, aplicado às folhas de titânio. Uma ca- mada de base é aplicada às folhas de titânio curvadas, caso um armazena- mento de qualquer duração se faça necessário. As telas reforçadas com fi- bra de carbono 66 e as folhas de titânio curvadas 68 são colocadas no su- porte formado 78 adjacentes uma à outra, tal como descrito acima. O pro- cesso de assentamento inclui a aplicação do adesivo que é usado para for- mar as telas reforçadas 66 entre as telas adjacentes 66. Nas configurações, tais como a da porção 50 mostrada na Figura 4, nas quais as folhas de titâ- nio 68 ficam adjacentes uma à outra, um filme adesivo é aplicado entre as folhas de titânio adjacentes 68. Depois de as telas 66 e as folhas de titânio 68 serem assentadas na configuração acima descrita, as mesmas são ensa- cadas a vácuo e curadas a uma temperatura elevada apropriada e sob pres- são ambiente a fim de curar a resina das telas 66 e ligar as telas 66 e as fo- lhas de titânio 68. O processo de cura cria um elemento compósito unitário. A Figura 6 mostra uma vista em seção transversal de um ele- mento de plástico CFRP 80 que forma uma seção em forma de T com um flange 82 ligado a uma manta 84. O flange 82 se estende em uma direção de largura a partir de um primeiro lado externo 92 para um segundo lado externo 94. O flange 82 forma uma superfície de topo 96 que se estende a partir do primeiro lado externo 92 para o segundo lado externo 94. A manta 84 se estende a partir do flange 82 no sentido oposto a partir da superfície de topo de flange 96. O elemento em forma de T 80 é formado por quatro componen- tes, uma seção de flange externa 102, duas seções angulares 104 e 106 e uma massa de enchimento de abertura 108. A seção de flange externa 102 se estende a partir do primeiro lado externo 92 para o segundo lado externo 94 e a partir da superfície de topo de flange 96 de modo a formar uma por- ção do flange 82 que se estende a partir da superfície de topo de flange 96 em direção à manta 84. A seção angular 104 tem uma seção de flange 112 que forma uma seção do flange 82 que se estende a partir do primeiro lado externo 92 para a manta 84 e, em seguida, se curva de modo a se estender a partir do flange 82 oposto a partir da superfície de topo de flange 96 de modo a formar uma seção da manta 84. A seção de flange 112 é adjacente à seção de flange externa 102 de tal modo que a seção de flange 112 e a seção de flange externa 102 juntas formem o flange adjacente ao primeiro lado externo 92. A seção angular 106 tem uma seção de flange 122 que forma uma seção do flange 82 que se estende a partir do segundo lado ex- terno 94 para a manta 84 e, em seguida, se curva de modo a se estender a partir do flange 82 oposto a partir da superfície de topo de flange 96 de mo- do a formar uma seção da manta 84. A seção de flange 122 é adjacente à seção de flange externa 102 de tal modo que a seção de flange 122 e a se- ção de flange externa 102 juntas formem o flange adjacente ao segundo la- do externo 94. As seções angulares 104 e 106 se juntam uma à outra adja- centes à seção de flange externa 102 e se estendem adjacentes uma à outra de modo a formar a manta 84. A seção externa de flange 102 e as seções angulares 104 e 106 confinam um espaço vazio no local adjacente às curvas de seção angular. A massa 108 fica adjacente à seção de flange externa 102 e as seções angulares 104 e 106 preenchem esse espaço vazio. A massa 108 pode ser feita de uma carga adesiva ou de uma carga adesiva em com- binação com fibras laminadas. De maneira alternativa, a massa pode ser feita de uma espuma de baixa densidade. A seção de flange externa 102 é formada por camadas lamina- das de telas reforçadas com fibra de carbono 66. As telas de plástico CFRP 66 têm entre 0,127 mm (0,005 polegadas) e 0,254 mm (0,010 polegadas) de espessura e podem ser de fita ou tecido e são impregnadas com uma matriz adesiva termorrígida ou termoplástica.

As seções angulares 104 e 106 são formadas por camadas la- minadas de telas reforçadas com fibra de carbono 66 e, nas regiões que fa- zem parte do flange 82 e na região da manta 84, também feitas de folhas de titânio 68. As folhas de titânio 68 têm entre 0,101 mm (0,004 polegadas) e 0,508 mm (0,020 polegadas) de espessura. Essa faixa de espessura oferece uma laminação favorável às folhas de plástico CFRP. Tal como mostrado nas Figuras 6 e 7, as folhas de titânio 68 se estendem a partir do primeiro e segundo lados externos 92 e 94 através das seções de flange 112 e 122 das seções angulares 104 e 106, respectivamente. As folhas de titânio 68 se curvam com as seções angulares 104 e 106 de modo a se estenderem ao longo da manta 84 para fora do flange 82. As folhas de titânio 68 se esten- dem a partir das seções de flange 112 e 122 nas regiões de transição 114 e 124, respectivamente. As telas reforçadas com fibra de carbono 66 das se- ções angulares 104 e 106 se estendem a partir do primeiro e segundo lados externos 92 e 94, respectivamente, através das seções de flange 112 e 122, respectivamente, e, em seguida, através das seções de transição 114 e 124, respectivamente, para as seções 116 e 126 da manta 84. Tal como mostra- do, cada folha de titânio 68 das seções angulares 104 e 106 é posicionada entre duas telas reforçadas com fibra de carbono 66.

Tal como mostrado nas Figuras 6 e 7, as folhas de titânio 68 se estendem através da seção de flange 112 e 122. Dentro de cada elemento angular 104 e 106, as folhas de titânio 68 se estendem a partir do flange 82 progressivamente a distâncias maiores ao longo da manta 84 à medida que sua distância a partir do primeiro lado externo 92 e do segundo lado externo 94, respectivamente, aumenta. Além disso, as distâncias que as folhas de titânio 68 se estendem ao longo da manta 84 a partir do flange 82 são iguais para as folhas de titânio 68 que ficam à mesma distância a partir do primeiro e segundo lados externos 92 e 94 a fim de criar a configuração simétrica mostrada na Figura 6, com as folhas de titânio mais longas 68 posicionadas no meio da manta 84. Tal como mostrado nas Figuras 6 e 7, as telas refor- çadas com fibra de carbono 66 que fazem parte das seções angulares 104 e 106, respectivamente, se estendem a partir do primeiro e segundo lados ex- ternos 92 e 94 através das seções de flange 112 e 122, respectivamente, das seções de transição 114 e 124, respectivamente, e continuam através das seções de manta 116 e 126. A manta 84 diminui de largura ao longo da direção entre o primeiro e o segundo lados externos 92 e 94 à medida que a distância a partir do flange 82 aumenta, uma vez que o número de folhas de titânio no local diminui. A largura da manta 84 permanece constante nas se- ções de manta 116 e 126 constituídas apenas das telas reforçadas com fibra de carbono 66. O elemento em forma de T 80 pode ser fabricado por meio de um processo de co-ligação. A seção de flange externa 102 é pré-curada ao se assentar as folhas reforçadas com fibra de carbono 66 a fim de formar a seção de flange externa 102 e, em seguida, pré-curar essa seção. As duas seções angulares 104 e 106 podem ser fabricadas por meio da formação de folhas de titânio 68 na configuração conforme acima descrita e tal como mostrado nas Figuras 6 e 7. As folhas de titânio são preparadas tal como descrito acima com referência ao elemento de canal em forma de C 32. As duas seções angulares 104 e 106 são, em seguida, pré-curadas de modo a formar os componentes individuais do elemento 80. A seção de flange exter- na pré-curada 102, as seções angulares 104 e 106, e a massa 108 são mon- tadas e ensacadas a vácuo. O conjunto é, em seguida, curado em uma au- toclave a uma temperatura e pressão elevadas de modo a formar um ele- mento compósito unitário.

Uma alternativa à formação de um elemento a partir de múltiplos componentes pré-curados, tal como acima descrito é mostrada na Figura 8. A Figura 8 mostra um elemento de seção em I 36 que é formado por dois elementos em forma de C 132 e duas seções de flange externas 102. Cada elemento 132 é formado de maneira similar ao elemento 32, tal como acima descrito. Em vez de um suporte, tal como o suporte 78, dentro do qual um elemento é formado, os dois elementos em forma de C 132 são, cada qual, formados em torno de uma ferramenta 144 de modo que a manta 134 e os flanges 136 e 138 de cada elemento 132 fiquem adjacentes à ferramenta 144. Uma superfície da manta 134 faceia no sentido oposto da ferramenta 144. Os elementos 132 são colocados adjacentes um ao outro de modo que a superfície de cada elemento que faceia no sentido oposto da ferramenta 144 fique adjacente à superfície oposta da manta 134 do outro elemento 132. Uma massa 108 é posicionada adjacente aos elementos 132 entre os flanges estendidos no sentido contrário 136 e 138. Uma seção de flange ex- terna 102 é feita de telas reforçadas com fibra de carbono 66 e é colocada adjacente aos flanges estendidos no sentido contrário 136 e 138. O conjunto é ensacado a vácuo e curado em uma autoclave a uma temperatura e pres- são elevadas. Este procedimento só precisa de uma etapa de cura para for- mar um elemento compósito unitário.

Uma construção alternativa de uma seção em T que pode formar um elemento em forma de T ou manta para as seções de flange de um ele- mento em forma de I é mostrada nas Figuras 9 e 10. A Figura 9 mostra uma vista em seção transversal de uma seção em T de titânio soldada 150. A seção em T 150 é formada pelas chapas 152 e 156. Tal como mostrado na Figura 9, a chapa 152 se estende a partir de uma extremidade 151 para uma extremidade 153. A chapa 156 se estende a partir de uma extremidade 155 para uma extremidade 157. A chapa 156 é posicionada de modo que a ex- tremidade 155 fique adjacente à chapa 152 em um local entre as extremida- des 151 e 153, e a chapa 156 se estende de modo geral perpendicular à chapa 152. A chapa 156 é soldada na chapa 152 na extremidade 155. A Figurai0 mostra uma vista em seção transversal de um ele- mento em forma de T 170 que inclui a seção em T 150. Uma seção de flan- ge externa 102 se estende adjacente a uma superfície da chapa 152 que faceia no sentido oposto da chapa 156 a partir da extremidade 151 para a extremidade 153. A seção de flange externa 102 é formada por camadas laminadas de telas reforçadas com fibra de carbono 66. As porções angula- res 172 e 182 se estendem a partir das extremidades 151 e 153, respecti- vamente, para a chapa 156 adjacente a uma superfície da chapa 152 que faceia no sentido oposto a partir da seção de flange externa 102. As porções angulares 172 e 182 incluem as seções de flange 174 e 184 que se esten- dem a partir das extremidades 151 e 153, respectivamente, para a chapa 156 e se curvam de modo a formar as seções de transição 176 e 186, res- pectivamente, que se estendem ao longo da chapa 156 de modo geral per- pendiculares à e para fora da chapa 152. As porções angulares 172 e 182 são feitas, de maneira similar às seções angulares 104 e 106 acima descri- tas, de camadas de telas reforçadas com fibra de carbono 66 e também fei- tas de folhas de titânio 68. As folhas de titânio 68 nas seções de transição 176 e 186 que ficam próximas da chapa 156 se estendem por uma distância ao longo da direção da chapa 156 que é maior que a distância das folhas de titânio 68 que ficam mais distantes que a extensão da chapa 156. As massas 108 são posicionadas em ambos os lados da chapa 156 no local em que a chapa 156 é soldada à chapa 152 a fim de encher um espaço vazio entre as chapas 152, 156 e as seções angulares 172 e 182. As telas reforçadas com fibra de carbono 66 das seções angulares 172 e 182 se estendem a partir das folhas de titânio 68 de modo a formar uma seção reforçada com fibra de carbono 192. O elemento em forma de T 170 pode ser moldado como um elemento único de modo que o mesmo possa ser ensacado a vácuo e cura- do em uma autoclave a uma temperatura e pressão elevadas a fim de ser curado em uma única etapa de modo a formar um elemento unitário.

Uma construção alternativa de uma seção em T que pode formar um elemento em forma de T ou manta nas seções de flange de um elemento em forma de I é mostrada nas Figuras 11 e 12. A Figura 11 mostra um ele- mento 210 que tem uma seção transversal em forma de T similar ao da se- ção em T 150 mostrado na Figura 9. A seção em T 210 é extrusada como um elemento único que forma uma chapa de flange de modo geral planar 212, uma chapa de manta de modo geral planar 216 que se estende per- pendicularmente a partir da chapa de flange 212 e uma seção de transição 214 entre a chapa de flange 212 e a chapa 216. A Figura 12 mostra uma vista em seção transversal de um ele- mento em forma de T 220 que inclui a seção em T 210. O elemento 220 é similar ao elemento 170 mostrado na Figura 10 e descrito acima. O elemento 220 inclui o elemento 210 que tem a seção de transição 214 que é formada de modo a se conformar às seções angulares 222 e 232 adjacentes do ele- mento 220. Nenhum espaço vazio é formado pelas seções angulares 222 e 232 e pelo elemento 210, e as massas 108, portanto, não precisam encher tal espaço vazio. Uma única folha de titânio 68 se estende através das se- ções angulares 222 e 232. A seção de manta 242 inclui telas reforçadas com fibra de carbono 66 que são posicionadas sobre as superfícies opostas des- sa seção de modo a se estender a partir das seções angulares 222 e 232. O elemento em forma de T 220 pode ser moldado como um elemento único de modo que o mesmo possa ser ensacado a vácuo e curado em uma autocla- ve a uma temperatura e pressão elevadas a fim de ser curado em uma única etapa de modo a formar um elemento unitário.

Depois de um elemento ser moldado de acordo com a presente invenção, furos são feitos através do elemento nos locais em que as folhas de titânio foram posicionadas a fim de alojar parafusos ou outros conectores. A presente invenção não se limita ao uso com qualquer seção de formato específico. A presente invenção pode ser adaptada a uma varie- dade de elementos estruturais, e os elementos podem ser feitos de acordo com a presente invenção em outros formatos além das formas estruturais convencionais. Além disso, o número, o formato, o tamanho e a espessura das folhas metálicas laminadas podem variar de modo a obter uma resistên- cia desejada. De maneira similar, o metal a partir do qual as folhas são feitas e os materiais que formam as folhas reforçadas com fibra podem ser diferen- tes dos descritos nas modalidades.

Claims (15)

1. Método de produção de um elemento laminado alongado (10) com uma forma em seção transversal para suportar flexão e tendo um refor- ço de conexão local, o método compreendendo as etapas de: - moldar uma ou mais folhas metálicas (68) em um formato de uma ou mais porções selecionadas do elemento; - posicionar a uma ou mais folhas metálicas (68) entre as telas flexíveis curáveis (66) de modo a formar um conjunto em camadas; e - curar o conjunto de modo a formar um elemento reforçado.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, em que as telas fle- xíveis curáveis (66) incluem fibras de carbono e as telas flexíveis curáveis (66) são impregnadas com uma matriz adesiva.

3. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, no qual a folha metálica (68) é feita de titânio.

4. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que: - a etapa de moldar folhas metálicas (68) compreende a forma- ção de duas ou mais folhas metálicas (68) em um formato de uma porção selecionada do elemento; e - a etapa de posicionar as folhas metálicas (68) compreende a- inda a aplicação de um filme adesivo a uma superfície de uma primeira folha metálica (68) e o posicionamento de uma segunda folha metálica (68) adja- cente ao filme adesivo.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, no qual: - a etapa de moldar folhas metálicas (68) compreende a forma- ção de duas ou mais folhas metálicas (68) em um formato de uma porção selecionada do elemento; e - a etapa de posicionar as folhas metálicas (68) compreende a- inda o posicionamento das duas ou mais folhas metálicas (68) adjacentes uma à outra com uma ou mais telas flexíveis curáveis (66) entre folhas metá- licas adjacentes (68).

6. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que: - a etapa de posicionar compreende ainda o posicionamento de uma folha metálica (68) entre uma primeira tela flexível curável (66) e uma segunda tela flexível curável (66) e o posicionamento de uma terceira tela flexível curável (66) adjacente a uma borda da folha metálica (68) e estendi- da a partir da folha metálica (68) entre a primeira e segunda telas flexíveis curáveis (66).

7. Método, de acordo com qualquer reivindicação precedente, em que: - a etapa de moldar uma ou mais folhas metálicas (68) compre- ende a formação das folhas metálicas (68) de modo a se estender a partir de uma seção de flange do elemento alongado para uma seção de manta adja- cente do elemento alongado.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, em que: - a etapa de moldar folhas metálicas (68) compreende a forma- ção de duas ou mais folhas metálicas (68), cada folha metálica (68) formada de modo a se estender por uma distância de flange a partir de uma borda externa da seção de flange do elemento alongado ao longo dessa seção de flange para a seção de manta adjacente do elemento alongado e a folha me- tálica (68), em seguida, se estende por uma distância de manta ao longo da seção de manta do elemento alongado a partir da seção de flange do ele- mento alongado, a distância de manta de uma folha metálica (68) crescendo à medida que a distância de flange da folha metálica (68) aumenta e - a etapa de posicionar as duas ou mais folhas metálicas (68) compreende o posicionamento das folhas metálicas (68) com uma distância de flange maior adjacente a uma folha metálica (68) com uma distância de flange menor de tal modo que a folha metálica (68) com uma distância de flange maior se estenda por mais longe a partir da borda externa da seção de flange do elemento alongado e, em seguida, por mais longe ao longo da seção de manta do elemento alongado do que uma folha metálica adjacente (68) com uma distância de flange e uma distância de manta menores.

9. Elemento laminado alongado reforçado (10) com uma forma em seção transversal para suportar flexão, compreendendo: - uma pluralidade de camadas de telas flexíveis curáveis (66) que formam o elemento alongado com uma forma em seção transversal que suporta uma flexão sobre um eixo geométrico disposto na seção transversal, e - uma ou mais folhas metálicas moldadas (68) entre as telas fle- xíveis curáveis (66) dentro do elemento alongado; e - as telas flexíveis curáveis (66) curadas com as folhas metálicas (68) entre as mesmas de modo a formar um elemento unitário.

10. Elemento laminado reforçado (10), de acordo com a reivindi- cação 9, em que uma abertura estendida através do elemento em uma posi- ção na qual o elemento inclui as folhas metálicas (68), a abertura sendo di- mensionada de modo a alojar um conector através do elemento.

11. Elemento laminado reforçado (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 10, no qual as telas flexíveis curáveis (66) inclu- em fibras de carbono, e as telas flexíveis curáveis (66) são impregnadas com uma matriz adesiva.

12. Elemento laminado reforçado (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, em que a uma ou mais folhas metálicas (68) são feitas de titânio.

13. Elemento laminado reforçado (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, em que as folhas metálicas moldadas (68) se estendem a partir de uma seção de flange do elemento reforçado para uma seção de manta adjacente do elemento reforçado.

14. Elemento laminado reforçado (10), de acordo com a reivindi- cação 13, no qual as folhas metálicas moldadas (68) incluem duas ou mais folhas metálicas (68), cada folha metálica (68) sendo formada de modo a se estender por uma distância de flange a partir de uma borda externa da seção de flange do elemento laminado reforçado ao longo dessa seção de flange para a seção de manta adjacente do elemento laminado reforçado e a folha metálica (68), em seguida, se estende por uma distância de manta ao longo da seção de manta do elemento laminado reforçado a partir da seção de flange do elemento laminado reforçado, a distância de manta de uma folha metálica (68) crescendo à medida que a distância de flange da folha metáli- ca (68) aumenta e as duas ou mais folhas metálicas (68) são posicionadas no interior do elemento laminado reforçado de tal modo que uma folha metá- lica (68) com uma distância de flange maior fique adjacente a uma folha me- tálica (68) com uma distância de flange menor, e a folha metálica (68) com uma distância de flange maior se estenda por mais longe a partir da borda externa da seção de flange do elemento laminado reforçado e, em seguida, por mais longe ao longo da seção de manta do elemento laminado reforçado do que uma folha metálica adjacente (68) com uma distância de flange e uma distância de manta menores,

15. Elemento laminado reforçado, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 14, em que o elemento compreende um dentre um elemento em forma de T, um elemento em forma de I, um elemento em for- ma de C, e um elemento em forma de chapéu.