BRPI0609143A2 - folha de material para a formação de uma estrutura estrutural tridimensional, viga oca e armação de exoesqueleto - Google Patents

Abstract

FOLHA DE MATERIAL PARA A FORMAçAO DE UMA ESTRUTURA ESTRUTURAL TRIDIMENSIONAL, VIGA OCA E ARMAçãO DE EXOESQUELETO. Estruturas resistentes à fadiga de alta resistência e dobradas com precisão e uma folha para isso são mostradas. Para a formação das estruturas, os métodos para flexão com precisão de uma folha de material ao longo de uma linha de flexão e uma folha de material formada com estruturas de definição de tira de flexão, tais como fendas ou ranhuras, são mostrados. Os métodos incluem as etapas de projeto e, então, formação separadamente de fendas ou ranhuras que se estendem longitudinalmente ou ranhuras através da folha de material em uma relação axialmente espaçada para produção de flexão precisa da folha, quando flexionada ao longo da linha de flexão. As tiras de flexão têm uma configuração e uma orientação as quais aumentam sua resistência mecânica e resistência à fadiga e, mais preferencialmente, fendas ou arcos são usados, o que faz com que bordas sejam encaixadas e suportadas em faces do material em folha em lados opostos das fendas ou arcos. O contato de borda em face produz uma flexão ao longo de uma posição de fuícro virtual em relação sobreposta com a linha de flexão. Várias modalidades de fenda adequadas para a produção de suporte de encaixe de borda em face e flexão precisa são mostradas. Com estes ensinamentos, a formação de numerosas estruturas de suporte de carga tridimensionais a partir de uma folha bidimensional é permitida. Os exemplos de vigas retas e curvadas, chassis e exoesqueletos são mostrados.

Description

FOLHA DE MATERIAL PARA A FORMAÇÃO DE UMA ESTRUTURA ESTRUTURAL TRIDIMENSIONAL, VIGA OCA E ARMAÇÃO DE EXOESQUELETO

Referências Cruzadas a Pedidos Relacionados

Este pedido é uma continuação em parte do Pedido de Patente U.S. N0 10/672.766, depositado em 26 de setembro de 2003, e intitulado TECHNIQUES FOR DESIGNING AND MANUFACTURING PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH FATIGUE RESISTANT S TRUCTURE S AND SHEET THEREFORi o qual é uma continuação em parte do Pedido de Patente U.S. N0 10/256.870, depositado em 26 de setembro de 2002, e intitulado METHOD FOR PRECISION BENDING OF SHEET OF MATERIALS, SLIT SHEETS FABRICATION PROCESS, o qual é uma continuação em parte do Pedido de Patente U.S. N0 09/640.267, depositado em 17 de agosto de 2000, e intitulado METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEET THEREFOR, agora Patente U.S. N0 6.481.259 BI. Todos os pedidos acima são incorporados aqui como referência em sua totalidade.

Este pedido também reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória U.S. N0 60/663.392, depositado em 17 de março de 2005 e intitulado PRECISION-FOLDED, HIGH STRENGTH, FATIGUE-RESIS TANT STRUCTURES AND SHEET THEREFOR, cujo conteúdo inteiro é incorporado aqui como referência.

Antecedentes da Invenção

Campo Técnico

A presente invenção se refere, em geral, ao projeto e ao dobramento com precisão de folhas de material e à fabricação de estruturas a partir dali. Mais particularmente, a presente invenção se refere a processos de projeto, preparação e fabricação, incluindo, mas não limitando, formas de preparação de material em folha, de modo a se permitir um dobramento com precisão, e ao uso desses processos para um dobramento rápido de duas dimensões para três dimensões de estruturas ou conjuntos resistentes à fadiga de alta resistência.

Descrição da Técnica Relacionada

Um problema comumente encontrado em relação à flexão de um material em folha é que as localizações das flexões são difíceis de controlar por causa de variações de tolerância de flexão e do acúmulo de erros de tolerância. Por exemplo, na formação dos alojamentos para um equipamento eletrônico, um metal em folha é flexionado ao longo de uma primeira linha de flexão com certas tolerâncias. A segunda flexão, contudo, freqüentemente é posicionada com base na primeira flexão e, assim sendo, os erros de tolerância se acumulam. Uma vez que pode haver três ou mais flexões, as quais estão envolvidas na criação do chassi ou invólucro para os componentes eletrônicos, o efeito de erros cumulativos de tolerância na flexão pode ser significativo. Mais ainda, as tolerâncias que são obteníveis variarão amplamente, dependendo do equipamento de flexão e do seu ferramental, bem como da habilidade do operador.

Uma abordagem para este problema tem sido tentar controlar a localização de flexões no material em folha através do uso de formação de fendas ou ranhuras. Fendas ou ranhuras podem ser formadas na matéria-prima de folha muito precisamente, por exemplo, pelo uso de dispositivos controlados numericamente por computador (CNC), os quais controlam um aparelho de formação de fenda ou ranhura, tal como um laser, um jato de água, uma prensa de punção, uma lâmina ou uma outra ferramenta.

Com referência à FlG. 1, uma folha de material 21 é mostrada, a qual tem uma pluralidade de fendas ou ranhuras 23 alinhadas em uma relação espaçada de extremidade a extremidade ao longo de uma linha de flexão proposta 25. Entre pares de fendas ou ranhuras longitudinalmente adjacentes estão almas de flexão, estrias ou tiras 27, as quais serão plasticamente deformadas quando da flexão da folha 21. As almas 27 mantêm a folha em conjunto como um membro único. Quando ranhuras que não penetram através da folha 21 são empregadas, a folha de material também é mantida em conjunto pela alma de material atrás de cada ranhura.

A localização de ranhuras ou fendas 23 na folha 21 pode ser precisamente controlada, de modo a se posicionarem as ranhuras ou fendas na linha de flexão 25 em tolerâncias relativamente apertadas. Assim sendo, quando a folha 21 é flexionada após o processo de formação de ranhura ou de fenda, a flexão ocorre em uma posição que é muito próxima da linha de flexão 25. Uma vez que as fendas podem ser depositadas em uma folha de material plana precisamente, o erro cumulativo é muito menor em um processo de flexão como esse, se comparado com um no qual as flexões são formadas por uma prensa viradeira, com cada flexão subseqüente sendo posicionada com referência à flexão precedente.

No entanto, mesmo uma flexão baseada em formação de ranhura ou baseada em formação de fenda de material em folha tem seus problemas. Em primeiro lugar, as tensões nas almas ou tiras de flexão 27, como resultado de uma deformação plástica das almas e da formação de fenda em ambas as extremidades de almas 27, são substanciais e concentradas. Para uma formação de ranhura, as tensões no material atrás ou no lado traseiro da ranhura também são substanciais e muito concentradas. Assim, falhas em almas 27 e/ou atrás de ranhuras 23 podem ocorrer. Mais ainda, as ranhuras ou fendas não necessariamente produzem a flexão de almas 27 diretamente ao longo da linha de flexão 25, e o processo de formação de ranhura é lento e inconsistente, particularmente quando usinando ou cortando a ponta de ranhuras em formato de V. Uma formação de ranhura, portanto, não está em uso comercial difundido.

Conforme pode ser visto nas FIG. IA e IB, se uma folha 21 for fendilhada, conforme é mostrado em 23a, e/ou ranhurada, conforme mostrado em 23b e, então, flexionada, as almas de flexão 27a e 27b experimentarão uma deformação plástica e tensão residual. Para a fenda 23a, obviamente, o material será completamente removido ou cortado ao longo do comprimento da fenda. Para uma ranhura em formato de V 23b, haverá uma alma fina 2 9 entre a ranhura 23b e o exterior convexo da flexão, mas ela também será plasticamente deformada e altamente tensionada. A flexão para uma formação de ranhura em formato de V normalmente será em uma direção de fechamento de ranhura 23b, de modo que as faces laterais fiquem juntas, conforme mostrado na FIG. IB. O carregamento da estrutura flexionada das FIG. IA e IB com uma força vertical Fv e uma força horizontal Fh colocará a flexão, com as fendas e/ou ranhuras de enfraquecimento e as tiras ou almas plasticamente deformadas 27a, 27b, bem como a alma fina 29, sob uma tensão considerável. Uma falha da estrutura ocorrerá em níveis de força mais baixos do que se um processo de flexão não de fendilhamento ou não de formação de ranhura fosse usado.

Um outro esquema para fendilhamento de folha para facilitar uma flexão foi empregado na técnica anterior. A técnica de fendilhamento empregada para a produção de flexões, contudo, foi projetada primeiramente para a produção de efeitos visuais ou decorativos para uma aplicação escultural. 0 resultado visual foi descrito como uma "costura com pontos" e as flexões em si foram estruturalmente reforçadas por vigas. Esta escultura costurada com pontos foi exibida no New York Museum of Modern Art por volta de 1998, e a técnica de fendilhamento de folha é descrita no Pedido Publicado de Patente dos Estados Unidos 2002/0184936 Al, publicado em 12 de dezembro de 2002, (o Pedido de "Gitlin, et al."). A escultura também é mostrada e descrita na publicação intitulada "Office dA" de Contemporary World Architects, pp. 15, 20- 35, 2000. As FIG. 2, 2A e 2B dos presentes desenhos mostram um exemplo da técnica de costura com pontos empregada.

Uma modalidade do Office dA ou do Pedido de Gitlin, et al. É mostrada na FIG. 2. Uma pluralidade de fendas 31 é formada em um material em folha 32. As fendas 31 são lineares e deslocadas lateralmente umas das outras ao longo de lados opostos de uma linha de flexão 33. As fendas podem ser vistas sobrepondo-se longitudinalmente, de modo a definirem o que se tornará estrias de flexão, almas, tiras ou "pontos de costura" 34 entre as extremidades de fenda sobrepostas. As FIG. 2A e 2B mostram uma vista em elevação lateral aumentada de uma extremidade de uma fenda na folha 32, a qual foi flexionada ao longo da linha de flexão 33 a 90 graus, e as porções de folha 35 e 3 6 em lados opostos da linha de flexão são interconectadas por tiras torcidas ou "pontos de costura" 34, os quais se torcem ou formam pontos de costura entre as porções de folha a 90 graus 35, 36. OS arquitetos da escultura do New York Museum of Modern Art reconheceram que a flexão resultante não é estruturalmente muito forte, e eles incorporaram vigas parcialmente ocultas soldadas na escultura nos vértices internos de cada uma das flexões costuradas por pontos.

Uma vez que as fendas 31 são paralelas à linha de flexão 33, as tiras 34, as quais também têm uma dimensão de largura constante ou uniforme, são torcidas e plasticamente deformadas em torção pelo seu comprimento, com o resultado de na extremidade de uma flexão a 90° um lado traseiro da tira se encaixar na face 3 8 no outro lado da fenda 31 na posição 37. Esse encaixe eleva a porção de folha 35 para longe da face 38 na porção de folha 36, bem como tenta abrir a extremidade 4 0 da fenda e produzindo tensão adicional na extremidade de fenda. 0 resultado da torção de tiras 34 e da elevação na extremidade da flexão é um espaço, G, pelo comprimento da fenda 31 entre a porção de folha 3 5 e a face 38. As tiras torcidas ou pontos de costura 34 forçam a porção de folha 35 para fora da face 38 e tensionam ambas as extremidades de fenda 4 0 (apenas uma extremidade de fenda 4 0 sendo mostrada, mas a mesma tensão poderia ocorrer na outra extremidade de fenda 4 0 da fenda 31 mostrada nas FIG. 2A e 2B).

Os espaços G são produzidos em cada fenda 31 ao longo do comprimento da linha de flexão 33 em lados alternativos da linha de flexão. Assim, em cada fenda uma porção de folha é forçada para fora de contato com uma face de definição de fenda, ao invés de ser tracionada para contato com e, assim, suportada plenamente pela face.

Mais ainda, e de forma muito importante, a configuração de fendilhamento da FIG. 2 tensiona cada uma das tiras 34 até um grau muito alto. Conforme o comprimento de tira é aumentado (o comprimento de superposição entre as extremidades de fendas 31) para se tentar reduzir a tensão de torção ao longo do comprimento de tira, a força tentando puxar de forma resiliente ou grampear uma porção de folha contra uma face oposta se reduz. Inversamente, conforme o comprimento de tira 34 é diminuído, uma torção forma micro- rasgamentos nas tiras de largura constante com concentradores de tensões resultantes, e a condição geral das tiras torcidas é que elas são tensionadas em excesso. Isto tende a comprometer a resistência da flexão e deixa uma flexão sem suporte de carga.

Uma força vertical (Fv na FIG. 2B) aplicada à porção de folha 3 5 imediatamente carregará a tira torcida e tensionada 34 e, devido ao fato de haver um espaço G, a tira se deformará plasticamente mais sob um carregamento e pode falhar ou rasgar antes de a porção de folha 3 5 ser deslocada para baixo para encaixe com e suporte na face 38. Uma força horizontal Fh de modo similar tenderá a esmagar a tira longitudinalmente adjacente 34 (e cisalhar a tira 34 na FIG. 2B), antes de o espaço G ser fechado e a porção de folha 3 5 ser suportada na face de fenda oposta 38.

Um outro problema inerente no esquema de fendilhamento das FIG. 2 a 2B e no Pedido de Gitlin, et al. é que a largura de tira constante não pode ser variada independentemente da distância entre as fendas, e a largura de tira não pode ser menor do que a espessura de material sem tensionamento das tiras até o extremo. Quando as fendas 31 são paralelas umas às outras e se sobrepõem longitudinalmente, a largura de tira, por definição, deve ser igual ao espaçamento ou distância de deslocamento entre fendas. Isto limita a flexibilidade no projeto de flexões para carregamento estrutural das tiras. Mais ainda, as fendas terminam com cada outra extremidade de fenda sendo alinhada e dirigida para a outra. Não há uma tentativa, portanto, de redução de concentradores de tensões e propagação de microfissura que ocorre nas extremidades das fendas, e extremidades de fenda alinhadas podem fissurar sob um carregamento.

A configuração de fendilhamento de folha das FIG. 2 a 2B, portanto, pode ser prontamente empregada para flexões decorativas, mas não é otimamente adequada para flexões as quais devem prover um suporte estrutural significativo e resistência à fadiga.

O Pedido de Gitlin, et al. também ensina a formação de fendas curvadas (nas FIG. 10a, 10b), mas as fendas de novo são paralelas a uma linha de flexão curvada, de modo que a largura das tiras de flexão é constante, as tiras se estendem ao longo e paralelas à linha de flexão, não a atravessam, as tiras são torcidas ao extremo, as extremidades de fenda tendem a dirigir microfissuras e concentrações de tensão para a próxima fenda, e o pedido ensina o emprego de uma largura de corte de fenda que resulta no encaixe do lado oposto da fenda, em 37, apenas na extremidade da flexão.

Uma técnica de perfuração linear simples também foi usada pelos mesmos arquitetos em uma instalação de painéis de teto de metal flexionado em uma pizzaria em Boston. Novamente, os componentes de folha flexionada por perfuração linear não foram projetados para portarem cargas não suportadas significativas ao longo das flexões.

Fendas, ranhuras, perfurações, ondulações e linhas de marcação também foram usadas em vários sistemas patenteados como uma base para a flexão de um material em folha. A Patente U.S. N0 5.225.799 de West et al. , por exemplo, mostra uma técnica baseada em formação de ranhura para o dobramento de uma folha de material para a formação de uma guia de onda de microonda ou filtro. Na Patente U.S. N0 4.628.161 de St. Louis, linhas de marcação e ondulações são usadas para o dobramento de folhas de metal. Na Patente U.S. N0 6.210.037 de Brandon, fendas e perfurações são usadas para a flexão de plásticos. A flexão de papelão corrugado usando-se fendas ou cortes de matriz é mostrada na Patente U.S. N0 6.132.349 e na Publicação PCT WO 97/24221 de Yokoyama, e nas Patentes U.S. N0 3.756.4 99 de Grebel et al. e 3.258.380 de Fischer, et al. A flexão de folhas de cartolina também foi facilitada por fendilhamento, conforme é mostrado nas Patentes U.S. N0 5.692.672 de Hunt, 3.963.170 de Wood e 975.121 de Carter. O Pedido de Patente Publicado U.S. N0 US 2001/0010167 Al também mostra uma técnica de flexão de metal que envolve aberturas, entalhes e similares e o uso de grande força para a produção de um fluxo de plástico controlado e uma fissuração e um enrugamento reduzidos.

Na maioria destes sistemas de flexão da técnica anterior, contudo, a técnica de formação de flexão enfraquece grandemente a estrutura resultante, ou flexões de precisão não são capazes de serem formadas, ou uma flexão ocorre por esmagamento do material em um lado da flexão. Mais ainda, quando um fendilhamento é usado nestes sistemas da técnica anterior, além do enfraquecimento estrutural e da promoção de futuros pontos de falha estrutural, o fendilhamento pode tornar o processo de vedação de uma estrutura flexionada dispendioso e difícil. Estes métodos da técnica anterior, portanto, são menos adequados para a fabricação de estruturas que sejam capazes de conterem um fluido ou um material fluível.

Os problemas de flexão com precisão e retenção de resistência são muito mais substanciais quando da flexão de folhas de metal e, particularmente, de folhas de espessura substancial. Em muitas aplicações, é altamente desejável se ser capaz de flexionar folhas de metal com baixa força, por exemplo, com as mãos com apenas ferramentas manuais, ou com apenas ferramentas acionadas moderadamente. Essa flexão de folhas espessas de metal, obviamente, impõe problemas maiores.

Em um outro aspecto da presente invenção, a capacidade de superação das deficiências da técnica anterior na flexão baseada em fendilhamento de um material em folha é aplicada para a eliminação de deficiências nas técnicas de fabricação de metal da técnica anterior e nas estruturas resultantes dali.

Uma técnica da arte anterior bem conhecida para a produção de estruturas tridimensionais rígidas é o processo de corte e junção em conjunto de partes de material em folha e não em folha. Fixações de gabarito e soldagem, grampeamento e ligação por adesivo ou usinagem e uso de prendedores para a junção em conjunto de várias partes discretas previamente foram extensivamente usados para a fabricação de estruturas tridimensionais rígidas. No caso de soldagem, por exemplo, surge um problema no corte e na fixação de gabarito acuradas das peças individuais; o trabalho e o maquinário requeridos para a manipulação de um grande número de partes, bem como o controle de qualidade e a certificação de múltiplas partes. Adicionalmente, a soldagem tem o problema inerente de empenamento de formato dimensional causado pela zona termicamente afetada da solda.

A soldagem tradicional de metais com espessura de material significativa usualmente é obtida pelo uso de partes tendo bordas biseladas freqüentemente feitas por retificação ou ferramentas de ponto único, as quais se domam significativamente ao tempo de fabricação e ao custo. Mais ainda, a falha por fadiga de metais termicamente afetados é imprevisível para juntas cujas geometrias de suporte de carga se baseiam inteiramente em materiais soldados, brasados ou soldados com solda branca. Uma falha por fadiga de soldas usualmente é compensada pelo aumento da massa dos componentes, os quais são soldados em conjunto e o número e a profundidade das soldas. A desvantagem associada desse projeto em excesso, obviamente, é o peso excessivo.

Com respeito à ligação de forma adesiva de um material em folha e não de folha ao longo das bordas e faces de componentes discretos, surge um problema de manipulação e posicionamento acurado das várias partes e manutenção ou grampeamento delas no lugar até o método de ligação estar completado.

Uma outra classe de técnicas da arte anterior relacionada à fabricação de estruturas tridimensionais é a dos métodos de Formação Rápida de Protótipo. Estas incluem estereolitografia e uma hoste de outros processos nos quais um projeto é produzido usando-se um sistema de CAD e a representação de dados da estrutura é usada para acionamento de um equipamento na adição ou na subtração de material, até a estrutura estar completada. As técnicas de Formação Rápida de Protótipo da arte anterior são usualmente aditivas ou subtrativas.

Os problemas associados aos métodos subtrativos de Formação Rápida de Protótipo são que eles são esbanjadores de materiais pelo fato de um bloco de material capaz de conter a parte inteira ser usado e, então, um centro de usinagem à alta velocidade relativamente dispendioso é requerido para se usinar acurada e cortar a parte pela remoção do material indesejado.

Existem problemas também com as técnicas aditivas de Formação Rápida de Protótipo da arte anterior.

Especificamente, muitas dessas técnicas são otimizadas para uma faixa muito estreita de materiais. Adicionalmente, a maioria requer um dispositivo de fabricação especializado que distribui material em correspondência com os dados representando a parte. Os processos aditivos de Formação Rápida de Protótipo são lentos, muito limitados na escala da envoltória de parte e, usualmente, não fazem uso de materiais estruturalmente robustos.

Geralmente na técnica anterior, portanto, um fendilhamento ou uma formação de ranhura de folha para se permitir uma flexão de folha produziu flexões as quais carecem da precisão e da resistência necessárias para aplicações estruturais comerciais. Assim, essas técnicas de flexão de folha da arte anterior foram largamente relegadas a aplicações de flexão de metal de calibre leve ou decorativas, tal como escultura.

Em um aspecto amplo da presente invenção, portanto, é um objetivo importante da presente invenção se ser capaz de flexionar um material em folha de uma maneira muito precisa e ainda produzir uma flexão a qual seja capaz de suportar um carregamento substancial e ser resistente a falhas por fadiga.

Um outro objetivo deste aspecto da presente invenção é prover um método para flexão com precisão de folhas de material usando-se técnicas de fendilhamento melhoradas, as quais melhoram a precisão da localização das flexões, a resistência das estruturas resultantes e reduzem falhas induzidas por tensão.

Um outro objetivo da presente invenção é prover um processo de flexão de folha com precisão e uma folha de material a qual tenha sido fendilhada ou ranhura para flexão, e o qual possa ser usado para a acomodação da flexão de folhas de várias espessuras e de vários tipos de materiais não esmagáveis.

Um outro objetivo da presente invenção é prover um método para fendilhamento de folhas para flexão subseqüente que possa ser realizado usando-se apenas ferramentas manuais ou ferramentas elétricas, as quais facilitam a flexão, mas não tentam controlar a localização da flexão.

Um outro objetivo da presente invenção é se ser capaz de flexionar um material em folha em estruturas tridimensionais de alta resistência tendo tolerâncias de dimensão precisas.

É um outro objetivo da presente invenção se ser capaz de flexionar materiais em folha em estruturas tridimensionais precisas que sejam seladas de forma fácil e barata, desse modo permitindo a contenção de fluido ou materiais fluiveis.

Em um aspecto amplo da presente invenção com relação ao uso de flexão baseada em fenda para melhoria das técnicas de fabricação e de montagem, é um objetivo da presente invenção prover uma nova técnica de Formação Rápida de Protótipo e Fabricação Rápida Avançada, que emprega uma ampla faixa de materiais, incluindo muitos que são estruturalmente robustos, não emprega um outro equipamento especializado além do que seria encontrado em qualquer instalação de fabricação moderna, e pode ser escalonada para cima ou para baixo para os limites do processo de corte usado.

É um outro objetivo deste aspecto da presente invenção prover recursos na folha de material a ser flexionada que ajudem no alinhamento aditivo acurado de componentes, antes e depois de o material em folha ser flexionado.

Um objetivo adicional da presente invenção é prover um método de fabricação que sirva como um andaime estrutural de formato quase de rede para múltiplos componentes dispostos em um espaço 3D na relação correta um com o outro, conforme definido pelo processo de projeto em CAD original.

É um objetivo adicional da presente invenção prover um método de fabricação de estruturas soldadas que emprega um número menor de partes separadas e cujas bordas são de formação de gabarito automática ao longo do comprimento das flexões e cujas bordas não de flexão provêem recursos que facilitam a formação de gabarito e o grampeamento na preparação para a soldagem. Neste contexto, é ainda um outro objetivo da presente invenção prover um método superior de formação de gabarito de materiais em folha para soldagem que reduza dramaticamente o empenamento e a inacurácia dimensional causados pelo processo de soldagem.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover uma nova junta soldada que proveja propriedades substanciais de suporte de carga que não se baseia na zona termicamente afetada em todos os graus de liberdade e, desse modo, melhorar a resistência a carregamento e a resistência cíclica à fadiga da estrutura tridimensional resultante.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover um método superior para:

1) reduzir o número de partes discretas requeridas para a fabricação de uma estrutura tridimensional dimensionalmente acurada, rígida e forte, e

2) inerentemente prover um método de posicionamento e grampeamento para os vários lados da estrutura tridimensional desejada que possa ser realizado através das bordas flexionadas e não flexionadas da presente invenção, resultando em um método de fabricação de custo mais baixo e de produção mais alta.

É um objetivo adicional da presente invenção prover um método de fabricação de uma ampla variedade de moldes de fundição contendo fluido para metais, polímeros, cerâmicas e compósitos, no qual o molde é formado a partir de uma folha de material fendilhada flexionada, a qual pode ser removida após o processo de solidificação ou deixada no lugar como um componente estrutural ou superficial do objeto acabado.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover um método de flexão de folha que seja adaptável para uso com dispositivos de fendilhamento existentes, permita que uma matéria-prima em folha seja remetida em uma condição plana ou em bobina e flexionada com precisão em uma localização remota, sem o uso de uma prensa viradeira, e melhore a montagem ou a montagem (suporte) de componentes dentro e sobre as superfícies no interior de invólucros formados pela flexão da matéria-prima em folha, após uma afixação de componente à matéria-prima em folha.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover uma técnica de dobramento com precisão que pode ser usada para a criação de dobras de suporte de carga precisas e acuradas em folhas de material, incluindo, mas não limitando, metais, plásticos e compósitos.

Um outro objetivo da presente invenção é prover uma técnica de dobramento com precisão que permita um dobramento em torno de uma linha de flexão virtual e requer consideravelmente menos força para a realização da dobra do que técnicas de flexão convencionais. Um outro objetivo da presente invenção é prover uma técnica de dobramento com precisão que seja essencialmente escalonável de forma linear, independentemente da espessura ou das características microestruturais do material.

Um outro objetivo da presente invenção é formar as geometrias descritas aqui, seja por um processo de fendilhamento / remoção, um processo de corte ou por um processo aditivo, e chegar às vantagens descritas aqui por qualquer rota.

Ainda um outro objetivo da presente invenção é prover uma técnica de dobramento para o diagrama de blocos de um material não esmagável no qual a microestrutura do material permaneça substancialmente não modificada em torno da dobra.

Os métodos e técnicas discretas para projeto e dobramento com precisão de material em folha, as técnicas de fabricação para isso e as estruturas formadas a partir •dessa flexão com precisão da presente invenção têm outros recursos e objetivos de vantagem, os quais se tornarão evidentes a partir da ou são estabelecidos em maiores detalhes na descrição detalhada a seguir e nos desenhos associados.

Breve Sumário da Invenção

Em um aspecto amplo, uma folha de material para flexão ao longo de uma linha de flexão desejada inclui a flexão de estruturas de definição de tira formadas na folha. As estruturas de definição de tira são posicionadas para a definição de pelo menos uma tira de flexão na folha, a tira tendo um eixo geométrico longitudinal de tira que é orientado e posicionado para se estender através da linha de flexão. Mais ainda, as estruturas de definição de tira são configuradas e posicionadas para produzirem uma flexão da folha de material ao longo da linha de flexão.

Em um aspecto, uma viga oca inclui duas folhas de material. A primeira folha de material é formada para flexão ao longo de uma pluralidade de primeiras linhas de flexão por ter uma pluralidade de estruturas de definição de tira de flexão posicionadas próximas de cada uma das linhas de flexão, com as estruturas de definição de tira de flexão configuradas para a produção de uma flexão ao longo das linhas de flexão. Uma viga oca é formada pela fixação da primeira folha de material, que é flexionada ao longo das primeiras linhas de flexão a uma segunda folha de material.

Ainda em um outro aspecto, uma armação de exoesgueleto inclui uma folha de material única formada para flexão ao longo de uma pluralidade de linhas de flexão. A folha de material é formada com uma pluralidade de estruturas de definição de tira de flexão posicionadas próximas de cada uma das linhas de flexão, e as estruturas de definição de tira de flexão são configuradas para a produção da flexão. A flexão da folha de material ao longo das linhas de flexão resulta em uma armação de membros estruturais.

As estruturas resistentes à fadiga, de alta resistência, dobradas com precisão e a folha para isso da presente invenção têm outros recursos e vantagens, as quais serão evidentes a partir de ou são estabelecidas em maiores detalhes nos desenhos associados, os quais são incorporados em e fazem parte deste relatório descritivo, e na Descrição Detalhada da Invenção a seguir, os quais em conjunto servem para explicação dos princípios da presente invenção.

Breve Descrição dos Desenhos

A FIG. 1 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material tendo fendas e ranhuras formadas ali de acordo com uma técnica da arte anterior.

A FIG. IA é uma vista fragmentada aumentada em seção transversal, tomada substancialmente ao longo do plano da linha IA-IA na FIG. 1, da folha da FIG. 1, quando em uma condição flexionada.

A FIG. IB ê uma vista fragmentada aumentada em seção transversal, tomada substancialmente ao longo do plano da linha IB-IB na FIG. 1, da folha da FIG. 1, quando em uma condição flexionada.

A FIG. 2 é um vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material tendo uma pluralidade de fendas formadas ali se usando uma configuração alternativa conhecida na técnica anterior.

A FIG. 2A é uma vista em elevação lateral fragmentada aumentada da folha da FIG. 2 flexionada a quase 90 graus.

A FIG. 2B é uma vista em seção transversal tomada substancialmente ao longo do plano da linha 2B-2B na FIG. 2A.

A FIG. 3 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material fendilhada de acordo com uma modalidade da presente invenção.

As FIG. 4A a 4D são vistas em plano de topo fragmentadas de uma folha de material a qual foi fendilhada de acordo com a modalidade da FIG. 3 e a qual está no processo de ser flexionada a partir de um plano achatado na FIG. 4A para uma flexão a 90 graus na FIG. 4D. As FIG. 5Α-5Α são vistas em seção transversal fragmentadas tomadas substancialmente ao longo dos planos de linhas 5A-5A, nas FIG. 4A a 4D, durante uma flexão da folha de material.

A FIG. 6 é uma vista em plano de topo de uma folha de material fendilhada de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

A FIG. 7 é uma vista em plano de topo da folha da FIG. 6, após ser flexionada a quase 90 graus.

A FIG. 8 é uma vista final da folha de material da FIG. 7.

A FIG. 8A é uma vista em elevação final aumentada, em seção transversal, da folha de material da FIG. 7 tomada substancialmente ao longo do plano 8A-8A na FIG. 7 e girada a quase 45 graus em relação à FIG. 8.

A FIG. 8B é uma vista em elevação final aumentada, em seção transversal, da folha de material da FIG. 7 tomada substancialmente ao longo do plano 8B-8B na FIG. 7 e girada a quase 45 graus em relação à FIG. 8.

A FIG. 9 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material fendilhada de acordo com uma modalidade alternativa adicional da presente invenção.

A FIG. 10 é uma vista em elevação lateral da folha da FIG. 9, após uma flexão a quase 90 graus.

A FIG. 10A é uma vista em seção transversal fragmentada tomada substancialmente ao longo do plano da linha 10A-10A na FIG. 10.

A FIG. 11 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma representação esquemática de uma modalidade alternativa adicional de uma folha de material tendo estruturas de definição de tira construídas de acordo com a presente invenção.

A FIG. 11A é uma vista em plano de topo fragmentada de uma fenda da configuração mostrada na FIG. 11, a qual foi formada usando-se uma técnica de corte a laser de perfuração rápida.

A FIG. 12 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material antes da flexão e da montagem em uma viga caixão curvada.

A FIG. 13 é uma vista em elevação lateral de uma viga caixão curvada construída a partir de duas folhas de material, cada uma sendo fendilhada conforme mostrado na FIG. 12.

A FIG. 14 é uma vista em elevação final da viga da FIG. 13.

A FIG. 15 é uma vista em plano de topo de uma folha de material formada com estruturas de definição de tira e configurada para envolvimento de um membro cilíndrico.

A FIG. 16 é uma vista em perspectiva de topo da folha de material da FIG. 15, conforme flexionada ao longo de linhas de flexão e montada para envolvimento de um membro cilíndrico.

A FIG. 17 é uma vista explodida em perspectiva de topo de uma montagem corrugada formada usando-se uma folha de material formada de acordo com a presente invenção.

A FIG. 18 é uma vista explodida em perspectiva de topo de uma modalidade alternativa de uma folha de material formada de acordo com a presente invenção.

A FIG. 19 é uma vista em plano de topo da folha fendilhada usada para a construção de uma modalidade alternativa de uma plataforma corrugada antes de uma flexão ou de um dobramento.

A FIG. 20 é uma vista em perspectiva de topo de uma folha corrugada ou plataforma construída usando-se o material em folha com fendas da FIG. 19.

A FIG. 21 é uma vista em perspectiva fragmentada aumentada substancialmente delimitada pela linha 21-21 na FIG. 20.

A FIG. 2IA é uma vista em plano de topo fragmentada aumentada substancialmente delimitada pela linha 21A-21A na FIG. 19.

A FIG. 22 é uma vista em elevação final esquemática de um membro cilíndrico construído usando-se uma folha corrugada similar àquela das FIG. 19 e 20, escalonada para a definição de uma forma cilíndrica.

A FIG. 23 é uma vista em elevação lateral fragmentada aumentada de uma folha de material fendilhada de acordo com a presente invenção e tendo uma lingüeta ou aba deslocada para garantir uma flexão previsível.

A FIG. 23A é uma vista em elevação final reduzida da folha da FIG. 23, durante uma flexão.

A FIG. 24 é uma vista em elevação final fragmentada de uma folha de material fendilhada em um ângulo oblíquo com o plano da folha e mostrada durante uma flexão para um ângulo complementar.

A FIG. 25 é uma representação esquemática em elevação lateral de uma linha de fendilhamento de folha de carretei para carretei disposta de acordo com a presente invenção.

A FIG. 2 6 é uma vista em perspectiva de topo de uma folha de material em bobina a qual foi fendilhada, por exemplo, usando-se o aparelho da FIG. 25 e está no processo de ser desenrolada e flexionada em uma estrutura tridimensional.

As FIG. 27A a 27G são vistas em perspectiva de topo de uma folha de material construída de acordo com a presente invenção, conforme sendo flexionada em uma viga caixão contraventada.

As FIG. 28A a 28E são vistas em perspectiva de topo de uma folha de material sendo construída de acordo com a presente invenção conforme sendo flexionada em um chassi para suporte de componentes tais como componentes elétricos.

A FIG. 2 9 é uma representação esquemática em perspectiva de topo de uma modalidade de equipamento adequada para uma flexão ou um dobramento de força baixa da folha fendilhada da presente invenção.

A FIG. 3 0 é uma representação esquemática em perspectiva de topo de uma outra modalidade de processo de flexão ou dobramento de folha da presente invenção.

A FIG. 31 é um fluxograma de um aspecto dos processos de projeto interativo, fabricação e montagem para a flexão de uma folha de material fendilhado da presente invenção.

As FIG. 32A a 32E são vistas em perspectiva de topo de uma folha de material construída de acordo com a presente invenção, conforme sendo flexionada em uma parede com pontalete / escada.

A FIG. 33 é uma vista em perspectiva de topo de uma plataforma corrugada curvada ou painel construído de acordo com a presente invenção.

As FIG. 34A a 34E são vistas em perspectiva de topo de uma folha de material incluindo um contraventamento com projeção ("swing-out") e mostrado como estando em uma viga caixão contraventada aberta para o exterior.

A FIG. 35 é uma vista em plano de topo de uma folha de material fendilhada de acordo com a presente invenção e incluindo uma modalidade de fenda única.

A FIG. 3 6 é uma vista em perspectiva de topo da folha da FIG. 3 5 conforme flexionada em um alojamento de rolete.

A FIG. 3 7 é uma vista em plano de topo fragmentada de uma folha de material tendo configurações diferentes de fenda de terminação de linha de flexão.

A FIG. 3 8A é uma vista em perspectiva de topo de uma folha de material construída de acordo com a presente invenção, antes de ser flexionada em um chassi.

A FIG. 3 8B é uma vista em perspectiva de topo esquemática de uma folha de material, conforme na FIG. 3 8A, após ser flexionada em um chassi.

A FIG. 3 8C é uma vista em perspectiva de topo de várias folhas de material, conforme na FIG. 3 8A, após serem flexionadas em uma forma transitória de chassi e empilhadas.

A FIG. 3 9A é uma vista de topo de duas folhas de material construídas de acordo com a presente invenção, antes de serem formadas e unidas em uma viga curvada.

A FIG. 3 9B é uma vista em perspectiva de topo de um canal curvado construído de acordo com a presente invenção a partir de uma folha similar àquela mostrada na FIG. 3 9A.

A FIG. 3 9C é uma vista em perspectiva de topo de uma viga curvada oca fechada construída de acordo com a presente invenção a partir de duas folhas similares àquelas mostradas na FIG. 3 9A.

As FIG. 40A a H são vistas em perspectiva de uma folha de material construída de acordo com a presente invenção antes e em fases de ser carregada em uma estrutura de esqueleto.

A FIG. 41 é uma vista em perspectiva de uma porção de canto de uma estrutura de esqueleto de acordo com a presente invenção, antes e em fases de ser dobrada.

A FIG. 42A é uma vista em perspectiva de uma porção de canto, conforme mostrado na FIG. 41.

A FIG. 42B é uma vista lateral de uma fenda de borda, conforme mostrado na FIG. 42A.

A FIG. 42C é uma vista lateral de uma modalidade alternativa de uma fenda de borda.

A FIG. 4 3A é uma vista de topo de uma folha de material construída de acordo com a presente invenção, antes de ser formada em uma estrutura de exoesqueleto curvada.

A FIG. 42B é uma vista em perspectiva de uma folha de material, conforme mostrado na FIG. 43A, após ser formada em uma estrutura de exoesqueleto curvada.

A FIG. 43C é uma vista de topo de uma porção de uma folha de material similar àquela mostrada na FIG. 43A, antes de ser formada em uma estrutura de exoesqueleto curvada.

A FIG. 44 é uma vista em perspectiva de uma outra folha de material formada em uma estrutura tridimensional de acordo com a presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Uma referência será feita, agora, em detalhes, às modalidades preferidas da invenção, cujos exemplos são ilustrados nos desenhos associados. Embora a invenção seja descrita em conjunto com as modalidades preferidas, será compreendido que elas não são pretendidas para limitação da invenção àquelas modalidades. Ao contrário, pretende-se que a invenção cubra alternativas, modificações e equivalentes, os quais possam ser incluídos no espírito e no escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações em apenso.

O presente método e o aparelho para flexão com precisão de um material em folha são baseados nas geometrias de fendilhamento mostradas em pedidos anteriores, Pedido de Patente U.S. N0 09/640.267, depositado em 17 de agosto de 2 000, e intitulado METHOD FOR PRECISION BENDING OF A SHEET OF MATERIAL AND SLIT SHEET HEREFOR, e Pedido de Patente U.S. N0 10/256.870, depositado em 26 de setembro de 2002, e intitulado METHOD FOR PRECISION BENDING OF SHEET OF MATERIALS, SLIT SHEETS AND FABRICATION PROCESS, os quais são incorporados aqui como referência em sua totalidade.

Uma modalidade do processo e aparelho de flexão com precisão e alta resistência da presente invenção pode ser descrita por uma referência às FIG. 3 a 5. Na FIG. 3, uma folha de material 41 é formada com uma pluralidade de estruturas de definição de tira de flexão, neste caso, fendas, geralmente designada 43, ao longo de uma linha de flexão 45. As fendas 43, portanto, estão se estendendo longitudinalmente e em uma relação espaçada extremidade com extremidade, de modo a definirem almas ou tiras de flexão 47 entre pares de fendas 43. Na FIG. 3, as fendas 43 são providas com estruturas de redução de tensão nas extremidades das mesmas, especificamente, aberturas 49, de modo a se efetuar uma redução na concentração de tensão nas almas de flexão 47. Será compreendido a partir da descrição abaixo, contudo, que estruturas de redução de tensão, tais como aberturas aumentadas 4 9 na FIG. 3, não são requeridas para a realização dos benefícios do sistema de flexão com precisão da presente invenção.

Para a modalidade de fendas 43 mostrada na FIG. 3, cada fenda que se estende longitudinalmente entre as extremidades de fenda é em degrau lateral ou transversalmente em relação às linhas de flexão 45. Assim, uma fenda, tal como a fenda 4 3a, é formada com um par de segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente 51 e 52, os quais são posicionados próximos da e, preferencialmente eqüidistantes em lados opostos da, e substancialmente paralelos à linha de flexão 45. Os segmentos de fenda longitudinais 51 e 52 ainda são conectados a um segmento de fenda que se estende transversalmente 53, de modo que a fenda 43a se estenda a partir da abertura aumentada 4 9a para uma abertura aumentada 4 9b ao longo de um percurso interconectado, o qual se abre para ambas as aberturas aumentadas e inclui os segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente 51 e 52 e o segmento de fenda transversal 53.

A função e as vantagens dessas fendas em degrau podem ser mais bem compreendidas por uma referência às FIG. 4A a 4D, e às FIG. Correspondentes 5A a 5C a 5A-5C, onde a flexão ou o dobramento de uma folha de material 41, tal como mostrado na FIG. 3, é ilustrado em vários estágios. Na FIG. 4A, a folha 41 é essencialmente fendilhada, conforme mostrado na FIG. 3. Há uma diferença entre as FIG. 3 e 4A pelo fato de na FIG. 3 uma largura de corte ou seção de material removido ser mostrada, enquanto na FIG. 4A a fenda é mostrada sem qualquer largura de corte, conforme seria produzido por uma lâmina ou um punção de fendilhamento. O efeito durante uma flexão, contudo, é essencialmente o mesmo se a largura de corte for pequena o bastante para que o material nos lados opostos da fenda se interencaixem durante uma flexão. Os mesmos números de referência serão empregados nas FIG. 4A-5C, conforme foram na FIG. 3.

Assim, a folha 41 é mostrada em uma condição plana, antes de uma flexão na FIG. 4A. Os segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente 51 e 52 são mostrados na FIG. 4A e nas seções transversais das FIG. 5A-5C. As posições das várias seções transversais da folha também são mostradas na FIG. 4A.

Na FIG. 4B, a folha foi flexionada ligeiramente ao longo da linha de flexão 45, o que pode ser mais bem visto nas FIG. 5A-5C. Conforme pode ser visto nas FIG. 5A e 5B, as fendas 51 e 52 se abriram ao longo de suas bordas de topo e a porção da folha a qual se estende além da linha de flexão 45 foi referida na Patente U.S. N0 6.481.259 Bl e no Pedido de Patente N0 10/256.870 como uma "aba" 55, mas, em nome da consistência com as modalidades posteriores neste pedido, deve ser referida como uma "virola" 55. As bordas laterais inferiores ou de fundo 51a e 52a de virolas 55 se moveram para cima ligeiramente ao longo de faces de suporte 51b e 52b da folha nos lados opostos da fenda opostos às virolas 55. Este deslocamento das bordas de virola 51a e 52a pode ser mais bem visto em relação à folha, quando ela for flexionada até um grau maior, por exemplo, quando flexionada para a posição mostrada na FIG. 4C.

Na FIG. 4C, será visto que as bordas 51a e 52a se moveram para cima nas faces de suporte 51b e 52b de folha 41 em lados opostos da linha de flexão 45. Assim, há um contato com deslizamento entre as bordas 51a e 52a e as faces de suporte opostas 51b e 52b da fenda, durante uma flexão. Este contato com deslizamento estará ocorrendo em localizações as quais são eqüidistantes em lados opostos da linha de flexão central 45, se os segmentos de fenda longitudinais 51 e 52 forem formados em posições igualmente espaçadas em lados opostos de linha de flexão 45, conforme mostrado na FIG. 4A. Um contato com deslizamento também pode ser facilitado por um lubrificante ou por adesivos ou selantes, antes de sua fixação ou ligação.

O resultado desta estrutura é que há dois fulcros de flexão reais 51a, 51b e 52a, 52b espaçados a distâncias iguais e em lados opostos da linha de flexão 45. A borda de virola 51a e a face de suporte 51b, bem como a borda de virola 52 e a face de suporte 52b produzem uma flexão da alma de flexão 4 7 em torno de um fulcro virtual que fica entre os fulcros reais e será compreendido como sendo sobreposto à linha de flexão 45.

O resultado final de uma flexão a 90 graus é mostrado na FIG. 4D e nas seções transversais correspondentes 5 A- 5C. Conforme será visto, a borda de folha 52a e o lado ou superfície de fundo 52c agora estão integrados ou se apoiam em e são suportados em uma relação parcialmente sobreposta com a face de suporte 52b (FIG. 5A) . De modo similar, a borda 51a e a superfície de fundo 51c agora se encaixam e se apoiam na face 51b em uma condição sobreposta (FIG. 5 B) . A alma de flexão 47 será vista como tendo sido plasticamente deformada ou estendida ao longo de uma superfície superior da alma 47a e plasticamente comprimida ao longo de uma superfície inferior 4 7b de alma 47, conforme mais bem ilustrado na FIG. 5C.

Na condição flexionada da FIG. 4D, as porções de virola da folha, especificamente, porções 55, as quais se estendem sobre a linha de centro, quando a folha for fendilhada, agora estão se apoiando nas faces de suporte 51b e 52b. Este encaixe de borda em face e suporte durante a flexão, o qual se alterna ao longo da linha de flexão na configuração mostrada no desenho, produz maior precisão na flexão ou no dobramento e proporciona à estrutura flexionada ou dobrada maior resistência a forças de cisalhamento na flexão ou dobra em direções mutuamente perpendiculares. Assim, uma carga La (FIG. 5A) será suportada entre as almas de flexão 47 pela superposição da borda 52a e da superfície de fundo 52c na borda de suporte 52b. De modo similar, carga Lb (FIG. 5B) será suportada por superposição e encaixe da borda 51a e da superfície 51c na face de suporte 51b intermediária às almas de flexão 47.

Isto é referido aqui como um encaixe "de borda em face" e suporte do material ao longo substancialmente do comprimento inteiro de um lado da fenda pelo material ao longo substancialmente do comprimento inteiro do outro lado da fenda. Será apreciado que, se a folha 41 fosse flexionada ou dobrada em mais do que 90 graus, as bordas 51a e 52a se elevariam para fora das faces 51b e 52b e as faces de baixo 51c e 52c seriam suportadas pelas bordas inferiores de face 51b e 52b. Se a folha for flexionada menos de 90 graus, a borda ainda entrará em encaixe com a face quase imediatamente após o começo de flexão, mas apenas a borda se encaixará na face. Este suporte de um lado da fenda no outro deve ser julgado como sendo um encaixe e suporte de "borda em face", conforme usado no relatório descritivo e nas reivindicações. Conforme será descrito aqui adiante, flexões não a noventa graus com pleno suporte de bordas 51a e 52a pelas faces 51b podem ser obtidas pelo fendilhamento da folha em ângulos os quais não estão a 90 graus com a folha.

Embora as tiras ou almas de flexão 4 7 tenham tensões residuais, como resultado de deformação plástica, e embora as fendas façam com que uma porção substancial da flexão não seja acoplada diretamente em conjunto no sistema de flexão baseado em fenda da presente invenção, as fendas são formadas e posicionadas de modo a produzirem uma superposição de borda em face a qual proverá uma resistência adicional substancial à estrutura flexionada em relação à resistência das estruturas das FIG. 1, IA e IB e 2A e 2B, as quais são baseadas em geometrias convencionais de fendilhamento ou formação de ranhura. As tiras de flexão da presente invenção, com efeito, pré-carregam a flexão de modo a puxarem ou grampearem os lados da fenda no encaixe de borda em face substancialmente pelo processo inteiro de flexão, e, no final da flexão, substancialmente pelo comprimento inteiro de fenda. Um pré-carregamento da flexão pela tração residual na tira também tende a prevenir uma vibração entre a borda de fenda, a qual é pré-carregada, contra a face a qual atua como um leito no outro lado da fenda.

Mais ainda, uma vez que as bordas são interencaixadas com as faces por uma porção substancial do comprimento das fendas, as cargas La e Lb não esmagarão ou deformarão plasticamente as tiras de flexão 47, como é o caso para a configuração de fendilhamento da técnica anterior das FIG. 2, 2A, 2B. Um carregamento da presente flexão é imediatamente suportado pelo encaixe de borda em face produzido pela técnica de fendilhamento da presente invenção, ao invés de meramente pela área de conexão de seção transversal de uma tira torcida e altamente tensionada, como resultados na configuração da técnica anterior das FIG. 2, 2A, 2B e no pedido de Gitlin et al..

A modalidade empregando fendas lateralmente em degrau ou alternadas da presente invenção, portanto, resulta em vantagens substanciais. Em primeiro lugar, a posição lateral dos segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente 51 e 52 pode ser precisamente localizada em cada lado de linha de flexão 45, com o resultado de a flexão ocorrer em torno de um fulcro virtual, como uma conseqüência de dois fulcros reais eqüidistantes e em lados opostos da linha de flexão. Esta flexão com precisão reduz ou elimina erros de tolerância acumulados, uma vez que as posições de fenda podem ser controladas muito precisamente por um dispositivo de corte, o qual é acionado por um controlador CNC.

Também deve ser notado que prensas viradeiras normalmente flexionam por uma indexação de uma borda de uma folha ou uma flexão existente, ou outro(s) traço(s). Isto torna uma flexão em um ângulo com o(s) traço(s) de borda de folha difícil usando-se uma prensa viradeira. Uma flexão precisamente em ângulos com qualquer (quaisquer) traço(s) da borda de folha, contudo, pode ser realizada prontamente usando-se o presente processo de fendilhamento.

Adicionalmente, a folha flexionada resultante tem resistência substancialmente melhorada em relação a um carregamento de cisalhamento e um carregamento ao longo de eixos geométricos mutuamente perpendiculares, porque as bordas e faces sobrepostas produzidas pelas presentes configurações de fenda suportam a folha em relação a tais cargas.

Conforme pode ser visto, a modalidade da presente invenção, conforme mostrado nas FIG. 3 a 5C produz uma flexão com precisão de tiras 47 as quais são substancialmente perpendiculares à linha de flexão. Uma orientação como essa das tiras de flexão produz um alongamento plástico significativo ao longo do exterior ou da superfície de topo da tira, bem como uma compressão significativa ao longo do interior ou da superfície de fundo da tira. A flexão ocorre nas tiras perpendiculares relativamente curtas de uma maneira similar às flexões das tiras perpendiculares das FIG. 1-1B, mas, nas FIG. 3-5C333 a virola 55 de um plano é enfiada em intertravamento ou uma relação interencaixada com a face do outro plano, para aumento da resistência à flexão.

A abordagem da técnica anterior mostrada nas FIG. 2-2B orienta as tiras de conexão 34 paralelas à linha de flexão e resulta em uma deformação de torção plástica significativa das tiras. Também, esta deformação de torção plástica muda significativamente a microestrutura do material em torno da linha de flexão. Mais ainda, as tiras não são enfiadas plenamente nem grampeiam os lados opostos da folha na relação interencaixada pelo comprimento das fendas. Mais ainda, na modalidade das FIG. 3-5C333, a largura de tira pode ser variada independentemente da distância de deslocamento entre as fendas 51 e 52, de modo que maior flexibilidade no projeto da resistência à flexão possa ser obtida.

Embora a flexão de material em folha a 90 graus tenha sido ilustrada nos desenhos, será compreendido que a maioria das vantagens descritas em todas as modalidades da presente invenção também pode ser realizada se a folha com fenda for flexionada por mais ou menos do que 90 graus. A virola a qual se estende através da linha de flexão deslizará sobre e se encaixará na face oposta começando em ângulos de flexão pequenos, e tais suporte e encaixe continuarão em ângulos de flexão grandes de mais de 90 graus.

Foi descoberto que a modalidade das FIG. 3-5C333 é mais bem adequada para uso com materiais em folha relativamente dúcteis. Conforme o material se torna mais duro e menos dúctil, uma segunda modalidade é preferida.

Na modalidade da presente invenção mostrada nas FIG. 6 a 8B, uma configuração de fendilhamento é empregada, a qual enfia ou grampeia o material em relação interencaixada em ambos os lados das fendas, e também reduz uma deformação plástica de tira de flexão e a tensão residual nas tiras. Mais ainda, esta modalidade também permite que a largura de tira seja variada independentemente da distância de deslocamento entre fendas e tenha o aumento de largura de tira em ambas as direções a partir da linha de flexão para menos concentração de tensão nas porções conectadas da folha de material em lados opostos da linha de flexão.

Uma tira de flexão a qual é oblíqua à linha de flexão é empregada, a qual permite que o comprimento de tira seja aumentado, se comparado com as tiras de flexão mais curtas das FIG. 3-5C333. Uma deformação plástica também é realizada, em parte, por torção, ao invés de puramente por flexão, como é o caso nas FIG. 3-5C333, mas a quantidade de torção é grandemente reduzida, se comparado com as tiras paralelas das FIG. 2-2B. Mais ainda, as virolas de material em lados opostos da fenda são enfiadas em interencaixe com as faces virtualmente pelo comprimento inteiro da fenda, de modo que uma tensão de tira adicional substancial sob carregamento não ocorra.

Adicionalmente, na modalidade mostrada nas FIG. 6 a 8B, a configuração de fenda produz um interencaixe de deslizamento contínuo entre material em lados opostos das fendas durante uma flexão, cujo interencaixe progride ao longo da fenda a partir da metade em direção às extremidades. As faces em um lado das fendas atuam como leitos para suporte deslizante durante a flexão, o que resulta em uma flexão mais uniforme e com menos tensão das tiras de flexão. A modalidade, conforme mostrado nas FIG. 6 a 8B, portanto, pode ser usada com um material em folha que é menos dúctil, tal como alumínio 6061 tratado termicamente ou mesmo algumas cerâmicas e com folhas de material mais espessas.

Com referência, especificamente, às FIG. 6 a 8B, uma folha de material 241 a ser flexionada ou dobrada é formada com uma pluralidade de estruturas de definição de tira de flexão que se estendem longitudinalmente, tais como as fendas 243, ao longo de uma linha de flexão 245. Cada uma das fendas 243 opcionalmente pode ser provida com aberturas de extremidade de alivio de tensão aumentadas 249, ou uma seção de extremidade curvada 249a, a qual tenderá a fazer com que quaisquer fissuras por tensão se propaguem de volta para as fendas 243, dependendo da direção de carregamento da folha. Conforme será visto, as fendas da modalidade das FIG. 6 e 8B não são em degrau, mas elas são configuradas de uma maneira que produza flexão e torção de tiras de flexão orientadas de forma oblíqua 247 em torno de um fulcro virtual sobreposto na linha de flexão 245. A configuração e o posicionamento das fendas, incluindo uma seleção da distância de deslocamento e da largura de corte também fazem com que o material em folha em lados opostos das fendas seja enfiado ou se mova para uma relação interencaixada de borda em face durante uma flexão. Mais preferencialmente, um interencaixe de borda em face por toda a flexão até sua conclusão. Mas, a distância de deslocamento e a largura de corte podem ser selecionadas para a produção de um interencaixe de borda em face apenas no começo da flexão, o que tenderá a garantir uma flexão precisa. Assim, conforme usado aqui, a expressão "durante uma flexão" tem por significado incluir um interencaixe de borda em face em qualquer estágio da flexão.

Embora as modalidades mostradas e descritas nas FIG. 6 a 8B e 9 a 10A sejam sem degrau, as tiras oblíquas das modalidades das FIG. 6 a 8B e 9 a 10A podem ser combinadas com a configuração de fenda em degrau das FIG. 3-5C. Assim, uma ou ambas as extremidades das fendas em degrau podem ser oblíquas ou curvadas.

Conforme mostrado na FIG. 6, pares de fendas alongadas 24 3 preferencialmente são posicionados em lados opostos de e próximos da linha de flexão 245, de modo que pares de porções de extremidade de fenda adjacentes longitudinalmente 251 em lados opostos da linha de flexão definam uma alma, estria ou tira de flexão 247, a qual pode ser vista se estendendo de forma oblíqua através da linha de flexão 245. "Oblíqua" e "de forma oblíqua", conforme será explicado em maiores detalhes em relação à FIG. 11, devem significar que o eixo geométrico longitudinal central da tira atravessa a linha de flexão desejada em um outro ângulo além de 90 graus. Assim, cada porção de extremidade de fenda 251 diverge da linha de flexão 245 de modo que a linha central da tira seja enviesada ou oblíqua e uma flexão, bem como uma torção da tira ocorram. Embora não uma exigência absoluta para se efetuar uma flexão de acordo com a presente invenção, será visto que as fendas 243 são longitudinalmente sobrepostas ao longo da linha de flexão 245 .

Diferentemente das fendas 31 nas FIG. 2-2B e do Pedido de Gitlin et al. da técnica anterior, as quais são paralelas à linha de flexão na área definindo as tiras de flexão 34, a divergência das fendas 243 da linha de flexão 245 resulta em tiras de flexão oblíquas que não requerem a torção extrema presente na técnica anterior das FIG. 2-2B e no Pedido de Gitlin et al. Mais ainda, a divergência de fendas 243 da linha de flexão 245 resulta na dimensão de largura das tiras crescer conforme as tiras se conectarem ao restante da folha 241. Esta largura crescente melhora a transferência de carregamento através da flexão, de modo a se reduzirem concentrações de tensões e para aumentar a resistência à fadiga das tiras.

Como foi o caso para a primeira modalidade, as larguras de corte de fenda 24 3 preferencialmente têm uma dimensão de largura, e a distância de deslocamento transversal através da linha de flexão entre fendas é dimensionada para a produção de um interencaixe de material em folha em lados opostos das fendas durante uma flexão. Assim, as fendas 243 podem ser feitas com uma lâmina e tem uma largura de corte essencialmente nula, ou elas podem ter uma largura de corte maior, a qual ainda produzirá um interencaixe, dependendo da espessura da folha sendo flexionada. Mais preferencialmente, a largura de corte não é maior do que em torno de 0,3 vezes a espessura de material, e a distância de deslocamento não é maior do que em torno de 1,0 vez a espessura de material.

Como foi o caso para a modalidade das FIG. 3-5C, uma porção de virola 253 se estende através da linha de flexão 245 até a fenda 243. A virola 253 desliza ou sobe por uma face 255 de uma lingüeta 260 no outro lado da fenda 243, se a largura de corte e a distância de deslocamento, em relação à espessura do material não for tão grande de modo a evitar um contato entre os dois lados da fenda durante uma flexão.

Se a largura de corte e a distância de deslocamento forem tão grandes que um contato entre a porção de virola 253 e a face 255 de lingüeta 260 não ocorra, a folha flexionada ou dobrada ainda terá parte das vantagens de resistência melhorada de tiras de flexão oblíquas, mas, nesses casos, não há fulcros reais para flexão, de modo que uma flexão ao longo da linha de flexão 245 se tornará menos previsível e precisa. De modo similar, se as estruturas de definição de tira forem ranhuras 243, as quais não penetrem através da folha de material, as ranhuras definirão tiras de flexão de alta resistência oblíquas, mas um deslizamento de borda em face não ocorrerá durante uma flexão, a menos que a ranhura seja tão profunda para se romper durante uma flexão e se tornar uma fenda. Assim, modalidades ranhuradas de forma arqueada ou divergente das tiras de flexão terão uma resistência de tira melhorada, mesmo se uma flexão de borda em face não ocorrer.

Um outro problema o qual estará associado a uma largura de corte que seja larga demais para a produção de um interencaixe de virolas 253 com faces 255 de lingüetas 260 é que o material em folha flexionado resultante não terá uma borda de virola suportada em uma face de fenda, a menos que a flexão seja relativamente extrema de modo a definir um pequeno ângulo arqueado entre os dois lados da folha flexionada. Conforme citado em relação à abordagem de fendilhamento da técnica anterior, isto resultará em um tensionamento adicional imediato das tiras de flexão quando de um carregamento. 0 problema não seria tão severo na configuração de tira das FIG. 6-8B como na técnica anterior, mas a forma preferida é que a largura de corte e a distância de deslocamento sejam selecionadas para se garantir um interencaixe da virola e da face de lingüeta substancialmente por todo o processo de flexão.

Também é possível que as fendas 24 3 estejam realmente na linha de flexão ou mesmo através da linha de flexão e ainda produzam uma flexão precisa a partir de um posicionamento equilibrado das faces de fulcro real 255 e das bordas das virolas 253 deslizando ao longo delas. Uma desvantagem potencial de fendas 243 serem formadas para cruzarem a linha de flexão 245 é que um espaço de ar permaneceria entre a borda 257 e a face 255. Um espaço de ar, contudo, pode ser aceitável, de modo a facilitar uma soldagem subseqüente, brasagem, soldagem com solda branca, preenchimento com adesivo ou se um espaço de ar for desejado para ventilação. Um posicionamento de fenda para a criação de um espaço de ar é um recurso desejável da presente invenção, quando um reforço de flexão subseqüente for empregado. Um espaço de ar não preenchido, contudo, tenderá a posicionar todas as exigências de suporte de carga da flexão em todos os graus de liberdade, exceto rotação, na zona conectada ou área de seção transversal de tira plasticamente deformada 247. Também é possível escalonar as fendas que cruzem a linha de flexão que produzem um encaixe de borda em face sem um espaço de ar.

As FIG. 7, 8, 8A e 8B ilustram a folha 241 conforme flexionada em um ângulo de 90 graus ao longo da linha de flexão 245. Conforme mais bem ilustrado nas FIG. 8A e 8B, uma borda interna 257 de virola 243 deslizou sobre a face 255 de lingüeta 260 no lado oposto da fenda e está interencaixada e suportada nela. Uma força vertical, Fv, portanto, conforme mostrado na FIG. 8A, é suportada pela superposição de borda 257 em face 255. Uma força horizontal, Fh , conforme mostrado na FIG. 8B de forma similar será resistida pela superposição de borda 257 em face 255. Uma comparação das FIG. 8A e 8B com as FIG. IA, IB e 2A e 2B da técnica anterior tornará evidente as diferenças as quais o presente método de flexão e configuração de fenda tem quanto à resistência da estrutura geral. A combinação de suporte de borda em face de superposição alternado ao longo das fendas e das tiras de flexão oblíquas, as quais são oblíquas em direções enviesadas de forma oposta, provê uma flexão e uma torção as quais não apenas são precisas, mas têm muito menos tensão residual e resistência mais alta do que as configurações de fendilhamento anteriores produzirão.

Contudo, um enviesamento das tiras de flexão em direções opostas não é requerido para a obtenção de muitas das vantagens da presente invenção. Quando a folha 241 é um material isotrópico, um enviesamento alternado dos eixos geométricos longitudinais centrais de tira tende a cancelar a tensão. Se o material em folha não for isotrópico, um enviesamento das tiras oblíquas na mesma direção poderá ser usado para anulação de efeitos de grão preferenciais no material. Alternativamente, para um material em folha isotrópico, um enviesamento das tiras na mesma direção pode produzir um deslocamento relativo ao longo da linha de flexão das porções da folha em lados opostos da linha de flexão, cujo deslocamento pode ser usado para a produção de um encaixe de travamento com um terceiro plano, tal como um ajuste com interferência ou uma inserção de lingüeta e fenda pela quantidade de deslocamento lateral produzido.

A geometria das fendas oblíquas é tal que elas se flexionam ou torcem por uma região que tende a reduzir a tensão residual no material de tira no ponto em que a fenda é terminada ou a tira conectada ao restante da folha. Assim, uma propagação de fissura é reduzida, diminuindo a necessidade de aberturas aumentadas ou espirais nas extremidades de fenda. Se a estrutura resultante for pretendida primariamente para carregamento estático ou não for esperado que seja carregada de forma alguma, nenhuma terminação de redução de tensão será requerida na fenda arqueada que produz a tira oblíqua.

Mais ainda, será compreendido que as fendas 24 3 podem ser deslocadas ao longo da linha de flexão 243 para mudança da largura das tiras 24 7 sem aumento da distância de deslocamento na qual as fendas são lateralmente espaçadas umas das outras. Inversamente, a distância de deslocamento entre fendas 243 pode ser aumentada e as fendas deslocadas longitudinalmente para manutenção da mesma espessura de tira. Obviamente, muitas mudanças podem ser feitas no projeto da largura de tira e do comprimento para adequação à aplicação.

Geralmente, a relação da distância transversal de fenda para fenda, ou duas vezes a distância de uma fenda para a linha de flexão é referida como a "distância de deslocamento". A relação da distância de deslocamento quanto à espessura de material nas modalidades preferidas da presente invenção será de menos de 1. Isto é, a distância de deslocamento usualmente é menor do que uma espessura de material. Uma modalidade mais preferida faz uso de uma relação de distância de deslocamento de menos de 0,5 espessura de material. Uma modalidade ainda mais preferida faz uso de uma relação de distância de deslocamento de aproximadamente 0,3 espessura de material, dependendo das características do material específico usado e das larguras das tiras e das dimensões de largura de corte.

A largura das tiras de flexão 247 influenciará a quantidade de força requerida para a flexão da folha e que pode ser variada por um movimento das fendas 243 mais para longe da linha de flexão 245 ou pelo deslocamento longitudinal da posição das fendas, ou ambos. Geralmente, a largura de tiras de flexão oblíquas 247 mais preferencialmente será selecionada para ser maior do que a espessura do material sendo flexionado, mas larguras de tira na faixa de em torno de 0,5 a 4 vezes a espessura do material podem ser usadas. Mais preferencialmente, a largura de tira está entre 0,7 e 2,5 vezes a espessura de material.

Uma das vantagens da presente invenção, contudo, é que a configuração de fendilhamento é tal que uma flexão das folhas possa ser realizada normalmente usando-se ferramentas manuais ou ferramentas que sejam relativamente de potência baixa. Assim, as ferramentas de flexão apenas precisam de força para efetuarem uma flexão e uma torção de tiras de flexão 247; elas não têm que ter força suficiente de modo a controlarem a localização da flexão. Na presente invenção, contudo, a localização da flexão é controlada pelos fulcros reais, especificamente, as bordas 257 pivotando na face 255 em lados opostos da linha de flexão. Portanto, a ferramenta de flexão requerida precisa apenas ser uma a qual possa efetuar uma flexão de tiras 24 7, não um posicionamento da flexão. Isto é extremamente importante em aplicações nas quais ferramentas de potência de intensidade alta não estão prontamente disponíveis, por exemplo, no espaço exterior ou na fabricação no campo de estruturas ou em fabricantes que não tenham um equipamento de potência alta como esse. Também permite um equipamento de flexão de folha de força baixa, tal como máquinas de flexão de papelão corrugado, câmaras, flexão a vácuo, cilindros hidráulicos de tração com barras de dobramento e materiais de flexão de memória de formato, seja usado para a flexão de folhas de metal, conforme será estabelecido em maiores detalhes abaixo. Adicionalmente, flexões fortes e acuradas são importantes na fabricação de estruturas nas quais um acesso físico a um equipamento de flexão com potência não é possível, por causa da geometria da estrutura em si. Isto é particularmente verdadeiro para as últimas poucas flexões requeridas para fechamento e engate de uma estrutura tridimensional.

A configuração mais preferida para as porções de extremidade de fenda 251 é uma divergência arqueada a partir da linha de flexão 245. De fato, cada fenda pode ser formada como um arco contínuo, conforme mostrado nas FIG. 9, 10 e IOA e descrito abaixo. Um arco faz com que o material no lado da fenda se mova de forma suave e progressiva para cima pelo lado de face da lingüeta ao longo de um percurso arqueado que começa no centro da fenda e progride para as extremidades da fenda. Isto reduz o risco de a borda 257 ficar pendurada na face 255 durante uma flexão e, desse modo, é com menos tensão sobre as tiras de flexão. Adicionalmente, raios grandes de superfícies livres cortadas são menos propensos a uma concentração de tensão. Na configuração das FIG. 6-8B, a porção central de fendas 243 é substancialmente paralela à linha de flexão 245. Algumas orientações não paralelas, particularmente se equilibradas em um dos lados da linha de flexão, podem ser aceitáveis e produzir os resultados descritos aqui.

Também seria possível formar porções de extremidade 251 para divergirem da linha de flexão 245 em ângulos retos com a linha de flexão e o centro das fendas 243. Isto definiria uma tira de flexão que poderia ser não oblíqua, se as fendas não se sobrepusessem longitudinalmente. A desvantagem desta abordagem é que as tiras de flexão 247 não tendem a fletir uniformemente e de forma confiável e, desse modo, influenciam a precisão da localização da flexão. Adicionalmente, uma geometria como essa elimina a torção da tira e induz pontos severos de concentração de tensão nos raios internos e externos da flexão e podem limitar o grau de encaixe de borda em borda.

As tiras de flexão em todas as modalidades da presente invenção são primeiramente deformadas elasticamente e, em materiais plásticos/elásticos, após isso, deformadas plasticamente. A presente invenção de fendilhamento também pode ser usada com plásticos deformáveis elasticamente que nunca se deformam plasticamente. Esses materiais seriam presos em uma condição flexionada ou dobrada, de modo que eles não deixassem de se flexionar de forma resiliente. De modo a tornar mais provável que apenas uma deformação elástica ocorra, é preferível que as tiras de flexão sejam formadas com eixos geométricos longitudinais centrais de tira que estejam em um pequeno ângulo com a linha de flexão, mais preferencialmente, 26 graus ou menos. Quanto menor o ângulo, mais alta a fração de torção que ocorre e menor a fração de flexão que ocorre. Mais ainda, quanto menor o ângulo, mais alto o raio de flexão que ocorre. Materiais rígidos que não se deformam plasticamente de forma elegante, tais como polímeros rígidos, metais rígidos, as cerâmicas mais flexíveis e alguns compósitos, podem tolerar um raio de flexão grande no regime elástico. Eles também podem tolerar uma ação de mola de torção ou de giro que é distribuída por uma longa tira de material. Tiras de ângulo baixo provêem ambos os aspectos.

Ao final da flexão de uma folha plasticamente deformada, contudo, permanecerá uma certa deformação elástica resiliente tendendo a puxar a borda 257 para baixo contra a face 255 e resultando em uma força de grampeamento resiliente residual mantendo o interencaixe entre o material em lados opostos as fendas. Assim, a resiliência elástica da folha sendo flexionada tenderá a pré-carregar ou apertar as bordas de folha sobrepostas contra as faces de suporte para se garantir resistência na flexão e reduzir a tensão incrementai de tira de flexão no carregamento da flexão.

A modalidade mostrada nas FIG. 9, 10 e IOA é um caso especial da modalidade de tira oblíqua descrita em relação às FIG. 6-8B. Aqui, as tiras oblíquas são formadas por fendas completamente arqueada 443. Esta configuração de fenda, mostrada como um segmento circular, é particularmente bem adequada para a flexão de folhas de metal mais espessas e menos dúcteis, por exemplo, uma chapa de aço de 1A" (6,35 mm) e acima.

Quando fendas arqueadas ou circulares 443 são formadas na folha 441 em lados opostos de linha de flexão 435, as porções de virola 453 da folha, as quais se estendem sobre a linha de dobra 445 até as fendas 443, começam a ser enfiadas ou deslizar sobre a face 455 das lingüetas 470 no centro de cada fenda arqueada no começo da flexão. As porções de virola 453 então deslizam a partir do centro de cada fenda parcialmente sobre as faces de lingüeta 445 progressivamente em direção às extremidades de fenda, conforme as tiras 447 forem torcidas e flexionadas. O enfiamento progressivo da virolas nas faces opostas é com menos tensão nas extremidades de fenda 449 e, portanto, mais adequado para a flexão de materiais menos dúcteis e mais espessos do que, digamos, a modalidade das FIG. 6 a 8B, na qual as fendas têm porções centrais retas e simultaneamente deslizam para cima sobre as faces pela porção reta inteira.

As extremidades de fenda 44 9 na FIG. 10 não têm aberturas de alívio de tensão 24 9, nem extremidades com raios 24 9a de FIG. 6 a 8, nem as extremidades curvadas da FIG. 11, mas as fendas 443 são mais econômicas de cortar e formar na maioria das matérias-primas de folha. Mais ainda, a deformação de tiras 447 é mais gradual durante uma flexão, de modo que uma concentração de tensão seja reduzida. Isto, obviamente, combina com uma largura de tira crescente para a transferência de forças de carregamento e forças de flexão mais uniformemente para o restante da folha com concentração de tensão menor.

As várias modalidades da presente invenção de fendilhamento e formação de ranhura de folha permitem que vantagens de projeto, manufatura e fabricação sejam obtidas as quais até agora não tinham sido realizadas. Assim, os benefícios plenos de técnicas de projeto e de fabricação tais como projeto em CAD, Formação Rápida de Protótipo e montagem de "pegar e colocar" podem ser realizadas pelo uso de técnicas de formação de matéria-prima de folha de acordo com a presente invenção. Mais ainda, técnicas de fabricação padronizadas, tal como soldagem, são grandemente melhoradas usando-se as configurações de definição de tira da presente invenção.

As muitas vantagens do uso de folhas formadas de acordo com a presente invenção podem ser ilustradas em relação a uma técnica de fabricação tão básica quanto a soldagem. A flexão de folha usando-se o presente método, por exemplo, evita os problemas de fabricação associados à manipulação de múltiplas partes, tal como o uso de gabarito.

Adicionalmente, as folhas flexionadas da presente invenção na quais um fendilhamento é empregado podem ser soldadas ao longo das fendas. Conforme pode ser visto na FIG. 10A, por exemplo, a face 455 e a superfície de extremidade 457 da aba 4 53 formam uma seção transversal em formato de V que é ideal para a soldagem. Nenhuma retificação ou usinagem é requerida para se fazer uma solda 460 (linhas interrompidas) ao longo das fendas 443, conforme mostrado na FIG. 10A. Mais ainda, o encaixe de borda em face dos lados da folha em lados opostos das fendas, com efeito, provê um gabarito ou um acessório para manutenção das porções de folha em conjunto durante a solda e para reforço de um empenamento termicamente induzido. 0 tempo de fixação desse modo é grandemente reduzido, e a acurácia dimensional obtida pelo presente processo de fendilhamento é mantida durante a etapa de soldagem. As fendas arqueadas também provêem um recurso topográfico facilmente detectado para soldagem robótica. Estas vantagens também se acumulam em relação à soldagem com solda branca, à brasagem e a um enchimento com adesivo, embora uma distorção térmica usualmente não seja um problema sério para muitos adesivos.

O preenchimento das fendas por soldagem, brasagem, soldagem com solda branca, composto de moldagem ou adesivos permite que as folhas flexionadas da presente invenção sejam formadas em invólucros os quais mantêm fluidos ou materiais fluiveis. Assim, invólucros de folha flexionada podem ser usados mesmo para a formação de moldes estanques a fluidos, com a folha sendo removida ou deixada no lugar após a moldagem.

Uma das vantagens significativas de uso de ranhuras ou fendas oblíquas e, particularmente, curvadas, é que as tiras de flexão resultantes são divergentes no ponto no qual elas se conectam ao restante do material em folha. Assim, a área 450 de tira 447 na FIG. 10 está divergindo transversalmente entre a extremidade de fenda 44 9 e a próxima fenda 443. Esta divergência tende a enviar ou transferir as tensões na tira 44 7 em cada extremidade para o restante da folha de uma maneira difusa ou não concentrada. Conforme o arco ou o raio das fendas é reduzido, a divergência aumenta, novamente permitindo um talhe independente adicional da transferência de tensão de tira através da flexão. Esse talhe pode ser combinado com uma ou mais mudanças de largura de tira, distância de deslocamento e largura de corte de fenda para se influenciar mais a resistência da flexão. Este princípio é empregado no projeto de fendas em ranhuras da FIG. 11.

Embora as tiras de flexão oblíquas das modalidades das FIG. 6 a 8 e das FIG. 9 a 10 resultem em melhoramentos substanciais da resistência geral e da resistência à fadiga da estrutura flexionada, foi descoberto empiricamente que melhoramentos adicionais, particularmente em relação à fadiga, podem ser obtidos se a estrutura de definição de tira assumir a forma de uma fenda arqueada. Conforme usado aqui, "arqueada" deve significar e incluir um arco circular e uma série de arcos tangenciais longitudinalmente conectados tendo raios diferentes. Preferencialmente, as fendas ou ranhuras arqueadas têm raios relativamente grandes (se comparado com a espessura de folha), conforme ilustrado na FIG. 11. Assim, uma folha de material 541 pode ser provida com uma pluralidade de fendas arqueadas de raios grandes conectadas, geralmente designadas 542, ao longo da linha de flexão 543. As fendas arqueadas 542 preferencialmente são alternadas ou deslocadas longitudinalmente (por uma distância de deslocamento medida entre os centros de fendas adjacentes ao longo da linha de flexão 54 3 e, alternativamente, estão em lados opostos da linha de flexão 543, de uma maneira descrita acima em relação a outras modalidades da presente invenção). As fendas arqueadas 542 definem zonas conectadas, as quais são tiras de flexão 544, e zonas desconectadas, as quais são providas por fendas 542. Apenas a fenda à direita 542 na FIG. 11 mostra uma largura de corte ou espessura de fenda, com o restante das fendas sendo mostradas esquematicamente ou assumindo a forma de uma forma de fenda por uma lâmina não resultando em uma largura de corte.

As fendas longitudinalmente adjacentes 542 são definidas entre tiras de flexão 544, as quais são mostradas nesta modalidade como sendo oblíquas à linha de flexão 543 e enviesadas em direções alternadas, conforme também descrito acima. Cada fenda 542 tende a ter uma porção arqueada central 54 6, a qual diverge para longe da linha de flexão 54 3 a partir de um ponto central 547 da fenda arqueada. As porções de extremidade 528 também podem ser arqueadas, vantajosamente, com um raio de curvatura muito menor, que faz com que as ondulações se estendam para trás ao longo da porção de arco 549 e finalmente terminem em uma porção de arco para dentro 551.

Será visto, portanto, que a tira de flexão 544 é definida por porções de arco 546 em cada lado de linha de flexão 543 e na extremidade das tiras pelas porções de extremidade arqueadas 548. Uma largura mínima de tira ocorre entre as porções de fenda arqueada 54 6 nas setas 552 (mostradas na FIG. 11 no par esquerdo de fendas longitudinalmente Adjacentes). Se uma linha de centro 553 fosse desenhada através das setas 552 na largura mínima da tira, seria visto que a linha de centro atravessa a linha de flexão 543 quase na largura mínima de tira 552. A tira 544 diverge para longe do eixo geométrico longitudinal de tira 553 em ambas as direções a partir da largura mínima de tira 552. Assim, uma porção 554 da folha em um lado da linha de flexão 543 é conectada a uma segunda porção 556 da folha no lado oposto da linha de flexão 543 por uma tira 544. A largura crescente de tira 544 em ambas as direções a partir do plano de largura mínima 552 faz com que a tira seja conectada às respectivas porções de folha 554 e 556 através da linha de flexão de uma maneira a qual reduz grandemente as tensões e aumenta a resistência à fadiga.

Para fins de ilustração adicional, a tira 544a foi hachurada transversalmente para demonstração da largura crescente da tira ao longo de seu eixo geométrico longitudinal central de tira 553. Um acoplamento da porção de folha 554 por uma largura de tira cada vez maior à porção de folha 556 por uma largura de tira crescente de forma similar tende a reduzir a tensão. A orientação dos eixos geométricos longitudinais centrais 553 de tiras 554 em um ângulo oblíquo com a linha de flexão 543 resulta em as tiras serem torcidas e flexionadas, ao invés de unicamente torcidas, o que também reduz as tensões nas tiras. As tensões na folha fluem através da flexão através do material conectado da tira. Uma tensão cíclica em tração, a causa primária de falha por fadiga, flui através da tira torcida e flexionada e geralmente paralela aos arcos de raios grandes 54 6 e 54 9. Os raios menores de arcos 551 e 54 8 provêem uma transição suave a partir das superfícies livres de suporte de tensão primárias de 546 e 549, mas não experimentam em si um fluxo de tensão significativo. Desta forma, as fendas arqueadas são como porções de círculos muito grandes unidos em conjunto por círculos muito menores ou arcos, de uma forma que posicione apenas os arcos de raios grandes (se comparado com a espessura de material) no fluxo de campo de tensão, e usam os arcos de raios menores como conectores para minimização da profundidade no plano de origem a partir da linha de dobra que a fenda é formada. Assim, extremidades de fenda, nas quais uma tensão causada por microfissuração é mais provável de ocorrer tenderão a não ser propagadas a partir de uma fenda para uma outra pelo comprimento da flexão, conforme pode ocorrer, possivelmente, em uma condição de falha nas modalidades das FIG. 6 a 8 e 9 a 10.

o formato de tira de flexão também influenciará a distribuição de tensões através da flexão. Quando a tira de flexão diverge rapidamente para longe da dimensão de largura de tira mais estreita, por exemplo, uma dimensão de largura 552 na FIG. 11, há uma tendência de esta dimensão mínima atuar como um plano de estreitamento ou de fraqueza no centro da tira. Esse estreitamento rápido permitirá uma deformação plástica localizada e uma concentração de tensão na tira, ao invés da distribuição desejada das tensões ao longo do comprimento pleno da tira e para o material em folha 554 e 556 em um dos lados da tira.

Conforme mostrado na FIG. 11, e conforme é preferido, a tira 544 preferencialmente tem uma dimensão de largura mínima provendo a resistência de tira desejada e, então, gradualmente divergindo em ambas as direções ao longo da tira com qualquer divergência rápida ocorrendo conforme a tira terminar nas porções de folha 554 e 556. Esta construção evita o problema de se ter um estreitamento de tira estreito indevidamente em 552, o qual concentrará forças de flexão e de torção e produzirá uma falha, ao invés de distribuí-las uniformemente ao longo do comprimento da tira e para as porções de folha 554 e 556.

O lado de lingüeta de uma fenda, isto é, a porção do plano de origem definido pelo lado côncavo da fenda arqueada, tende a ser isolado de uma tensão de tração. Isto torna a lingüeta ideal para a localização de recursos que cortam o plano de origem. Orifícios de afixação ou alinhamento, ou entalhes que combinam com outra geometria de conexão são exemplos. A FIG. IlA ilustra um posicionamento de orifícios de perfuração rápida de corte com jato de água ou corte a laser 560 e 565 na lingüeta 555 de fenda 546. Os orifícios de perfuração rápida são um pouco irregulares e em qualquer outro lugar poderiam iniciar uma falha de fissura em fadiga. Na FIG. 11A, duas localizações alternativas de orifícios de perfuração rápida são mostrados. Os orifícios de perfuração rápida são importantes para a redução do custo total de corte a laser ou com jato de água, porque uma perfuração lenta consome muito tempo.

Um dos aspectos mais benéficos da presente invenção é que o projeto e o corte do material para a formação das tiras e do encaixe de borda em face das virolas e lingüetas das fendas são realizados de uma maneira na qual a microestrutura do material em torno da flexão ou dobra é essencialmente não modificado em comparação com a mudança substancial na microestrutura de materiais flexionados ou dobrados para o mesmo ângulo ou grau de agudeza usando-se técnicas de flexão convencionais, conforme descrito na técnica anterior. É a relação das tiras e o encaixe de borda em face das fendas os quais provêem uma combinação de deformação de torção e flexão, quando o material for flexionado, que reduz grandemente a tensão em torno da flexão e deixa a microestrutura do material em torno da flexão essencialmente não modificado. Quando técnicas convencionais de flexão da técnica anterior são usadas, há uma mudança substancial na microestrutura do material em torno da flexão, se a flexão for feita para ser aguda (por exemplo, 90 graus no interior da flexão), conforme mostrado, por exemplo, nas FIG. 5A, 8, 8A, 8B e 10A.

Conforme foi geralmente descrito em relação a outras modalidades da presente invenção, as fendas 542 podem ter suas geometrias alteradas para a acomodação de uma faixa ampla de características de folha. Assim, conforme o tipo de material em folha o qual é flexionado é alterado, ou suas espessuras mudadas ou as características de resistência da flexão são para serem talhadas, a geometria de fendas onduladas 542 também pode mudar. O comprimento, L, de cada fenda pode mudar, assim como sua distância de deslocamento, O.D., ou o espaçamento longitudinal ao longo da linha de flexão 543. A altura, H, das fendas também pode ser mudada, e a distância de deslocamento, J, através da linha de flexão entre as fendas em lados opostos da linha de flexão pode ser alterada. Estes vários fatores terão um efeito sobre a geometria e a orientação das tiras 544, o que, por sua vez, também afetará a resistência da flexão e sua adequabilidade para uso em várias estruturas. De igual importância é o formato da fenda arqueada em conjunto com a vedação mencionada anteriormente e a variável de posicionamento.

É um recurso da presente invenção, portanto, que as fendas de definição de tira ou ranhuras possam ser talhadas para o material sendo flexionado ou dobrado e a estrutura a ser produzida. É possível, por exemplo, testar empiricamente folhas de um dado material, mas espessuras diferentes com projetos de fenda em arco nos quais as geometrias foram mudadas ligeiramente, mas os projetos compreendem uma família de geometrias de arco relacionadas. Este processo pode ser repetido para materiais diferentes, e os dados empíricos armazenados em um banco de dados a partir do qual os projetos podem ser recuperados com base em uma entrada quanto à folha de material ser flexionada e sua espessura. Este processo é particularmente bem adequado para implementação em computador, na qual as propriedades físicas da folha de material são introduzidas e o programa faz uma seleção quanto ao banco de dados em computador de dados empíricos quanto à geometria de arco mais apropriada para uso na flexão do material. 0 software também pode interpolar entre dados disponíveis, quando a folha for de um material para a qual nenhum dado exato está armazenado ou quando a folha tiver uma espessura para a qual não há dados exatos armazenados.

o projeto ou a configuração dos arcos e, assim, das tiras de conexão também pode ser variado ao longo do comprimento de uma linha de flexão para a acomodação de mudanças na espessura da folha de material ao longo da linha de flexão. Travamento, as configurações de tira ao longo de uma linha de flexão podem mudar ou ser talhadas para a acomodação de um carregamento não linear. Embora não tão importante quanto os melhoramentos de resistência e de resistência à fadiga da presente invenção, as configurações de fenda ou tira também podem ser variadas para a provisão de efeitos decorativos em combinação com uma resistência e uma resistência à fadiga melhoradas.

Uma outra vantagem a qual se acumula a partir das várias modalidades do sistema de fendilhamento de folha da presente invenção é que as flexões ou dobras resultantes são relativamente agudas, interna e externamente. Flexões agudas permitem um acoplamento forte de uma estrutura flexionada em uma outra estrutura. Assim, uma flexão de prensa viradeira tende a ser arredondada ou ter um raio notável na flexão. Quando uma estrutura flexionada em prensa viradeira é acoplada a uma placa, por exemplo, e uma força é aplicada tendendo a rodar a estrutura flexionada em torno da flexão arqueada, a estrutura flexionada pode se desacoplar da placa. Esse desacoplamento pode ocorrer mais facilmente do que se a flexão fosse aguda, conforme será para as flexões resultantes do uso do presente esquema de fendilhamento.

A capacidade de se produzirem flexões ou dobras agudas ou nítidas permite que o processo da presente invenção seja aplicado a estruturas as quais até agora não tinham sido formadas a partir de papel ou de folhas finas, especificamente, à vasta tecnologia de origami ou construções de papel dobrado. Estruturas de papel dobrado tridimensionais complexas e uma ciência ou matemática para sua criação foram desenvolvidas após centenas de esforço. Essas estruturas de origami, embora visualmente elegantes, usualmente não são capazes de serem formadas a partir de folhas de metal de uma espessura maior do que uma folha.

Assim, folhas dobradas de origami usualmente não podem suportar um carregamento significativo. Os exemplos típicos de origami são construções de papel dobrado estabelecidas em "ADVANCED ORIGAMI" de Dedier Boursin, publicado por Firefly Books, Buffalo, NY em 2002, e "EXTREME ORIGAMI" de Kunihiko Kasahara, publicado por Sterling Publishing Company, NY, NY em 2002. A presente invenção assim permite uma nova classe de projetos análogos a origami, nos quais os métodos de fendilhamento e de flexão descritos aqui são substituídos por vincos para origami.

O processo de fendilhamento ou formação de ranhura de folha da presente invenção produz flexões agudas e permite, mesmo, o dobramento de folhas de metal a 180 graus ou para trás sobre si mesmas. Assim, muitas construções de origami estruturalmente interessantes podem ser feitas usando-se um metal em folha tendo uma espessura bem além daquela de uma folha fina, e a estrutura baseada em origami resultante será capaz de suportar cargas significativas.

Um outro potencial interessante de projeto e de fabricação é realizado pelo ouso das presentes configurações de fendilhamento em relação a uma Formação Rápida de Protótipo e Fabricação Rápida, particularmente se adições de componente de "Pegar e Colocar" automatizado forem empregadas. A Formação Rápida de Protótipo e Fabricação Rápida são amplamente conhecidas e são compreendidas pelo uso de projeto em CAD (projeto assistido por computador) e CAM (fabricação assistida por computador), respectivamente, para se permitir uma fabricação tridimensional. 0 projetista começa com uma estrutura tridimensional virtual desejada. Usando a presente invenção para se permitir uma Formação Rápida de Protótipo, o software de CAD desdobra a estrutura tridimensional para uma folha bidimensional e então localizada as posições de fenda para flexão da folha para produção da estrutura desejada. 0 mesmo pode ser feito na Fabricação Rápida usando-se CAM. Há outros tipos de software para a realização de tarefas similares. A capacidade de flexionar precisamente e talhar a resistência de flexão pela seleção de distâncias de deslocamento e larguras de tira de flexão permite ao projetista fazer o layout de fendas no desenho de folha bidimensional desdobrada no processo de projeto, o que, após isso, pode ser implementado no processo de fabricação por uma formação de ranhura ou um fendilhamento de folha e pela flexão para a produção de estruturas tridimensionais complexas, com ou sem componentes de adição.

Amplamente, também é conhecido montar componentes em placas de circuito para dispositivos eletrônicos usando técnicas de manipulação de componente automatizado de "pegar e colocar" de alta velocidade. Assim, robôs de montagem podem pegar componentes dos dispositivos de suprimento de componente e então colocá-los sobre uma placa de circuito ou um substrato ou chassi. Os robôs prendem os componentes ao usuário usando prendedores, acessórios de encaixe de soldagem ou similares. Essa montagem de "pegar e colocar" foi grandemente limitada à colocação de componentes sobre uma superfície plana. Assim, as placas de circuito devem ser postas em um alojamento tridimensional após a montagem de "pegar e colocar" ter sido completada.

Um alojamento eletrônico, usualmente, não pode ser dobrado ou flexionado em um formato tridimensional após os componentes serem presos às paredes do alojamento. Mais ainda, as técnicas anteriores para flexão careceram da precisão possível com a presente invenção e necessária para a resolução de problemas de alinhamento de componente ou estrutural. Um pré-dobramento ou uma flexão do alojamento até agora era limitado à capacidade para o robô de pegar e colocar ser usado para a fixação de componentes eletrônicos nos alojamentos.

Também deve ser notado que as tiras presentes entre as fendas podem ser usadas vantajosamente como percursos condutivos através das flexões em aplicações eletrônica, e a precisão possível permite que percursos condutivos ou componentes na placa de circuito sejam dobrados em alinhamento quando o chassi tridimensional for formado, ou quando as placas de circuito em si forem dobradas em uma conformação mais densos.

Os processos de projeto e de fabricação da presente invenção, contudo, permitem que flexões com precisão sejam depositadas fendilhadas e então formadas com forças relativamente baixas estando envolvidas, conforme é ilustrado nas FIG. 28A-28E. Assim, um alojamento pode ser projetado e cortado a partir de uma folha plana 821 e um robô de pegar e colocar de alta velocidade usado para se fixarem rapidamente os componentes, C, em todas e quaisquer das seis paredes de um invólucro de cubo, e o alojamento ou o chassi de componente pode ser facilmente flexionado em um formato tridimensional, após o processo de pegar e colocar estar completado.

Conforme mostrado na FIG. 28A, a folha 821 tem um componente C preso a ela antes da flexão, preferencialmente por técnicas robóticas de alta velocidade. A folha 821 é formada por corte a laser, corte com jato de água, corte em matriz ou similar, com os aspectos de recorte projetados 822, as aberturas de recebimento de componente 823, as abas 824 e os flanges de suporte 826 e as fendas de recebimento de aba 827. Na FIG. 2 8B, a folha 821 foi flexionada ao longo da linha de flexão 831, fazendo com que uma aba 824 fosse deslocada para fora. A folha em seguida é flexionada ao longo da linha de flexão 832 na FIG. 28C e, então, flexionada sobre o componente C ao longo da linha de flexão 833 na FIG. 28D, enquanto o flange lateral 826 foi flexionado ao longo da linha de flexão 834. Finalmente, a porção de extremidade de chassi 836 é flexionada para cima ao longo da linha de flexão 837 e as abas 824 são inseridas em fenda 827, de modo a se permitir uma fixação rígida da folha em um chassi eletrônico tridimensional 838 em torno do componente C.

Obviamente, na maioria dos casos, uma pluralidade de componentes C seria presa à folha 821, antes da flexão, e os componentes C também podem ser presos ao chassi 83 8 em várias etapas no processo de flexão e a várias superfícies do chassi.

As FIG. 28A a 28E também ilustram um processo de projeto fundamental, o qual é implementado pelo método de flexão de folha da presente invenção. Uma das formas mais eficientes em termos de espaço de suporte de componentes é montá-los na matéria-prima de folha. Usar técnicas convencionais de flexão de matéria-prima em folha, contudo, não permite flexões apertadas e porções de folha intercaladas intrincadas. 0 processo de flexão da presente invenção, contudo, o faz, em razão da capacidade de dispor fendas de forma extremamente acurada que produzirão uma flexão em localizações precisas, de modo que aberturas, recortes, fendas, abas e similares se alinhem precisamente na estrutura flexionada, bem como componentes montados e o acoplamento a outras estruturas.

Mais ainda, o layout preciso de linhas de flexão e traços de chassi ou de invólucro é apenas parte da vantagem. A estrutura em si pode ser flexionada usando-se uma força relativamente baixa e mesmo por meio de ferramentas manuais. A combinação de localização de precisão de linhas de flexão e flexão com baixa força permite uma técnica de projeto a qual até agora era apenas parcialmente realizada. A técnica envolve a seleção de componentes tendo as funções desejadas e o posicionamento deles em um arranjo desejado. Após isso, um chassi é projetado com porções de folha fina de suporte do chassi necessárias para suporte dos componentes conforme posicionados sendo projetados, por exemplo, usando técnicas de CAD. As linhas de flexão são localizadas para a produção das porções de folha de suporte, e o chassi desdobrado rgraficamente para uma folha plana com o traço necessário e as linhas de dobra, conforme mostrado na FIG. 28A.

Embora essas técnicas tenham sido descritas até agora na literatura de projeto de CAD e em programas de software de CAD e CAM, elas até agora não foram efetivamente implementadas em qualquer coisa que não nos projetos mais simples, porque uma flexão com precisão de força baixa de metais em folha não era prática. A presente invenção baseada em fendilhamento permite uma fabricação prática desta técnica de projeto em CAD ou CAM teórica. Os projetos de CAD ou CAM da técnica anterior não poderiam ser fisicamente realizados em materiais reais com a mesma acurácia que o modelo teórico de CAD ou CAM porque, por exemplo, as tolerâncias convencionais de flexão não poderiam ser mantidas. A precisão de flexão possível com a presente invenção aumenta dramaticamente a correspondência entre o modelo de CAD ou CAM e a forma física obtenível para materiais em folha flexionados.

Mais ainda, a flexão não precisa ocorrer no local de pegar e colocar ou de formação rápida de protótipo. A folha com os componentes afixados pode ser transportada com os componentes sendo formados e selecionados para atuarem como material de escoramento ("dunnage") para o processo de transporte. Uma vez no local de fabricação, o qual pode ser remoto do local de projeto e corte, o chassi ou a folha de alojamento será precisamente flexionado, mesmo com as mãos, se desejado, e o alojamento flexionado preso em uma estrutura tridimensional, com uma pluralidade de componentes selecionados sendo presos a ele interna e/ou externamente.

Mais ainda, um chassi tridimensional ou outras estruturas também podem ter painéis ali, os quais são afixados por tiras ao longo de uma linha de flexão para a provisão de portas no chassi ou na estrutura para acesso periódico ou de emergência para o interior da estrutura. Conjuntos de dobradiça de porta separados desse modo são eliminados.

Usando-se as várias modalidades das técnicas de fendilhamento ou de formação de ranhura de folha descritas aqui, uma faixa extremamente ampla de produtos pode ser formada. Sem limitação por enumeração, a seguir estão exemplos de produtos os quais podem ser dobrados a partir de um material em folha usando-se os esquemas de fendilhamento e formação de ranhura da presente invenção: treliças, vigas, vigas curvas, vigas flexíveis, vigas em vigas, invólucros, poliedros, paredes com pontalete, redes de via, vigas envelopadas, vigas flangeadas, vigas flangeadas de peça múltipla indeterminada, máquinas, trabalhos de arte e escultura, estruturas tridimensionais de origami, instrumentos musicais, brinquedos, placas de sinalização, conexões modulares, embalagens, paletes, invólucros de proteção, plataformas, pontes, invólucros elétricos, invólucros de blindagem de RF, blindagens de EMI, guias de microonda e dutos. Uns poucos exemplos dessas estruturas são mostrados nas FIG. 12 a 30 e 32.

Uma formação de uma viga caixão curvada usando-se o processo de fendilhamento e a folha com fenda da presente invenção pode ser descrita com referência às FIG. 12, 13 e 14. Uma folha de material 561 é mostrada na FIG. 12, que tem duas linhas de flexão 562 e 563. A linha de flexão 562 tem uma pluralidade de fendas arqueadas 564 em lados opostos de linha de flexão 562. Também são posicionadas ao longo da linha de flexão 562 fendas arqueadas menores 564.

As fendas 563 e 564 têm uma configuração geral conforme descrito e mostrado em relação às fendas 542 na FIG. 11, mas o comprimento das fendas 564 é reduzido em relação ao comprimento das fendas 563, e as fendas 564 serão vistas como estando posicionadas no vértice 566 de entalhes 567, os quais são providos nas bordas 568 da folha de material.

As tiras de flexão 569 definidas por porções de extremidade longitudinalmente adjacentes de fendas 563 e porções de extremidade longitudinalmente adjacentes de fendas 563 e 564 são essencialmente da mesma configuração, não obstante diferenças no comprimento das fendas 563 e 564. Haverá alguma diferença ligeira de formato devido a diferenças de segmento arqueado, mas as tiras de flexão 569 essencialmente serão uniformes nas suas capacidades de resistência mecânica e resistência à fadiga ao longo do comprimento da linha de flexão 562.

Uma das vantagens do posicionamento de fendas 564 é que elas tendem a conter qualquer propagação de fissura por tensão, o que poderia ocorrer nos vértices 566 de entalhes 567. As várias saliências ou lingüetas 571 definidas por entalhes 567 podem ser flexionadas, por exemplo, para dentro ou para fora da página a um ângulo de 90 graus, ou em outros ângulos, se a estrutura requerer. A porção central 5 72 pode permanecer no plano da folha no qual a FIG. 12 é desenhada.

Uma pluralidade de fendas 576 e 577 é posicionada ao longo da segunda linha de flexão 564. Estas fendas têm porções de curva de extremidade muito mais apertadas 578 do que as fendas tipo de arco mostradas próximas da primeira linha de flexão 562. Geralmente, as porções de extremidade curvadas apertadas 578 não são tão desejáveis quanto as porções de extremidade mais abertas usadas em relação às fendas 563 e 564. Não obstante, para materiais dúcteis que não tendem a fraturar por tensão, as fendas do tipo mostrado para as fendas 576 e 577 são inteiramente adequadas. Novamente, a diferença entre as fendas 576 e 577 é que as fendas menores foram usadas nos vértices 566 de entalhes 567.

Uma vez fendilhada, a folha 561 pode ser flexionada ao longo da linha de flexão 563, de modo que as saliências 571 possam ser flexionadas em um ângulo tal como a 90 graus em relação à porção central 572. Deve ser notado que normalmente as fendas ao longo das linhas de flexão 562 e 563 terão o mesmo formato, isto é, elas serão as fendas 563 e 564 ou as fendas 576 e 577. É possível misturar as configurações de fenda, mas, normalmente, não haverá vantagem em misturá-las, conforme mostrado na FIG. 12. A finalidade da modalidade ilustrada na FIG. 12 é mostrar configurações de fenda que são adequadas para uso na flexão de um material em folha de acordo com a presente invenção.

0 projeto e a formação de uma viga caixão curvada usando-se duas folhas fendilhadas, conforme mostrado no plano na FIG. 12, podem ser descritos em relação às FIG. 13 e 14. 0 projeto poderia ser realizado em um sistema de CAD ou CAM, conforme descrito anteriormente, e as fendas feitas na folha 561 identicamente conforme disposto no processo de projeto em CAD, CAM ou outros sistemas. Uma viga caixão curvada, geralmente designada 581, é mostrada, na qual uma folha projetada, cortada e flexionada em formato de U 572a é presa a uma segunda folha projetada, cortada e flexionada em formato de U 572b. Conforme será visto a partir das FIG. 13 e 14, as lingüetas ou saliências 571a foram dobradas sobre o exterior das lingüetas ou saliências 571b. Em ambos os casos, os vértices 566 são proximamente aproximados das linhas de dobra 562a, 563a, 562b e 563b. Este posicionamento dos vértices permite uma flexão da folha, permitindo que os entalhes 567a tenham o ângulo incluso dos entalhes aumentando, enquanto o ângulo incluso dos entalhes 567b diminui na área 582 da flexão longitudinal de viga 581. As porções centrais 572a e 572b do material em folha têm uma espessura que acomodará uma flexão sem abaulamento, pelo menos em raios que não sejam extremos.

As folhas dobradas podem ser presas em conjunto por rebites 582 ou outros prendedores adequados, adesivos ou técnicas de fixação, tais como soldagem e brasagem. As aberturas para os prendedores podem ser pré-formadas, conforme mostrado na FIG. 12 em 580. A localização das aberturas 580 pode ser precisamente fixada se uma configuração curvada exata for determinada ou conhecida de antemão em relação à flexão, ou as aberturas 580 podem ser posicionadas em localizações centrais e, depois disso, usadas com orifícios perfurados mais tarde para a junção das duas folhas flexionadas em conjunto em uma curvatura que é indeterminada ou estabelecida no campo.

Uma aplicação para vigas caixões curvadas indeterminadas, por exemplo, é na indústria de aviação. 0 alumínio 4041 T-6 ou 6061 T-6 difícil de fletir é projetado com o layout desejado de fendas e, então, provido em folhas com fendas completadas, conforme mostrado na FIG. 12. As folhas então são formadas no campo para a provisão de uma viga caixão tendo uma curvatura a qual é determinada no campo, por exemplo, pela curvatura de uma porção de um avião o qual deve ser reparado. As duas folhas que formam a viga caixão são curvadas para se adaptarem sob uma porção do revestimento do avião o qual foi danificado, e, então, o revestimento ê depois disso afixado à seção central 572 da viga caixão curvada.

A flexão das saliências ou lingüetas 571 pode ser feita com ferramentas manuais simples, ou mesmo com as mãos, e uma rebitagem de campo usada para manutenção da curvatura da viga caixão pelo uso dos orifícios pré- formados 58 como guias para orifícios que são perfurados nas saliências ou nas lingüetas da folha dobrada subjacente. Assim, com uma furadeira manual e pinças, uma viga caixão de alumínio 4041 T-6 estrutural de alta resistência pode ser formada de forma personalizada e posicionada como um componente estrutural de avião para fixação subseqüente do revestimento da aeronave a ela. Isto pode permitir, por exemplo, reparos de campo mesmo sob condições de combate, de modo que o avião possa voar para um local no qual reparos permanentes possam ser feitos.

Quando a viga caixão curvada longitudinalmente tem uma curvatura longitudinal predeterminada ou conhecida, as saliências ou lingüetas 571a e 571b podem ser definidas por entalhes nos quais as lingüetas se entrelaçam ou engranzam umas com as outras no mesmo plano. Isto produzirá paredes laterais de viga que serão lisas e sem aberturas.

Conforme mostrado nas FIG. 12 a 14, uma viga caixão curvada longitudinal 681 é produzida pela flexão do material em folha ao longo de linhas de dobra retas 562 e 563. Também é possível produzir vigas caixões curvadas longitudinalmente por fendilhamento ou formação de ranhura ao longo das linhas de flexão curvadas.

Além das modalidades de viga curva descritas acima, outros exemplos de membros estruturais curvados são imediatamente evidentes, como resultado da simples feitura de layout de estruturas de definição de tira de flexão ao longo de linhas de flexão tendo porções não lineares. Quando do dobramento ou da flexão ao longo dessas linhas de flexão, ou curvas, a folha se torna uma estrutura tridimensional curvada. Voltando-nos agora para as FIG. 15 e 16, uma folha de material projetada e fendilhada ou ranhurada para dobramento e uma estrutura tridimensional feita a partir da mesma, respectivamente, são mostradas. A folha 611 foi projetada para ser fendilhada ou ranhurada ao longo de linhas de dobra que se estendem longitudinalmente 612 e 613. Um fendilhamento e uma formação de ranhura adicionais ocorreram em linhas de dobra que se estendem transversalmente 614, 615, 616 e 617. As bordas laterais opostas 618 de folhas 611 são circulares, e uma pluralidade de entalhes 619 é formada em bordas laterais opostas da folha. Uma aba de acoplamento ou um flange 621 é formado em uma extremidade da folha e, preferencialmente, tem aberturas de recebimento de prendedor 622 ali, as quais se alinharão com a abertura 623 na extremidade oposta de folha 611. As fendas ou ranhuras 624 do tipo mostrado na modalidade das FIG. 9 e 10 foram posicionadas ao longo das linhas de dobra 612 a 617. Será compreendido que as fendas ou ranhuras do tipo mostrado em outras modalidades poderiam ser empregadas no escopo da presente invenção.

A folha de material mostrada na FIG. 15 é projetada para envolver ou fechar um membro cilíndrico, tal como uma haste, um poste ou uma coluna 631, mostrado na FIG. 16. Pela flexão das folhas 616 ao longo das linhas de dobra 612 a 617, a folha 611 pode ser dobrada em torno de si para envolvimento do membro cilíndrico 631, conforme mostrado na FIG. 16. A porção arqueada circular 618 da folha é dimensionada para ter um raio o qual combine com aquele da coluna 631. Os entalhes 619 se aproximam e as bordas definindo os entalhes se confinam umas com as outras, enquanto as linhas de dobra 614 a 617 permitem que a folha seja dobrada em uma configuração quadrada em torno da coluna 631. A estrutura tridimensional flexionada a qual resulta tem uma pluralidade de painéis planos 63 6 a 63 9, os quais provêem superfícies contra as quais outros membros ou estruturas podem ser facilmente afixados. A folha dobrada 611 pode ser presa no lugar em torno da coluna 631 por prendedores através de aberturas 622 e 623. A configuração das ranhuras ou fendas 624 faz com que a folha dobrada 611 se torne uma estrutura rígida de alta resistência em torno da coluna ou do poste 631. A fixação da folha dobrada 611 ao poste 631 contra um deslocamento vertical pode ser o resultado de um ajuste com interferência entre as bordas arqueadas 618 e o poste e/ou o uso de prendedores, adesivos, soldagem, brasagem ou similar, e o conjunto tem muitas aplicações, as quais resolvem o problema de acoplamento subseqüente de membros estruturais a uma estrutura cilíndrica. O exemplo das FIG. 15 e 16 não é apenas um revestimento superficial cosmético em potencial, é uma peça de transição estrutural entre formas cilíndricas e retilíneas.

A folha fendilhada ou ranhurada projetada e fabricada e o método da presente invenção também podem ser usados para o projeto e a formação de montagens de painel ou plataforma corrugada. As FIG. 17 e 18 ilustram duas montagens de painel corrugado que podem ser projetadas e construídas usando-se o aparelho e os métodos da presente invenção. Essas montagens são particularmente efetivas na provisão de relações de alta resistência para peso, e as técnicas de dobramento de folha da presente invenção prontamente acomodam um dobramento da folha corrugada e a provisão de abas de afixação.

Na FIG. 17, as abas de afixação são providas, as quais podem se estender através de fendas para acoplamento da folha corrugada à folha plana, enquanto na FIG. 18 as abas tendo aberturas de recebimento de prendedor são providas.

Na FIG. 17, uma folha de material 641 foi fendilhada ou ranhurada ao longo de linhas de dobra que se estendem longitudinalmente 642-647, de acordo com o ensinamento da presente invenção. Adicionalmente, uma pluralidade de abas 649 foi formada ao longo das linhas de dobra 643, 645 e 64 7. As abas 64 9 são cortadas na folha 641 ao mesmo tempo em que há a formação das fendas ou ranhuras 651 ao longo das linhas de dobra. Assim, um corte em formato de U 652 é formado na folha 641, de modo que, quando a folha for dobrada para a condição corrugada mostrada na FIG. 17, as abas se projetem para cima. As abas 64 9 se estenderão em um ângulo a partir da vertical, quando um dobramento ocorrer, para a formação das corrugações, mas as abas 64 9 podem ser flexionadas a partir de uma posição inclinada para uma posição quase vertical, conforme mostrado em 617, por uma etapa subseqüente.

A folha dobrada ou corrugada 641 mostrada na FIG. 17 pode ser afixada a uma segunda folha plana 656, a qual tem uma pluralidade de fendas formadas ali. As fendas 657 são posicionadas e dimensionadas para receberem de forma combinada as abas 649 através delas. Quando a folha 656 é abaixada sobre a folha dobrada corrugada 641, as abas 64 9 se estenderão para cima através das fendas 657. As abas 649 podem estar em um ajuste com interferência com as fendas 657 para a fixação das folhas em conjunto, ou as abas 649 podem ser flexionadas para uma posição horizontal ou torcidas em torno de um eixo geométrico vertical para fixação das duas folhas em conjunto. A aba 649 pode ser flexionada para baixo e presa à folha 656 por adesivos, soldagem, brasagem ou similar.

Opcionalmente, uma segunda folha de material, não mostrada, pode ser afixada ao lado inferior de folha dobrada ou corrugada 641 usando-se abas (também não mostradas), as quais são formadas da folha 641, durante o processo de fendilhamento ou de formação de ranhura. A segunda folha seria presa ao fundo da folha corrugada dobrada 641 de uma maneira descrita em relação à folha 656.

O resultado é um painel corrugado de alta resistência, resistente à fadiga e de peso leve ou montagem de plataforma o qual pode ser usado em numerosas aplicações.

Uma montagem de painel corrugado similar à FIG. 17 pode ser construída conforme mostrado em relação à montagem da FIG. 18. Uma folha corrugada dobrada 661 inclui uma pluralidade de linhas de dobra 662 e uma pluralidade de abas 663. As abas 663 são formadas a partir da folha 661 de uma maneira similar àquela descrita em relação à aba 64 9, apenas as abas 663 incluindo aberturas de recebimento de prendedor 664. Adicionalmente, as abas 663 são dobradas para baixo para uma posição quase horizontal, ao invés de para cima para uma posição quase vertical, conforme descrito em relação às abas 64 9. Na posição horizontal, a aba 663 pode ser usada para acoplamento de uma segunda folha de material 666 tendo aberturas de recebimento de prendedor 667 ali. A folha 666 é posicionada de modo que a abertura 667 se alinhe com a abertura 664, e os prendedores são usados para a fixação das duas folhas em conjunto. Conforme descrito em relação à FIG. 17, uma terceira folha pode ser presa ao fundo da folha corrugada 666, embora a figura não mostre as abas de fixação 664 no lado de fundo da folha corrugada 61.

Novamente, pelo emprego de uma pluralidade de ranhuras ou fendas 668 formadas de acordo com a presente invenção, conforme descrito acima, uma montagem de plataforma ou painel corrugado pode ser fabricada, a qual é de resistência muito alta, tem boa resistência à fadiga e é de peso leve.

As FIG. 19 a 22 ilustram uma modalidade adicional de um painel ou de uma plataforma corrugado contínuo o qual pode ser formado usando-se a folha fendilhada e o método da presente invenção. Mais ainda, o painel das FIG. 19 a 22 ilustra as vantagens de resistência as quais podem ser obtidas em razão da capacidade de feitura de flexões ou dobras agudas que têm capacidades de suporte de carga significativas. Mais ainda, a modalidade das FIG. 19 a 22 ilustra o uso de abas para o intertravamento de uma folha dobrada em uma estrutura tridimensional de alta resistência.

As técnicas da arte anterior formando painéis ou plataformas corrugados freqüentemente sofreram de uma incapacidade de obtenção de um nível alto desejado ou percentagem de material de corda para o material de painel em geral. Geralmente, a finalidade do uso de alma é separar as mesas com a massa de alma mínima requerida para realização daquela tarefa. Os perfis em I são formas laminadas ou soldadas que usam mesas superior e inferior em relação à alma de conexão entre elas. A presente invenção permite uma classe de estruturas corrugadas que provêem uma ampla flexibilidade de projeto na criação de estruturas rígidas, fortes e de baixo peso que podem ser fabricadas a partir de bobinas contínuas, transportadas em uma forma em bobina compacta e facilmente formadas no lugar. A natureza de intertravamento desta modalidade habilitada evita uma soldagem nos cantos em que uma soldagem está especialmente sujeita a falhas.

O material em folha 721 foi fendilhado usando-se a presente invenção e é mostrado na FIG. 19 em um estado plano, antes de uma flexão ou de um dobramento. Conforme será visto, uma pluralidade de linhas de flexão substancialmente paralelas 722 tendo um padrão de fendas arqueadas alternadas 723 posicionadas em lados opostos das linhas de flexão para a definição de tiras que se estendem de forma oblíqua enviesadas em direções opostas. As fendas 723 podem assumir a forma das fendas nas FIG. 6 ou 9, por exemplo. Também é formada na folha 721 uma pluralidade de abas 724, as quais se estendem para fora das porções de lingüeta de fendas 723, e uma pluralidade de aberturas tipo de fechadura 725. As aberturas 725 são posicionadas em uma relação alinhada com as abas 724.

Na FIG. 21A, as abas 724 serão vistas se estendendo através da linha de flexão 722 a partir das fendas 723. As abas 724 são, portanto, extensões do lado de lingüeta de fendas 723. As aberturas de fechadura 725 são uma aba recortada ou negativa no lado de lingüeta de fendas 723, as quais têm uma configuração dimensionada para receber abas 724. De modo a se evitar que a parte estreita das abas 724 sofra uma interferência pela face deslocada para cima no lado oposto das fendas, um entalhe 730 é provido no lado de virola das fendas 723. Assim, a área inteira de 725 e 730 é cortada e cai ou é removida da folha, de modo que as abas 724 possam ser inseridas nos entalhes 725/730.

Na FIG. 20, a folha plana 721 da FIG. 19 foi dobrada em um painel corrugado continuo ou plataforma 726. 0 painel 726 inclui porções de alma 727 e porções de mesa 728. Conforme será visto no painel 726, as mesas 728 estão em uma relação de confinamento extremidade com extremidade pelo comprimento pleno do painel no lado superior e no lado inferior do painel, para a provisão de superfícies contínuas de plataforma ou mesa. Esta construção assegura um painel 726 de resistência grandemente melhorada, por exemplo, à flexão, em relação a painéis nos quais todas as almas transversais não são unidas por mesas em ambos os lados de topo e de fundo do painel. A plataforma ou o painel pode ser adicionalmente reforçado pela adição de uma folha de material adicional (não mostrada), a qual melhoraria mais a relação de massa de material de mesa para a massa da plataforma ou do painel inteiro para uma relação superior de resistência/rigidez para peso.

A FIG. 21 ilustra em maiores detalhes o esquema de flexão ou de dobramento empregado para o painel 726. Começando, por exemplo, com um flange de extremidade 72 9, a alma 727a pode ser flexionada para baixo e para trás na linha de flexão 722a até um limite inferior do painel. 0 material em folha 721 então é flexionado para frente na linha de flexão 722b e a mesa 728a se estende em uma direção longitudinal do painel paralela ao flange 729. Na linha de flexão 722c, a alma 727b é flexionada para se estender para cima e para trás para a linha de flexão 722a, em cujo ponto a mesa 728b é flexionada para frente e se estende para a linha de flexão 722b. A alma 727 então é flexionada para trás na linha de flexão 722d para a linha de flexão 722c. A flexão continua ao longo do comprimento do painel 726, de modo a produzir um painel corrugado dobrado no qual há uma pluralidade de mesas extremidade com extremidade em ambos o topo e o fundo do painel, as quais são separadas por almas de conexão. A massa do material de mesa no painel para a massa de painel total é relativamente alta para uma relação alta de resistência para peso.

A capacidade de se dobrar uma folha 721 em dobras agudas ou nítidas usando-se o processo de fendilhamento da presente invenção permite que os vértices 731 entre as almas 727 e as mesas 728 seja relativamente agudo e seja posicionado em relação de confinamento próxima. Conforme ilustrado, o painel das FIG. 19 a 21 tem almas e mesas de comprimento igual criando triângulos eqüiláteros nos quais cada vértice tem em torno de 120 graus. Conforme será compreendido, muitas outras geometrias de corrugação são igualmente possíveis.

Embora haja numerosas formas nas quais o painel dobrado 726 pode ser preso em uma configuração tridimensional, um método preferido é empregar abas 724 e aberturas de fechadura combinadas 725 cortadas na folha 721 durante a formação das fendas de flexão.

As abas 724a, por exemplo, são providas por um corte a laser ou com jato de água das abas para se estenderem para fora de lingüetas de fenda a partir do flange 729 para a alma 727a. Quando a alma 727a é flexionada para baixo e para trás para a linha de flexão 722b, as abas 724a permanecem no plano horizontal do flange 729. Conforme mais bem visto na FIG. 21a, uma abertura de combinação 725 cortada na mesa 728b e alinhada com a aba 724a será posicionada na abertura 725. Se cada aba 724 tiver uma cabeça ou extremidade aumentada 734, as abas travarão ou serão capturadas pelas aberturas de combinação 725, muito como uma peça de dente de serra pode capturar ou se intertravar com uma peça adjacente. Este intertravamento resiste a uma separação das abas das aberturas de combinação nos planos de topo e de fundo do painel. As abas e as aberturas não precisam ser e, preferencialmente, não são dimensionadas para a produção de um ajuste com interferência.

O intertravamento das abas 724 e das aberturas 725 também ocorre ao longo do lado de fundo de painel 726, e o resultado é uma fixação do painel dobrado na forma conforme mostrado na FIG. 20, mesmo sem técnicas de fixação adicionais, tais como adesivos, soldagem, brasagem ou similar, as quais opcionalmente também podem ser usadas.

Na FIG. 22, o processo de fendilhamento e de flexão de folha das FIG. 19 a 21 é mostrado esquematicamente conforme aplicado à formação de um membro cilíndrico 741. Novamente, as almas 742 e as mesas 743 são formadas em torno de linhas de flexão e as localizações das linhas de flexão selecionadas de modo que as mesas no raio interno 744 sejam de comprimento mais curto do que as mesas no raio externo 746 de cilindro 741. As abas e a abertura de combinação podem ser usadas para o travamento das mesas e das almas na configuração desejada, dependendo da espessura do material e dos raios de cilindro 741. A estrutura cilíndrica resultante pode ser usada, por exemplo, como uma coluna ou um poste de peso leve e alta resistência.

Na maioria das modalidades da presente invenção, e particularmente naquelas nas quais a folha de material tem uma espessura substancial, um começo de flexão automaticamente fará com que a porção de lingüeta ou de aba da fenda comece a deslizar na direção correta contra a face no lado oposto da fenda. Quando o material em folha é relativamente fino e a largura de corte da fenda é pequena ou nula, contudo, as porções de aba da folha fendilhada ocasionalmente se moverão na direção errada e, desse modo, afetarão a precisão da flexão. De modo a remediar este problema, é possível que a porção de lingüeta da fenda seja orientada em uma direção produzindo uma flexão apropriada previsível. Esta solução é mostrada nas FIG. 23 e 24A.

Uma folha de material 681 é formada para flexão em torno de um plano de linha de flexão 682 usando-se o projeto e a técnica fendilhamento de folha da presente invenção. Fendas arqueadas 683 são formadas, as quais definem lingüetas 684 que deslizarão ao longo de faces opostas durante uma flexão da folha em torno da linha de flexão 682.

Na FIG. 23a, uma folha de material 681 pode ser vista, conforme ela está sendo flexionada em uma direção para baixo, conforme indicado pelas setas 687, em torno da linha de flexão 682. Devido ao fato de as lingüetas 684 serem deslocadas para baixo, as bordas inferiores ou os cantos 688 de virolas 689 serão enfiadas e se encaixarão em faces 690 de lingüetas, de uma maneira a qual produzirá um deslizamento das bordas 688 ao longo das faces 690. As bordas 688 em cada lado de linha de flexão 682 serão deslocadas para cima para deslizarem sobre as lingüetas pré-reguladas para baixo 684, de modo que uma flexão em torno da linha de flexão 682 produza, de forma previsível, um deslizamento das bordas ao longo das faces das lingüetas na direção desejada, durante o processo de flexão.

Quando a folha 681 é formada para flexão, usando-se, por exemplo, um processo de estampagem no qual uma lâmina forma uma fenda 683, a matriz de estampagem também pode deformar plasticamente as lingüetas 684 em uma direção para baixo no lado da linha de flexão. Um deslizamento previsível de borda 688 ao longo da face 690 na direção apropriada ocorrerá durante uma flexão, de modo que os fulcros reais em lados opostos da linha de flexão produzam uma flexão precisa ao longo do fulcro virtual alinhado com a linha de flexão 682. As lingüetas deslocadas também alertarão a um operador quanto à direção apropriada para flexão.

Embora muitas aplicações da presente invenção peçam flexões a 90 graus, algumas pedirão flexões em outros ângulos. O aparelho e o método da presente invenção podem acomodar tais flexões, enquanto ainda se mantêm as vantagens de pleno contato de borda em face. Na FIG. 24, uma flexão de em torno de 75 graus é ilustrada.

Conforme mostrado, uma folha de material 691 é formada com uma fenda 6 92 a qual é cortada em um ângulo α de em torno de 75 graus com o plano da folha 691. (Uma fenda correspondente no outro lado de linha de flexão 693 também cortada em 75 graus, mas enviesada na direção oposta não é mostrada, por simplicidade de ilustração.) Quando da flexão para baixo, a borda inferior 694 de virola 695 é enfiada sobre e desliza para cima pela face 696 de lingüeta 697. Uma vez que a flexão atinja 105 graus, ou o ângulo complementar para o ângulo de fenda a, a superfície inferior 6 98 da borda próxima de folha 694 será coplanar com e uniformemente suportada na face 696 da lingüeta.

Hoje em dia, os cortadores a laser mais comuns comerciais com potência capaz de cortar plásticos e metais são alimentados por folha. Contudo, há um equipamento de corte a laser alimentado por suprimento em rolo comercialmente disponível, mas esse equipamento que existe hoje em dia não enrola o material cortado de volta em uma bobina. Assim, um equipamento de corte a laser de carretei para carretei não está em uso ou comercialmente disponível.

A vantagem de um corte alimentado por rolo combinado com um mecanismo de bobina, no contexto da presente invenção, é que estruturas ricas em informação muito grandes ou muito complexas podem ser projetadas em CAD, cortadas e, então, estas estruturas pré-fabricadas podem ser recolocadas em bobinas em uma forma compacta. Uma vez na forma compacta em bobina, elas podem ser transportadas mais convenientemente, por exemplo, em um caminhão prancha ou um vagão ou lançado no espaço exterior. Quando da chegada no local de uso, o material é desenrolado da bobina e flexionado ou dobrado ao longo das linhas de flexão ditadas e estruturalmente suportadas pelas fendas arqueadas ou tiras oblíquas cortada na folha metálica ou de plástico. O aparelho de fendilhamento ou de formação de ranhura de folha e o método da presente invenção podem ser incorporados em um processo de carretei para carretei pelo menos de três formas. Por toda a indústria de produção estão amplamente disponíveis cortadores a laser de leito plano de muitos tipos. A primeira abordagem é usar uma bobina em uma extremidade de um cortador a laser de leito plano, o cortador a laser na metade e um rolo de enrolamento para a reformação de uma bobina de material parcialmente cortado. O material é avançado através do sistema a mão e traços de alinhamento de pino ou de borda - entalhe são cortados na folha aplainada. A folha é alinhada em ambos os eixos geométricos XeY por uma conexão física dos traços de corte com um gabarito afixado ao leito de cortador a laser. Desta forma, um avanço peça a peça pode ocorrer, incluindo o alinhamento de recursos de flexão assistidos por fenda da presente invenção. A novidade está na combinação do sistema de alinhamento com a colocação em bobina e a remoção de bobina de material em conjunto com a aplicação de recursos de produção de flexão de corte da presente invenção que permitem estruturas flexionadas ou dobradas de alta resistência, precisamente localizadas e de baixa força.

Uma segunda abordagem é avançar uma bobina através de um cortador a laser usando a técnica bem conhecida de desenrolar com potência, parar, cortar e reenrolar com potência.

Uma terceira abordagem é mostrada na FIG. 25. Ela emprega um transporte de alma contínuo suave, com desenrolamento e reenrolamento. 0 material em folha 701 é desenrolado da bobina de suprimento 702, e o movimento e/ou a ótica do cortador CNC 7 03 é controlado para compensação da armação de enrolamento de material 701. O cortador CNC 703 pode ser um cortador a laser ou um cortador com jato de água formado e controlado para cortar os padrões de fenda desejados na folha 701. Após o corte, a folha 701 é enrolada na bobina 7 04.

Uma vez que a matéria-prima em folha em bobina freqüentemente terá uma espiral de regulagem de bobina, o uso de uma etapa de nivelamento ou de um aparelho de nivelamento 706, após o desenrolamento da bobina 702 é uma opção. A matéria-prima em folha 701 pode ser dirigida através da linha de processamento por rolos de pinçar 707 e motores de acionamento nas bobinas 702 e 704 e, adicionalmente, no rolete 710.

Uma razão para que um processamento de carretei para carretei não tenha sido previamente usado é que as bordas ou os contornos dos traços recortados tendem a intertravar e agarrar, conforme camadas sucessivas são enroladas na bobina 704, particularmente quando recursos de flexão assistida por fenda de baixa força da presente invenção permitem uma aba ou orla dobrável. 0 ato verdadeiro de recolocação em bobina do material 701 tenderá a fazer com que as abas ou orlas cortadas se estendam tangencialmente à bobina de enrolamento. Dois métodos podem ser usados para se dirigir a esta questão. Um é o uso de abas penduradas facilmente removidas finas em combinação com um reenrolamento de uma bobina de metal ou outros materiais rígidos, que têm estes traços de dobramento à baixa força da presente invenção que tendem a se estender a partir da bobina reenrolada tangencialmente. Um segundo método é mostrado na FIG. 25, especificamente, co-enrolar uma manta de polímero 708 sobre a bobina 704. A manta 708 deve ser tenaz e não facilmente perfurada, embora de calibre fino.

Polipropileno e polietileno são apenas dois exemplos úteis.

Uma técnica de aumento da produção de sistemas de processamento de carretei para carretei é usar um cortador a laser 703 tendo múltiplos feixes de laser para corte de recursos de flexão de força baixa assistidos por fenda da presente invenção. Vigas caixões dobráveis, tal como é mostrado na FIG. 12, precisam de várias fendas arqueadas assistindo à flexão que são dispostas paralelas à direção de enrolamento de bobina, em torno de uma linha de flexão desejada. Múltiplos lasers a fibra, por exemplo, que são ligados em conjunto mecanicamente e cujo controlador de movimento é um sistema mecânico único unido, com um controlador de movimento único, podem produzir todas as flexões paralelas ao mesmo tempo, enquanto outros lasers com sistemas de atuação de movimento independente e controladores de movimento podem produzir todos os outros traços de corte, tais como bordas entalhadas.

Os métodos e aparelhos dos três sistemas de processamento de carretei para carretei descritos acima, combinados com os recursos de flexão de baixa força de flexão e alta resistência da presente invenção, permitem que uma classe de produtos, de vigas a escadas, para a construção de sistemas de pontalete e de vigamento, seja formada, posta em bobina, subseqüentemente removida da bobina e dobrada em dimensões determinísticas de intensidade estrutural impressiva, quando e onde eles forem necessários, após um armazenamento ou transporte compacto em forma de bobina. Esta técnica tem aplicações no espaço, no campo militar, em construção comercial e residencial e muitas outras indústrias em que os custos e os esforços de se levarem os materiais para um local são proibitivamente dispendiosos e difíceis, quando as partes já estão em um estado montado.

Opcionalmente, a linha de processamento de carretei para carretei da FIG. 25 também pode incluir um par de cortadores de matriz de ferramenta dura 709. 0 uso de formatos de estampagem macho e fêmea para a estampagem das fendas arqueadas e dos traços de retirada, os cortadores de matriz também podem ser placas e aplicar técnicas de manipulação de material em incrementos, mas, mais preferencialmente, eles são matrizes rotativas de ferramenta dura 709.

A vantagem da abordagem de corte CNC para a fabricação de estruturas de dobramento projetadas enroladas em bobina é que traços não repetitivos são facilmente programados no processo de corte. A vantagem da abordagem de corte com estampagem de ferramenta dura ou matriz rotativa, de forma intermitente ou contínua, é que traços repetitivos, especialmente as fendas arqueadas, podem ser facilmente feitos.

Os maiores benefícios da máxima produção e da flexibilidade podem ser oportunos usando-se corte CNC em combinação com a estampagem com ferramenta dura / corte em matriz para a produção de um sistema em linha com ambas as etapas de formação localizadas nas etapas de desenrolamento e reenrolamento do processo. No sistema combinado, tal como mostrado na FIG. 25, cada ferramenta de formação opera com sua própria vantagem.

A FIG. 25 ilustra um método que pode ser usado para a formação de estruturas tridimensionais para uso particularmente em localizações remotas da localização na qual a estrutura é fendilhada e/ou parcialmente montada antes da flexão. Uma aplicação de interesse em particular é a fabricação de estruturas tridimensionais no espaço exterior. Atualmente, tais estruturas são montadas no espaço exterior a partir de módulos tridimensionais; elas geralmente não são fabricadas realmente no espaço exterior. O problema com a montagem no espaço é que os módulos requerem uma quantidade indesejável de volume na carga útil de veículos espaciais orbitais. Até agora, um problema com a fabricação no espaço exterior tem sido que as ferramentas requeridas para a formação de estruturas tridimensionais de alta resistência eram proibitivamente grandes e volumosas. Um outro problema com a montagem no espaço pode estar associado a uma contagem de parte alta e uma contagem de prendedor alta. Por outro lado, módulos quase completos volumosos foram lançados e presos em conjunto. Por outro lado, até agora, um acondicionamento denso de módulos desmontados resultou em contagem de parte alta e uma contagem de prendedor alta.

Na FIG. 26, uma bobina 33 9 de material em folha 341 é mostrada, a qual foi projetada e provida com fendas ou ranhurada em duas linhas de flexão 345. A folha 341 também é formada com aberturas 34 6 e abas 34 8 periodicamente posicionadas próximas de bordas de folha opostas. Conforme será visto, as fendas 343 podem assumir vantajosamente a configuração conforme mostrado na FIG. 6. Conforme será apreciado, a bobina 33 9 é uma configuração altamente compacta para o transporte de material em folha. A folha 341 pode ser formada com fendas 243, aberturas 346 e abas 348, bem como com outros traços estruturais desejados, uma oficina em terra tendo um equipamento de fabricação ilimitado, por exemplo, usando a linha de processamento de carretei para carretei da FIG. 25. A folha em bobina em seguida é transportada por um veículo espacial para uma localização no espaço exterior. A folha 341 pode ser desenrolada, então, a partir da bobina 339, e enquanto sendo desenrolada ou depois disso a folha pode ser fabricada, usando-se ferramentas manuais ou ferramentas moderadamente acionadas, em uma estrutura tridimensional.

Essa fabricação é realizada pela flexão da folha ao longo das linhas de flexão 345 e pela flexão das abas 348 para as aberturas 346, de modo a se travar a folha em uma estrutura tridimensional, tal como uma viga triangular 3 50, conforme mostrado no lado direito da FIG. 26.

Conforme mostrado na FIG. 26, a estrutura 35 0 é uma viga alongada com uma seção transversal triangular que pode, por sua vez, ser acoplada a outras estruturas para a produção de estruturas espaciais tridimensionais complexas e habitats. Quando a configuração de fenda de flexão de folha da presente invenção é empregada, cada uma das flexões produzidas no padrão de fendas 34 3 preferencialmente incluirá um suporte de borda em face do material em folha, o que tornará as flexões capazes de suportarem um carregamento substancial. Obviamente, outras configurações de viga e estruturais, tal como a viga caixão das FIG. 13 e 14, a plataforma da FIG. 20 ou a coluna da FIG. 22, podem ser produzidas por dobramento ao longo de linhas de flexão tendo fendas do tipo descrito acima.

Mais ainda, usar o método de fendilhamento e de formação de ranhura e o aparelho da presente invenção assegura um posicionamento preciso das bordas opostas da folha 341 e das aberturas 34 6 e abas 34 8, de modo a se permitir um fechamento da estrutura 350. Se a estrutura a ser formada precisar ser estanque a fluido e um fendilhamento for empregado, as flexões produzidas pelas fendas 343 poderão ser preenchidas de forma adesiva ou outra, por exemplo, por soldagem ou brasagem. Também é possivel prover numerosas outras configurações de fechamento ou esquemas de fixação, incluindo soldagem ao longo das bordas de confinamento de folha 341 e a superposição de uma borda da folha com uma parede lateral e o uso de abas e/ou prendedores.

Uma outra forma de viga caixão a qual ilustra a flexibilidade do aparelho e do processo da presente invenção é mostrada nas FIG. 27A a 27G, especificamente, uma viga caixão curvada de contraventamento ou suporte próprio.

A folha de material 801 é mostrada na FIG. 27A como sendo fendilhada ao longo das linhas de flexão 802 e 803. Adicionalmente, uma pluralidade de fendas transversais 804 é provida, a qual será usada para a provisão de porções de folha de contraventamento de viga 806. A flexão da folha 801 em uma viga caixão contraventada 8 07 (FIG. 27G) é mostrada na seqüência das FIGURAS 27B a 27G.

Em primeiro lugar, o lado da folha tendo as porções de folha de contraventamento 8 06 pode ser flexionado para a posição da FIG. 27B. Em seguida, a folha é flexionada ao longo das linhas de flexão 8 03 para a produção dos suportes transversais 806 da FIG. 27C. A folha 801 então é flexionada em torno da linha de flexão 802a para a posição da FIG. 27D. A folha então é flexionada em torno das linhas de flexão 802b e 802c nas FIG. 27E e 27F e, finalmente, um flange lateral 805 é flexionado para cima e a folha flexionada em torno da linha de flexão 8 02d para a produção da viga 807 da FIG. 27G. Prendedores podem ser posicionados em aberturas 808 e 809 (as quais são formadas em relação de registro alinhado na folha 8 01), tais como rebites ou parafusos, podem ser usados para a fixação do flange lateral 8 05 ao restante da viga caixão para a produção de uma estrutura a qual não se flexionará ou desdobrará. A viga 807 será vista para aprisionar ou capturar no seu centro um arranjo de viga transversal em formato de X se estendendo ao longo da viga para proporcionar a ela uma resistência substancialmente melhorada. Uma viga caixão internamente contraventada de resistência para peso extremamente alta, portanto, pode ser projetada e formada a partir de uma folha de material única usando-se o processo da presente invenção.

Como uma etapa opcional que pode ser adicionada a muitas estruturas diferentes formadas usando-se o aparelho e o método da presente invenção, cantos de proteção ou caneleiras 810 (FIG. 27G) podem ser afixados sobre os cantos flexionados 8 02 para se efetuar um tratamento de canto liso e/ou decorativo. Assim, uma caneleira em formato de L 810 pode ser adicionada à viga 807, conforme indicado pelas setas 820, e presa no lugar, por exemplo, por adesivos ou prendedores. As caneleiras 810 podem ser de plástico metálico ou mesmo refletivas para a produção de efeitos decorativos, bem como para a provisão de proteção contra impacto, para alisar e/ou selar ou moldar as flexões de canto. A caneleira 810 poderia mesmo envolver a viga ou uma outra estrutura tridimensional. As caneleiras afixadas podem ajudar na transferência de carga através das flexões.

Na viga caixão contraventada 807 das FIG. 27A a 27G, as porções de folha de contraventamento 806 são flexionadas para uma configuração em "X" e, então, capturadas ou aprisionadas na viga dobrada para a provisão de um contraventamento interno. Uma outra abordagem para o contraventamento de estruturas tendo paredes adjacentes em planos diferentes é empregar porções de projeção.

As FIG. 34A a 34E ilustram o uso de um contraventamento de projeção em uma outra viga caixão que também tem um padrão de recortes de economia de peso. Na FIG. 34A, a folha 811 foi fendilhada usando-se a presente invenção com uma pluralidade de linhas de flexão 812. A folha 811 foi adicionalmente cortada ou estampada com recortes ou aberturas de economia de peso 813.

Adicionalmente, de modo a se prover um contraventamento das paredes dobradas da viga, uma pluralidade de porções de folha de projeção 814 foi provida, as quais podem ser flexionadas em torno das linhas de flexão 815.

Na FIG. 34B, as projeções 814 foram dobradas ou abertas para fora do plano da folha 811 em torno das linhas de flexão 815, enquanto na fragmento. 34C as bordas externas 816 da folha foram flexionadas para uma orientação vertical em torno das linhas de flexão 812. Na FIG. 34D, uma porção de parede lateral 817 de folha 811 foi flexionada de novo em torno de uma flexão 812 e na FIG. 34E a outra porção de parede lateral 817 foi flexionada em torno de uma outra linha de flexão 812 para se completar a viga caixão 818.

A última etapa de flexão, especificamente, uma flexão a partir da configuração da FIG. 34D para aquela de 34E faz com que as porções de borda 816 se sobreponham e faz com que as projeções 814 se sobreponham. Ambas as bordas 816 e a projeção 814 podem ser providas com aberturas de recebimento de prendedor 819, as quais se tornarão alinhadas ou sobrepostas, conforme a viga for dobrada para a condição da FIG. 34E, em razão da alta precisão ou acurácia possível quando empregando a técnica de flexão de borda em face da presente invenção. Assim, prendedores, tais como rebites ou parafusos, não mostrados, podem ser inseridos na abertura 819 para a fixação das bordas 816 em conjunto contra um desdobramento da viga 819, e para fixação das projeções 814 em conjunto para a provisão de um contraventamento mutuamente perpendicular às paredes da viga, bem como um contraventamento através da viga.

Conforme será evidente, o número de projeções de contraventamento pode ser aumentado a partir daquele mostrado na modalidade ilustrada, e o uso de projeções para contraventamento de paredes adjacentes em planos diferentes tem aplicação em muitas outras estruturas além de vigas caixão.

Voltando-nos para as FIG. 29 e 30, as vantagens de flexão de folha de baixa força permitidas pela presente invenção podem ser ilustradas. Na FIG. 29, uma folha de material 841 é mostrada, a qual tem uma pluralidade de fendas arqueadas 84 2 formadas ao longo de linhas de flexão de uma maneira descrita acima. Uma formação de caixa 843 a partir de uma folha 841 pode ser facilmente realizada usando-se técnicas de força baixa.

A folha 843 pode ser posta sobre a abertura 844 na matriz 846 e os quatro lados 847 da caixa simultaneamente flexionados para as posições verticais. Um êmbolo acionado por atuador 848 pode ser empregado, ou uma fonte de vácuo acoplada para aplicação de um vácuo a uma matriz 84 6 através de um conduto 84 9 usada. Pouco ou nenhum grampeamento de folha 841 em matriz 84 6 é requerido; apenas um posicionamento de folha 841, de modo que as linhas de flexão estejam em relação de combinação com a abertura 844 na matriz. Isto pode ser realizado, por exemplo, pela provisão de pinos de indexação (não mostrados) na superfície de topo da matriz próximos dos cantos da abertura 844. Os pinos de indexação se encaixariam na folha 844 nos vértices entre os lados 847 de folha 841.

Dependendo do material sendo flexionado e de sua espessura, uma pressão negativa no conduto 84 9 seria suficiente para se puxar a folha 841 para baixo para a matriz e, desse modo, flexionar os lados 847 para cima, ou para folhas mais espessas e materiais mais fortes, o êmbolo 84 8 também pode ser usado ou requerido para se efetuar uma flexão.

A caixa 84 3 pode ser usada, por exemplo, como blindagens de RFI para pequenas placas de circuito, tais como as comumente encontradas em telefones celulares portáteis, tendo sido feitas pela técnica da arte anterior de estampagem com matriz progressiva. A vantagem de estampagem com matriz progressiva é que uma precisão suficiente pode ser obtida e é adequada para uma produção em massa de baixo custo. Contudo, com a rápida mudança de produtos que este mercado encontra, novos projetos de blindagem requerem que a ferramenta dura seja freqüentemente substituída. Isto é especialmente problemático no fim de desenvolvimento do ciclo de vida do produto, onde muitas mudanças ocorrem antes de o projeto final ser escolhido. Uma outra dificuldade com confiar em um ferramental duro é que a aceleração até uma produção plena deve esperar até que o ferramental duro esteja disponível. Isto pode levar tanto quanto oito semanas, o que é muito dispendioso em um mercado com rápidas mudanças de projeto e vida curta de produto. Ainda um outro problema com a estampagem com matriz progressiva tem a ver com a -acessibilidade aos componentes subjacentes para diagnósticos ou reparos. Se uma fração significativa de um lote de chip estiver defeituosa e poder precisar de reparos, uma unidade de blindagem de RFI em duas peças será empregada com uma cerca de perfil baixo soldada ao circuito e uma 'tampa de caixa de sapato' cobrindo-a com um ajuste com interferência. Esta desvantagem é pelo fato de a cerca abaixo assumir um "estado real" horizontal longe da placa de circuito e duas peças serem sempre mais dispendiosas de se fabricar do que uma. Uma outra solução da técnica anterior para acessibilidade é o método de uso de uma fileira de perfurações circulares na tampa de blindagem que podem ser cortadas para se permitir que uma área da tampa seja articulada para cima ao longo de um lado. Esta abordagem de porta perfurada cria a possibilidade de algum vazamento de RFI e é difícil de cortar e vedar de novo a tampa.

A caixa 843 da FIG. 29 mostra uma solução para os problemas mencionados anteriormente usando-se as técnicas da presente invenção. As blindagens de RFI fabricadas usando-se métodos de flexão assistidos por fenda arqueada podem ter um protótipo formado rapidamente sem um ferramental duro usando-se um sistema de CAD para o projeto e um processo de corte CNC, tal como um cortador a laser. 0 dobramento para o formato requerido pode ser prontamente realizado por ferramentas manuais ou por um equipamento de fabricação da FIG. 29.

A aceleração para a produção plena pode ser realizada imediatamente por um corte a laser dos volumes de produção iniciais para entrar no mercado. Ferramentas de estampagem de custo mais baixo para a estampagem das abas orientadas por lingüeta necessárias para a geometria mostrada podem ser fabricadas durante a face de aceleração que inicialmente é suprida por uma solução de corte CNC. Desta forma, o custo de projeto, de aceleração e de produção pode ser diminuído em relação à prática atual de esperar que matrizes de cavidade progressiva sejam fabricadas.

Uma outra vantagem da presente invenção é a porta de acesso embutida para execução de serviços das partes nela. Pelo corte das tiras definidas por fendas 842 em torno de três lados de blindagem 843 e tendo bordas previamente soldadas com solda branca 850 da caixa retangular de perfil baixo 843 na placa de circuito, o painel 840 de caixa 843 pode ser articulado a 90 graus para se permitir um acesso temporário de serviço. Quando os reparos estão completados, a tampa ou o painel 840 pode ser fechado de novo e ressoldado nos cantos. A maioria das ligas de metal adequadas para blindagem de RFI permitirá oito ou mais acessos desta maneira, antes de as tiras articuladas falharem.

Na FIG. 30, uma série de etapas é mostrada, na qual uma folha 861, a qual foi fendilhada de acordo com a presente invenção pode ser popeada em uma caixa usando-se uma câmara pneumática ou pegadores a vácuo.

A folha 861 é mostrada em uma forma plana no lado esquerdo da seqüência da FIG. 30. A folha 861, de fato, é de duas folhas idênticas as quais foram acopladas em conjunto nas linhas de flexão 826 nas bordas externas de lados 863 das folhas, conforme será evidente conforme a caixa for formada. A folha 861 pode ser transportada no estado substancialmente plano mostrado na extremidade esquerda da seqüência e, então, no local de uso, popeada na caixa tridimensional 865 mostrada no lado direito da seqüência. Esta formação no campo de caixa 865 pode ser facilmente realizada usando-se pneumática ou hidráulica, por que a flexão da folha 861 requer apenas uma força mínima necessária para a flexão das tiras de flexão oblíquas.

Uma técnica de flexão seria empregar pegadores de sucção ou vácuo 864, os quais são movidos, conforme indicado pelas setas 866, para baixo para contato com uma porção de folha central plana 867 de folha 861. Um vácuo é aplicado aos pegadores de sucção 864 e, então, os pegadores são separados, conforme indicado pelas setas 868, até a caixa 8 65 estar plenamente distendida, conforme mostrado no lado direito da FIG. 30.

A caixa 865 pode ser presa na configuração mostrada no lado direito da FIG. 30, por exemplo, por soldagem, brasagem ou fixação adesiva de painéis laterais 863 nos cantos 872.

Uma vantagem adicional do processo de flexão ou dobramento de alta precisão da presente invenção é que uma informação geométrica pode ser embutida no material plano ao mesmo tempo em que estruturas de flexão de alta precisão e baixa força são fabricadas. Esta informação pode ser comunicada de forma acurada e previsível para uma relação espacial 3D antecipada a um custo muito baixo.

No passado, os símbolos e as convenções geométricas foram usados para o transporte de uma informação sobre a montagem de estruturas. Um aspecto da presente invenção é que as instruções de flexão ou dobramento podem ser impressas às partes placas do material em folha ao mesmo tempo em que são formadas com fendas ou ranhuras de flexão. Alternativamente, as instruções de dobramento podem ser impressas às partes planas através de um processo secundário, tal como impressão, rotulagem ou etiquetagem. Adicionalmente, uma informação pode ser embutida na forma plana que é pretendida para instrução do processo de montagem de estruturas dobradas com precisão de forma similar ou a adjunção de partes a partir de método de fabricação da técnica anterior e da técnica futura não dobrada.

Por exemplo, uma estrutura pré-fabricada contínua de parede pode ser formada a partir de uma folha de material única que é dobrada em vigamentos de topo e de fundo com pontaletes dobrados. Todas as janelas previstas, as portas e as caixas elétricas podem ser embutidas como uma informação geométrica física na parte plana para subseqüente dobramento e montagem na edificação. Uma convenção pode ser estabelecida que um orifício redondo na estrutura seja indicativo de um conduto elétrico que mais tarde será passado através do furo. Um orifício quadrado de canto arredondado pode ser indicativo de um tubo de cobre de água quente que deve ser passado através da parede.

Desta forma, o traço não apenas está localizado na parte plana, mas é traduzido de forma muito acurada na relação 3D correta, e, finalmente, essas convenções se comunicam com os negociantes, que não estão envolvidos na montagem estrutural da edificação, onde suas atividades se interceptam com as da estrutura. Mais ainda, uma comunicação dessa informação antecipa a atividade de negociantes, de modo que eles não tenham que modificar ou reparar a estrutura conforme eles passarem sua infra- estrutura através da edificação.

As FIG. 32A a 32E ilustram uma modalidade de uma parede de pontalete que pode ser dobrada a partir de uma folha de material única usando-se o método de flexão de folha da presente invenção. Nas FIG. 32A a 32E, nenhuma tentativa foi feita de ilustrar aberturas ou similares, as quais são precisamente posicionadas e conformadas para comunicação de uma informação, mas esses dados podem ser precisamente localizados durante o processo de fendilhamento de folha. Também deve ser notado que a folha dobrada da FIG. 32E pode ser uma parede de pontalete com pontaletes unidos a vigamentos ou uma escada com degraus unidos a trilhos laterais.

Voltando-nos para a FIG. 32A, uma folha de material 901 foi fendilhada ao longo de uma pluralidade de linhas de flexão para se permitir a formação de uma parede de pontalete ou uma estrutura de escada. As fendas são formadas e posicionadas conforme ensinado aqui.

Na FIG. 32B, as porções de parede lateral 902 de eventuais pontaletes ou degraus de escada 903 foram dobradas ao longo de linhas de flexão 904 a partir da folha plana 901. A próxima etapa é dobrar uma parede de extremidade adicional ou porção de degrau 906 ao longo da linha de flexão 907, conforme mostrado na FIG. 32C. Na FIG. 32D, as vigas ou trilhos de escada 908 são dobrados ao longo da linha de flexão 909 e, finalmente, as vigas / os trilhos 908 são dobrados de novo ao longo da linha de flexão 911 na FIG. 32E. A última dobra faz com que as aberturas 912 nas vigas / trilhos 908 sejam sobrepostas em relação alinhada ou registrada com as aberturas 913 (FIG. 32D) em paredes laterais 902 dos pontaletes / degraus 903. Prendedores, tais como rebites ou parafusos, podem ser usados para a fixação das vigas / trilhos 908 aos pontaletes / degraus 903 e, desse modo, para a fixação da montagem em uma forma tridimensional de suporte de carga 914 .

Quando usados como uma escada, os trilhos 908 estão se estendendo verticalmente, enquanto os degraus 903 estão horizontais. Quando usada como uma parede de pontalete, as vigas 908 estão horizontais e os pontaletes 903 estão se estendendo verticalmente. Conforme será apreciado, degraus / pontaletes e trilhos / vigas também seriam escalonados apropriadamente para a aplicação.

Conforme estabelecido acima, a maioria dos usos do processo de fendilhamento e das folhas fendilhadas da presente invenção requererá que uma pluralidade de fendas seja posta em relação deslocada ao longo de lados opostos da linha de flexão desejada. Esta abordagem produzirá as flexões de matéria-prima de folha acuradas e precisas, uma vez que haverá dois fulcros reais opostos e espaçados que farão precisamente com que a posição do fulcro virtual esteja entre os fulcros reais na linha de flexão desejada.

Embora haja uma perda mínima de precisão de flexão, a técnica da presente invenção também pode ser empregada usando-se uma fenda única e tiras de flexão configuradas para a produção de flexão da folha de material ao longo de uma linha de flexão, enquanto um encaixe de borda em face das porções de folha através da fenda ocorre. Esta flexão de fenda única é ilustrada nas FIG. 35 e 36.

Na FIG. 35, uma folha de material 941 é mostrada, a qual foi fendilhada para flexão em um alojamento de rolete e roda, geralmente designado 942, conforme mostrado na FIG. 36. A folha 941 inclui uma fenda 943 para flexão de uma orelha 944 em torno da linha de flexão 946. Conforme será visto, ainda não há uma fenda no lado de linha de flexão 946 oposto à fenda 943. Não obstante, a orelha 944 inclui dois rebordos 947 que definem tiras de flexão 948 com uma porção de extremidade arqueada 949 de fenda 943. Também será evidente que os eixos geométricos centrais 951 de tiras de flexão 948 são oblíquos à linha de flexão 946 em direções enviesadas de forma oposta.

Quando a orelha 944 é flexionada para a página para a FIG. 35, as tiras oblíquas 948 se flexionarão e torcerão e, ao mesmo tempo, puxarão ou estirarão a virola 952 no lado de orelha de fenda 943 até um encaixe com a face de lingüeta 953 no lado de corpo da fenda. Assim, um encaixe com deslizamento de borda em face é produzido, em razão de tiras de flexão oblíquas 94 8, corretamente escalonadas e conformadas.

A folha 941 tem outros exemplos de fendas de flexão arqueadas as quais combinam com sedes opostas parciais ou bordas da folha para a provisão de tiras de flexão que produzirão uma flexão de borda em face. Para a linha de flexão 956, por exemplo, a fenda 943a é oposta em uma extremidade por uma fenda parcial 957 tendo uma extremidade arqueada 958 que combina com a extremidade arqueada 94 9a para a definição de uma tira de flexão oblíqua 948a. Na extremidade oposta da fenda 94 3a, uma porção de borda arqueada 95 9 combina com a extremidade de fenda arqueada 94 9a para a definição de uma outra tira enviesada de forma oposta 948a.

O resultado da configuração das tiras 948a é uma flexão de borda em face em torno da linha de flexão 956.

A fenda 943b é formada como uma imagem espelhada de fenda 943a com uma borda arqueada e uma fenda parcial cooperando para a definição de tiras de flexão oblíquas 948b. De modo similar, a fenda 943c coopera com uma borda e uma fenda parcial para a definição de tiras de flexão oblíquas 94 8c que asseguram uma flexão de borda em face.

Finalmente, a fenda 943d coopera com as porções de fenda 960 para a definição de tiras de flexão orientadas de forma oblíqua 948d.

A modalidade de fenda única dos presentes aparelho e método, conforme ilustrado na FIG. 35, é um pouco menos precisa do que no posicionamento da flexão na linha de flexão desejada, mas a perda de acurácia não é significativa para muitas aplicações. Na estrutura ilustrada na FIG. 36, um eixo 961 para rolete 962 passa através de aberturas 963, 964 e 965 (FIG. 35), as quais devem entrar em alinhamento quando a folha 941 for flexionada para o alojamento tridimensional 942 da FIG. 36. A modalidade de fenda única, portanto, produzirá flexões as quais ainda são suficientemente precisas para se permitir o alinhamento das aberturas 963, 964 e 965 em uns poucos milésimos de polegada (1" = 25,4 mm) para inserção de um eixo 961 através dali.

Na FIG. 37, efeitos de terminação ou de borda de linha de flexão relacionados ao processo de fendilhamento e ao aparelho da presente invenção são ilustrados. Uma folha de material 971 é mostrada com cinco linhas de flexão 972-976. As fendas 981 são formadas na folha ao longo das linhas de flexão, conforme descrito acima. A borda 982 de folha 971 deve ser considerada quando do projeto do layout de fenda, porque ela pode influenciar o posicionamento das fendas.

Na linha de flexão 972, as fendas 981 receberam um comprimento e um espaçamento de modo que uma fenda parcial 981a se abra para a borda 982 da folha de material. Isto é uma estratégia de terminação de linha de flexão aceitável. Na linha de flexão 973, uma fenda parcial 981b de novo se abre para a borda 982, mas a fenda parcial 981b é longa o bastante para incluir uma extremidade arqueada 983, de modo que uma tira de flexão 984 esteja presente para se opor à tira de flexão 986. A fenda 987 também pode ser vista tendo uma abertura retangular 988 que se estende através da fenda. A abertura 988 está na porção central de fenda 987 e, portanto, não influenciará significativamente as tiras de flexão 984 ou 986, nem afetará uma flexão de borda em face.

Na linha de flexão 974, a fenda 981c tem uma extremidade arqueada 989, a qual define com uma porção de borda inclinada 991 uma tira de flexão oblíqua 992. Uma geometria similar é mostrada para a fenda 981d e a porção de borda 993. O uso de uma borda de uma folha para a definição parcial de uma tira de flexão também é empregado em relação às fendas da FIGURA 35, conforme descrito acima.

Finalmente, na linha de flexão 976 uma porção de borda arqueada 994 coopera com a extremidade arqueada 996 de fenda 981e para a definição da tira 997. Assim, a porção de borda 994 requer um layout de fenda o qual inverta a fenda 981e a partir da orientação da fenda 981d e ilustra que a natureza finita das fendas requer que os efeitos de borda sejam considerados quando da feitura do layout das fendas. Na maioria dos casos, um comprimento de fenda pode ser ligeiramente ajustado para a produção da terminação de linha de flexão desejada ou efeito de borda.

Em um aspecto adicional da presente invenção, conforme mostrado esquematicamente na FIG. 31, um método é provido para a formação de estruturas tridimensionais. A primeira etapa é projetar a estrutura tridimensional. Isto envolve uma subetapa inicial 370a de formação de imagem do projeto. Uma vez conceitualizado, o projeto freqüentemente, mas não necessariamente, prosseguirá com uma etapa 3 70b ou 3 70c na qual um projeto em CAD ou implementado em computador ocorre. A etapa 371 de seleção de uma folha de material e sua espessura opcionalmente pode ocorrer antes ou durante as etapas de projeto em CAD 37 0b ou 37 0c.

Conforme pode ser visto na FIG. 31, as etapas de projeto em CAD 37 0b e 370c podem incluir várias subetapas alternativas. Assim, uma abordagem comum é a subetapa 370bi, na qual o projeto conceituai é construído em 3-D CAD e, então, aplainado. Alternativamente, na etapa 37Ob2, o projeto pode ser construído pela flexão sucessiva de flanges de folha ou porções. Também se pode projetar em 2-D e declarar ou localizar as linhas de flexão, o que é a subetapa 370b3. O posicionamento das fendas ou ranhuras apropriadas ou mais bem projetadas da presente invenção pode ser feito através de software, na etapa 3 70b4, ou manualmente na etapa 37Ob5.

O processo de projeto da presente invenção também pode ser baseado em uma seleção, usualmente por computador ou

por um programa de software de CAD, na subetapa 3 70ci, dentre uma pluralidade de projetos e/ou partes armazenados. O sistema de CAD então, na subetapa 370c2, pode selecionar a parte para a obtenção do projeto novo ou desejado, se uma modificação for requerida. Finalmente, na etapa 370c3, a parte é desdobrada pelo software em um estado plano.

Uma vez projetada, a próxima etapa é uma etapa de fendilhamento ou formação de ranhura 373, preferencialmente pelo emprego de um controlador CNC para direcionamento de um aparelho de fendilhamento de matéria-prima em folha. Assim, em uma etapa 373a, dados representando a parte plana e as fendas ou ranhuras projetadas são transferidos a partir dos sistemas de CAD ou CAM para um controlador CNC. O controlador então controla o fendilhamento e outras etapas de formação para o equipamento de corte e de fabricação. Na subetapa 373b, portanto, a parte plana é formada usando-se uma técnica de fabricação aditiva (moldagem, fundição, estereolitografia) ou subtrativa (fendilhamento, corte) ou de corte com afastamento (puncionamento, estampagem, corte em matriz).

Opcionalmente, a folha plana formada também pode sofrer etapas tais como um tratamento superficial 373c, uma afixação de componentes 373d, testes 373e4 e armazenamento 3 73f, usualmente em uma condição plana ou em bobina.

Uma flexão ou um dobramento 377 é preciso e de baixa força. Para a maioria das estruturas, uma flexão ocorre ao longo de uma pluralidade de linhas de flexão e, freqüentemente, continua até duas porções da folha estarem confinadas, em cujo ponto elas podem ser acopladas em conjunto nas porções de confinamento da folha para a produção de uma estrutura tridimensional de suporte de carga rígida na etapa 379. Opcionalmente, a estrutura pode ser presa em uma configuração tridimensional de suporte de carga por uma etapa de envolvimento, a qual acopla a parte dobrada em conjunto ao circulá-la.

Um envolvimento pode ser usado por pelo menos três estratégias. Na presente invenção, o ângulo de uma dobra não é informado pela geometria de fendas que a forma. (Não obstante a técnica de uso de um ângulo de inclinação de fenda para se efetuar uma área de contato máxima de encaixe de borda em face para um ângulo em particular de dobramento, conforme mostrado na FIG. 24.) O ângulo de cada dobra geralmente é ditado por pelo menos três planos de intertravamento. Em alguns casos, não há oportunidade de intertravamento de três planos ortogonalmente independentes, de modo que um método alternativo de definição do ângulo de rotação restrito é necessário. Um método é dobrar a estrutura contra uma estrutura de referência de relação angular conhecida e travar o(s) ângulo(s) no lugar por métodos de adesivo(s), brasagem, soldagem, solda com solda branca ou afixação de caneleiras estruturais ao interior ou ao exterior da dobra. Um outro método é usar uma estrutura interna de forma angular definida e flexionar a estrutura em torno dela, isto é, envolver a estrutura interna. Este segundo método é referido no diagrama de processo de projeto e de fabricação da FIG. 31 por um número de referência 376a, b. Nesta modalidade de envolvimento, a parte interna pode ser deixada no lugar (376b) ou, em alguns casos, ela ajuda no processo de dobramento apenas e é subseqüentemente removida (376a).

Um outro uso para uma envoltória é capturar, o qual é o processo de acoplar em conjunto uma estrutura de folha dobrada da presente invenção com uma parte funcional que pode ou não ser formada pela presente invenção, ao se embrulharem ou envolverem partes ou módulos em uma outra estrutura. Por exemplo, a FIG. 16 ilustra apenas uma das muitas oportunidades de "captura" do recurso de permissão de envolvimento da presente invenção 376b. Assim, a coluna 631 é envolvida pela folha dobrada 611. Ainda uma outra classe de envolvimento pode ocorrer quando as conexões forem feitas entre dois ou mais módulos de construção de placa dobrada da presente invenção, ou entre dois ou mais componentes que incluem pelo menos uma estrutura de construção de placa dobrada da presente invenção. A acurácia de posição tridimensional de traços formados em um material plano da presente invenção, combinada com a natureza de envolvimento do processo de fechamento ou de acoplamento, permite um método de junção em conjunto de múltiplas peças com uma taxa muito alta de sucesso que não requer ajustes de corte e adaptação secundários. Isto é distinto da capacidade da presente invenção de alinhar traços de fixação, tais como orifícios, abas e fendas. É um método de junção em conjunto pela feitura de um invólucro no em torno.

O processo da presente invenção também pode incluir uma etapa iterativa 380. A capacidade de criação de partes tridimensionais de baixo custo usando-se o presente método assegura ao projetista o luxo prático de ser capaz de refinar o projeto antes de se firmar um projeto de produção.

O método de flexão baseado em fenda e o aparelho da presente invenção são capazes de tolerâncias de flexão altamente precisas. As fendas originais podem ser depositadas com uma precisão extrema, usando-se uma máquina CNC para controle, por exemplo, de um laser, um cortador com jato de água, uma matriz de estampagem ou de puncionamento, e as flexões que podem ser produzidas estarão localizadas em uma tolerância de ± 0,005" (127 μm) enquanto se trabalha com partes macroscópicas. Isto é pelo menos tão bom ou melhor do que pode ser obtido usando-se uma prensa viradeira e um operador altamente habilidoso. Uma vantagem adicional de uso de uma matriz de estampagem é que a matriz pode ser conformada em cunha para a compressão da fenda transversalmente ou na direção de largura de corte. Isto comprimirá o material em folha localmente na fenda para uma melhor resistência à fadiga. Essa compressão transversal também deve ser considerada quando do projeto de uma largura de corte para a produção de um contato de borda em face durante uma flexão. Também é possível seguir um corte a laser ou com jato de água por uma compressão transversal da fenda com uma matriz de estampagem em formato de cunha para melhoria da resistência â fadiga.

Mais ainda, quando se usa o esquema de flexão da presente invenção, os erros de tolerância não se acumulam, conforme seria o caso para uma prensa viradeira. Alternativamente, as fendas ou ranhuras podem ser fundidas ou moldadas em uma folha de material ou um membro tridimensional fundido tendo uma extensão tipo de folha ou orla que precisava ser dobrada.

Embora trabalhando com materiais de dimensões quase microscópicas ou microscópicas, outros métodos de formação comumente usados no campo de microeletrônica e MEMS, tais como litografia de feixe de elétrons e ataque químico, podem ser usados para se efetuar a geometria requerida da presente invenção com extrema acurácia.

Ao invés de manipular um feixe de laser (ou uma folha de material) para a produção de ranhuras ou fendas curvadas, tais feixes também podem ser opcionalmente controlados ou conformados para a configuração desejada e usados para o corte de ranhuras ou fendas sem um movimento de feixe. As exigências de potência presentemente tornam isto mais possível para folhas de calibre pequeno de matais ou de plásticos.

As técnicas de fabricação do método da presente invenção também podem incluir etapas tais como remoção de rebarbas de fendas ou ranhuras, ataque químico com solvente, anodização, tratamento para prevenção de corrosão superficial e aplicação de revestimentos maleáveis, tais como tintas, polímeros e vários compostos de calafetação.

A partir da descrição acima, também será compreendido que um outro aspecto do método para flexão com precisão de um material em folha da presente invenção inclui a etapa de formação de uma pluralidade de fendas ou ranhuras que se estendem longitudinalmente em uma relação axialmente espaçada em uma direção que se estende ao longo e próxima de uma linha de flexão para a definição de almas de tira de flexão entre pares de fendas longitudinalmente adjacentes.

Em uma modalidade, as fendas que se estendem longitudinalmente são formadas, cada uma, por segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente que são conectados por pelo menos um segmento de fenda que se estende transversalmente. Em uma segunda modalidade, as fendas ou ranhuras são arcos ou têm porções de extremidade as quais divergem para longe da linha de flexão para a definição de tiras de flexão, as quais preferencialmente são oblíquas para a linha de flexão e aumento na largura. Em ambas as modalidades, as tiras podem produzir uma flexão em torno de fulcros virtuais com um encaixe resultante de borda em face do material em folha em lados opostos das fendas. 0 número e o comprimento das almas de tira de flexão e fendas ou ranhuras também podem ser variados consideravelmente no escopo da presente invenção. A largura ou área de seção transversal das tiras de flexão e a divergência transversal das tiras também podem ser variadas independentemente do espaçamento transversal entre fendas. Uma etapa adicional do presente método é a flexão da folha de material substancialmente ao longo da linha de flexão através da alma de flexão.

O método da presente invenção também pode ser aplicado a vários tipos de matéria-prima em folha. Ele é particularmente bem adequado para uso com uma matéria-prima de metal, tal como alumínio ou aço, a qual tenha uma espessura substancial e uma variedade de revenidos (por exemplo, aço carbono de 2" (50,8 mm), alumínio 6061 com um revenido T6, algumas cerâmicas e compôsitos). Certos tipos de folhas de plástico ou de polímero e folhas de compósito plasticamente deformáveis, contudo, também podem ser adequados para uma flexão usando-se o método da presente invenção. As propriedades destes materiais são relativas a uma dada temperatura e flutuações na temperatura podem ser requeridas para se tornar um material em particular adequado no contexto da presente invenção. O presente método e as folhas resultantes de material fendilhado são particularmente bem adequados para uma flexão com precisão em localizações remotas do formador de fenda ou formador de ranhura. Mais ainda, as flexões podem ser produzidas precisamente, sem o uso de uma prensa viradeira.

A matéria-prima em folha também pode ser flexionada com prensa viradeira, bem como fendilhada ou ranhura, para flexão posterior pelo fabricante. Isto permite que a matéria-prima em folha seja remetida em uma configuração plana ou aninhada para flexão em um local de fabricação remoto para se completar o invólucro. As flexões de prensa viradeira podem ser mais fortes do que as flexões de fenda não reforçada, de modo que uma combinação das duas pode ser usada para melhoria da resistência do produto resultante, com as flexões de prensa viradeira sendo posicionadas, por exemplo, ao longo das bordas de folha. As flexões fendilhadas ou ranhuradas podem ser apenas parcialmente flexionadas para se abrirem ligeiramente para fora, de modo que tais folhas ainda possam ser aninhadas para remessa.

O produto flexionado tem um encaixe de superposição de borda em face e suporte. Isto melhora a capacidade de o produto suportar um carregamento a partir de várias direções, sem se tensionarem significativamente as tiras de flexão. Se uma resistência adicional for requerida, ou por razões cosméticas, o material em folha flexionado também pode ser reforçado, por exemplo, por soldagem ou pela afixação de outra forma de uma caneleira ou uma folha flexionada ao longo da linha de flexão. Deve ser notado que uma das vantagens de formação de fendas com uma largura de corte essencialmente nula é que a folha flexionada tem menos aberturas através dela ao longo da linha de flexão.

Assim, uma soldagem ou um enchimento ao longo da linha de flexão por razões cosméticas é menos provável de ser requerido.

Será notado que, embora flexões de linha reta tenham sido ilustradas até agora, flexões arqueadas também podem ser obtidas. Uma técnica para a produção de linhas de flexão curvadas é mostrada na FIG. 33, especificamente, para a feitura de um layout de estruturas de definição de tira idênticas ao longo de uma linha de flexão curvada, de modo que os fulcros virtuais caiam na linha de centro curvada desejada.

A folha 931 foi fendilhada com fendas idênticas 932, as quais são posicionadas em lados opostos de linhas de flexão curvadas 933 e dobradas em um painel corrugado. As fendas 932 são mostradas como tendo uma forma similar às fendas da FIG. 6 com uma porção central que é linear e divergente ou se curva para longe das porções de extremidade. As fendas 932, contudo, são linhas de flexão arranjadas. Conforme o raio de curvatura das linhas de flexão 933 diminui, o comprimento de fendas 932 ao longo

das linhas de flexão 932 pode ser encurtado para mais bem se aproximar da curva.

Deve ser notado que a folha corrugada 931 tem uma seção transversal em formato de chapéu, o que freqüentemente é encontrado em painéis corrugados formados em rolo. Quando usada como uma estrutura de plataforma, esta construção não é tão desejável quanto o painel continuo da FIG. 20, porque as porções de folha de mesa 934 apenas compreendem metade da massa de painel total, mas, em outras aplicações, tem vantagens e requer menos material.

Uma segunda técnica é usar fendas de definição de tira não idênticas para conformação das tiras de flexão para a produção de uma flexão curvada suave. A folha flexionada terá superfícies curvadas em ambos os lados da linha de flexão. Se fendas em degrau forem usadas, os segmentos de fenda que se estendem longitudinalmente poderão ser encurtados.

As FIG. 3 8A a 38C ilustram uma outra modalidade de um chassi, com a FIG. 38B e a FIG. 38C sendo esquemáticas pelo fato de os detalhes mostrados na FIG. 3 8A serem omitidos por clareza. Nesta modalidade, a folha 13 80 é conformada para formar um objeto tridimensional tendo membros estruturais de perna ou de armação. Conforme pode ser visto na FIG. 3 8B, o objeto tridimensional tem lados substancialmente abertos os quais podem facilitar o acesso a componentes que são suportados sobre ou dentro do chassi, e cujos lados abertos podem reduzir um material necessário para a produção de um dado item tridimensional.

O formato periférico de folha 1380 pode ser formado por qualquer meio adequado, incluindo puncionamento, estampagem, formação com laminação, usinagem, corte a laser, corte com jato de água, e similares. Mais ainda, a folha 1380 também pode ser formada com traços superficiais convencionais, incluindo traços estampados convencionais, tais como as zonas estampadas 1383. As zonas estampadas 13 83 provêem um meio de folga para os vários componentes serem posicionados dentro ou sobre o chassi, de uma maneira bem conhecida. Em particular, as zonas estampadas podem ser formadas e dimensionadas para a acomodação da geometria de artigos a serem afixados ao chassi. Por exemplo, um componente pode estar localizado em uma zona estampada em particular por um prendedor, o qual se estende através de uma abertura localizada na zona estampada ou outro meio adequado. Conforme a FIG. 38A mostra, as modalidades do chassi incluem as zonas estampadas 1383. Em modalidades diferentes, as zonas estampadas podem ser cosméticas ou formadas e dimensionadas para enrijecerem ou modificarem de outra forma as propriedades estruturais do chassi, incluindo abas de afixação. Muitas variações podem ser usadas de acordo com a presente invenção.

Ambas as FIG. 38A e 38B mostram a folha 1380 incluindo abas de afixação 1381 e aberturas de recebimento de prendedor 1382 nas abas e em porções da folha adjacentes às abas. As respectivas aberturas podem ser alinhadas umas com as outras e adaptadas com prendedores para a fixação da montagem em uma forma tridimensional de suporte de carga.

A folha 1380 também inclui estruturas de definição de tira de flexão 1384, as quais formam as linhas de flexão com precisão 1385. A FIG. 38A mostra a folha após a formação das estruturas de definição de tira de flexão e das zonas estampadas. A FIG. 38B, em comparação, mostra o chassi tridimensional após uma flexão completa ao longo das linhas de flexão. A FIG. 38C mostra vários chassis em uma forma incompleta intermediária, na qual os chassis ficam uns dentro dos outros para a formação de uma pilha para finalidades de remessa.

Na FIG. 38A, a folha 380 está plana. Para a formação de uma estrutura tridimensional a partir da folha bidimensional (ou, mais precisamente, quase bidimensional), flexiona-se a folha ao longo das linhas de flexão 1385.

Após uma flexão plena, o chassi tem uma configuração em degrau ou ziguezague, conforme mostra a FIG. 28B. Mais ainda, conforme mostrado, pelo menos algumas das abas de afixação se intercalam com outras abas de afixação adjacentes, de modo que as aberturas de recebimento de prendedor correspondentes 1381 se alinhem. Com prendedores (não mostrados) postos nas aberturas de recebimento de prendedor, o chassi forma uma armação de suporte tridimensional rígida. Em modalidades diferentes, o chassi pode ser afixado a elementos externos (por exemplo, por abas de afixação, conforme na FIG. 38B) e/ou outros componentes podem ser afixados ao chassi.

A FIG. 3 8C mostra várias folhas 13 8 0 em uma forma transitória incompleta entre uma folha plana, conforme na FIG. 3 8A, e um artigo plenamente formado, conforme na FIG. 38B. Na forma transitória ou intermediária, a folha foi flexionada apenas parcialmente. Essa formação incompleta é vantajosa porque, quando parcialmente flexionado, o chassi se encaixa em um outro para a formação de uma pilha estável. A capacidade de empilhamento é muito vantajosa com respeito a armazenamento ou remessa. Uma formação plena, conforme na FIG. 3 8B, pode ser realizada eventualmente por uma flexão adicional da folha.

Em uma outra modalidade da presente invenção, mostrada na FIG. 3 9A e na FIG. 3 9B, respectivamente, uma folha de material pode ser configurada para se tornar um canal curvado tridimensional. Ambas as figuras mostram a folha 13 90 tendo uma periferia de folha 13 91, um flange 13 92, uma curva de flexão 13 93, estruturas de definição de tira de flexão 1394 e um perfil de canal 1395. A FIG. 39A também mostra uma segunda folha de material 1399, a qual pode ou não ser modelada a partir da mesma folha que a folha 1390. A FIG. 3 9A mostra a folha após a formação das estruturas de definição de tira de flexão na folha, mas antes de a folha 13 90 ter sido flexionada para sua configuração tridimensional. A FIG. 39B, em comparação, mostra o canal curvado tridimensional após uma flexão da folha ao longo das linhas de flexão.

Conforme mostrado na FIG. 3 9A, a folha 13 90 inclui estruturas de definição de tira de flexão 13 94 (indicadas apenas esquematicamente por causa da escala) dispostas para formarem curvas de flexão 13 93, as quais, nesta modalidade, são não lineares. Em modalidades diferentes, as curvas de flexão podem ser inteiramente não lineares ou compreenderem porções lineares e não lineares. As curvas de flexão particulares podem ser simétricas ou assimétricas com outras curvas de flexão ou porções de si mesmas. As curvas de flexão também podem ser na forma de famílias de curvas na folha 1390. Da mesma forma, a periferia de folha 1391 em modalidades diferentes pode ser reta ou curvada. Muitas variações de layout podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção.

A FIG. 3 9B mostra uma modalidade de um canal curvado tridimensional 13 95 após a flexão da folha 13 90 ao longo das curvas de flexão 1393. Note que a FIG. 39B mostra uma modalidade formada pela flexão de uma folha plana tendo um formato que corresponde aproximadamente à metade da modalidade da folha 1390 a partir da FIG. 39A. Na FIG. 39B, uma seção transversal do canal é no formato de uma cartola e uma área de seção transversal do canal varia monotonicamente ao longo do comprimento do canal. Em outras modalidades, a área de seção transversal pode variar de uma maneira não monotônica. Por exemplo, a área de seção transversal pode convergir e divergir. Veja, por exemplo, a folha da FIG. 3 9A. Uma faixa de modalidades de canal curvado 13 95 é selada para ser estanque a fluido, conforme descrito anteriormente, e, portanto, é útil para transporte de fluido.

Dependendo das propriedades de material da folha 13 90 e da geometria das curvas de flexão 1393, uma flexão ou um dobramento da folha em uma estrutura tridimensional pode causar uma curvatura de folha fora do plano da folha desdobrada. Acredita-se que esse deslocamento seja resultado do estado de equilíbrio de material em folha ser perturbado pela flexão. Na flexão, a folha reage às tensões internas induzidas pela flexão ao longo das linhas de flexão, e pode se deformar no processo de atingir um novo estado de equilíbrio, por exemplo, atingindo um estado do tipo "sobre o centro", no qual uma flexão faz com que a folha "se encaixe com pressão" em uma geometria em particular. Em modalidades diferentes, um material em folha e uma geometria de linha de flexão ajudam ou inibem essa deformação, de acordo com o projeto e o uso pretendido.

A FIG. 3 9C mostra uma modalidade de canal curvado 13 95 preso a uma segunda folha de material 13 99, de modo a se aumentar a rigidez estrutural e formar uma viga oca. Veja, em uma outra modalidade, a segunda folha 1399 na FIG. 39A. Em um exemplo particularmente direto com base na modalidade de canal curvado mostrada na FIG. 3 8B, uma folha plana é depositada no topo de flange 13 92 (veja a FIG. 39B) para cobrir o canal; e é presa ao flange por meios de fixação bem conhecidos na técnica, tal como soldagem por pontos ou parafusos ou rebites ou cavilhas ou pinos ou adesivos (não mostrados por clareza). O resultado é uma estrutura fechada oca tendo flexão melhorada e rigidez à torção, se comparado com o canal curvado 13 95 como uma estrutura aberta. Modalidades diferentes combinam o canal curvado 13 95 com uma segunda folha 13 99 que não é plana. Os resultados são estruturas ocas fechadas, muitas das quais sendo bem adequadas para uso como vigas. Por exemplo, dois canais curvados idênticos presos ao longo de flanges 13 92 formam uma viga caixão curvada. Muitas dessas variações podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção.

Da mesma forma, algumas modalidades de estruturas fechadas ocas incluem um material de enchimento posicionado dentro da estrutura oca para se efetuar um enrijecimento adicional. Por exemplo, uma estrutura fechada oca pode ser preenchida com espuma ou um material de enchimento compreendendo metal ou plástico ou um material fibroso e um agente de formação de espuma. Estas e muitas outras variações podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção.

Voltando-nos agora para outras modalidades, membros estruturais individuais, tais como vigas ou canais ou formas em formato de "L" feitas com uma dobra única de uma folha podem ser unidos por meios bem conhecidos, tais como soldagem ou brasagem ou prendedores. Contudo, o processo tipo de origami de formação com precisão de estruturas tridimensionais a partir de uma folha bidimensional, conforme descrito em detalhes acima, permite armações de monobloco de peso leve compreendendo membros de suporte de carga formados a partir de uma folha única, não de várias folhas. Por exemplo, vigas caixões, curvadas ou retas, também podem ser usadas em projetos de exoesqueleto de modo a se proverem vantagens de resistência alta para peso. Ao invés de se usar uma viga sólida ou armação com seu peso associado, vigas ocas, dobradas ou flexionadas podem ter resistência correspondente, mas peso mais baixo. Se desejado, essas vigas ocas também podem ser preenchidas conforme descrito acima.

As FIG. 4OA a 4OH ilustram um exemplo de formação de uma armação de exoesqueleto a partir de uma folha de material única. Em alguns aspectos, os princípios desta modalidade são similares àqueles exemplificados pela estrutura de escada ilustrada na FIG. 32A, mas podem resultar em uma estrutura simplificada, particularmente adequada para estruturas tipo de quadro. A FIG. 4OA mostra uma folha de material única preparada para dobramento. Como uma séria, as figuras subseqüentes mostram o processo de dobramento que resulta em uma armação fechada tridimensional. As FIG. 40A à FIG. 40H são esquemáticas pelo fato de os detalhes de estruturas de definição de tira de flexão ao longo de linhas de flexão não serem mostrados. Modalidades diferentes dessas estruturas são descritas em detalhes abaixo.

Na FIG. 4OA à FIG. 4 0H, uma folha 14 00, porções removidas 1401, abas de afixação 1402, aberturas de recebimento de prendedor 14 03, linhas de flexão 14 04, porções dobradas 1405-1407 e ganchos 1408 são mostrados. Na FIG. 4OA, a folha foi formada com estruturas de definição de tira de flexão e linhas de flexão conforme descrito em detalhes acima. Também, as porções removidas 14 01 foram recortadas para se permitir uma estrutura tipo de quadro final que é fechada sobre si mesma, mas aberta de outra forma.

As FIG. 4OB à FIG. 4OH ilustram uma modalidade de uma seqüência de dobramento. Na FIG. 40B, as porções dobradas 1405 são flexionadas ao longo de linhas de flexão 1404(b) para a formação de um membro com uma seção transversal em "L". Da mesma forma, as FIG. 40C à FIG. 40D mostram porções dobradas 1406-1407 flexionadas ao longo das linhas de flexão 1404(c)-(d), respectivamente. Como resultado, membros com seções transversais em formato de "L" estão nas porções de topo, de fundo e média da folha 1400.

Continuando com a seqüência, a folha bidimensional é formada em uma estrutura de esqueleto tridimensional pelo dobramento ao longo de linhas de flexão 1404(e)-(h), como na FIG. 40E a FIG. 40H. Em cada uma destas etapas, as abas de afixação 1402 se estendem umas sobre as outras de uma maneira intercalada, de modo que as aberturas de recebimento de prendedor 1403 (veja a FIG. 40A) nas abas de afixação se alinhem. Uma vez alinhados, prendedores introduzidos nas aberturas de recebimento de prendedor e ganchos 1408 garantem esta modalidade de uma armação de esqueleto quanto a um desdobramento. Muitas alternativas para fixação de uma estrutura como essa são possíveis e podem ser utilizadas de acordo com a presente invenção.

De acordo com um aspecto amplo dos princípios descritos aqui, uma forma pode seguir uma função pelo fato de a forma e a rigidez associada de uma folha única dobrada poderem ser talhadas para o uso pretendido. Por exemplo, na modalidade mostrada nas FIG. 40A à FIG. 40H, as seções transversais dos membros da armação são em formato de "L".

Em outras modalidades, os membros de armação têm seções transversais diferentes, incluindo, mas não limitando, seções transversais em formato de wC", em formato triangular e em formato de caixa, em como rigidezes à flexão e à torção associadas diferentes, tudo de acordo com o uso pretendido.

A FIG. 41 mostra uma porção de canto de uma modalidade de uma armação de esqueleto a qual é similar à modalidade mostrada nas FIG. 4OA à FIG. 40H. A modalidade na FIG. 41, contudo, inclui membros tendo rigidezes diferentes à flexão e à torção, em virtude de uma geometria diferente de seção transversal. A FIG. 41 também mostra uma seqüência de dobramento a) a e) para a porção de canto.

A FIG. 41 mostra porções de seção transversal em formato de "L" 1411, uma porção de seção transversal de canal 1412, linhas de flexão 1413 e 1413 (b) a (e) , uma parede de canal 1415, uma aba de afixação 1416, uma fenda de superfície 1414, uma superfície de folha 1419 e uma fenda de borda 1417. Na FIG. 41, as estruturas de definição de tira de flexão ficam ao longo das linhas de flexão, mas são omitidas por clareza e ao invés disso mostradas esquematicamente como linhas de centro que se estendem ao longo das linhas de dobra. Veja acima quanto a detalhes sobre as estruturas de definição de tira de flexão.

Na FIG. 41, as porções de seção transversal em "L" resultam da flexão ao longo de uma linha de flexão, e são porções de seção transversal como em "L" na modalidade mostrada na FIG. 40. Em contraste, a modalidade da FIG. 41 inclui uma seção transversal de canal 1413 dobrada sobre a superfície de folha 1419 por uma flexão ao longo de várias linhas de flexão. O resultado, conforme mostrado, é uma viga caixão fechada, a qual tem rigidezes à flexão e à torção diferentes das porções de seção transversal em "L". Incluir tais vigas caixões como membros transversais é vantajoso no suporte de cargas transversais pesadas, por exemplo, em um cavalete de equipamento. Formatos alternativos de seção transversal, tais como polígonos, podem ser utilizados de acordo com a presente invenção.

A FIG. 41 a)-e) ilustra uma seqüência de dobramento que é similar à seqüência de dobramento nas FIG. 4OA-H. Na FIG. 41a) , a folha 1419 está plana. Um dobramento ao longo das linhas de flexão 1413(b)-(c) de acordo com a FIG. 41b)- c) resulta na formação de uma porção de seção transversal de canal 1412. Na modalidade em particular mostrada, as porções de parede de canal 1415 são formadas e dimensionadas para a inclusão de fendas de borda 1417, as quais combinam, conforme mostrado, com as fendas de superfície correspondentes 1414. Uma vez combinadas, um prendedor, tal como, por exemplo, um rebite, pode ser introduzido em ambas as fendas para aumento da rigidez da estrutura. Veja as FIG. 42A à FIG. 42C para maiores detalhes.

A FIG. 41c)-d) mostra um outro aspecto de porções de fixação de uma estrutura de esqueleto para aumento da rigidez da estrutura. A aba de afixação 1416, uma vez flexionada para posição ao longo da linha de flexão 1413 acopla uma porção de seção transversal em "L" 1411 à porção de seção transversal de canal 1412 com um prendedor tal como um parafuso (não mostrado) . Como com as abas de afixação como aquelas mostradas na FIG. 40, este acoplamento contribui para se atar a estrutura de esqueleto inteira em conjunto, desse modo se distribuindo as cargas e aumentando-se a rigidez da estrutura. Como na FIG. 40, um contato entre as abas de afixação e outras porções da estrutura é de superfície de folha com superfície de folha com um prendedor através dali. Será apreciado que numerosas outras porções de f.olha sobrepostas podem ser presas de uma maneira similar.

As FIG. 42A à FIG. 42C mostram detalhes de uma porção de canto da modalidade de armação de esqueleto na FIG. 41 b). A FIG. 42A mostra uma parede de canal 1415, uma superfície de folha 1419, uma linha de flexão 1413(b), uma fenda de superfície 1414, uma fenda de borda 1417, paredes de fenda de borda 1420 e pequenas saliências 1421. As FIG. 42B a 42C mostram detalhes em torno da região de fenda de borda para duas modalidades. Como na FIG. 42A, as FIG. 42B - FIG. 42C mostram uma fenda de borda 1417, paredes de fenda de borda 1420 e pequenas saliências 1421. Além disso, a FIG. 42B mostra regiões de rebordo 1422 das paredes de fenda de borda, e a FIG. 42C mostra regiões alargadas 14 23 das paredes de fenda de borda.

Conforme descrito acima, o dobramento da posição mostrada na FIG. 41 c) a partir daquela na FIG. 41 b) e a FIG. 42A envolve pequenas saliências 1421 se encaixando e passando através de fendas de superfície correspondentes 1414. Uma vez combinadas e alinhadas, um prendedor, tal como um rebite ou um parafuso (não mostrado) pode ser posto nas fendas de superfície e de borda combinadas para encaixe das porções de paredes de fenda 1420 de maneiras diferentes, de acordo com modalidades diferentes. Acoplada de acordo com a presente invenção de qualquer uma de várias maneiras, a estrutura resultante é comparativamente mais rígida. As FIG. 42Β e 42C ilustram dois exemplos. A FIG. 42B mostra uma modalidade que inclui regiões de rebordo 1422 de paredes de fenda de borda 1420. As regiões de rebordo estão localizadas em uma porção de base de fenda de borda 1415 e provêem um apoio para a finalidade de recebimento e encaixe de uma borda de prendedor (não mostrada) , por exemplo, uma borda de rebite. A FIG. 42C mostra uma modalidade alternativa que inclui regiões alargadas 1423 de paredes de fenda de borda 1420. As regiões alargadas das paredes de fenda estão localizadas em uma porção de base de fenda de borda 1417 e provêem uma superfície alargada para o recebimento de um prendedor, tal como um parafuso (não mostrado). A aplicação de torque ao parafuso resulta em o parafuso se enroscar encaixando as paredes de fenda 142 0 ao longo do comprimento da fenda de borda 1417. Na maioria das modalidades, a abertura de roscas na parede de fenda antes da fixação não é necessária porque a parede de canal 1415 é fina.

As FIG. 40 à FIG. 42C ilustram modalidades de armação que incluem membros estruturais lineares, embora se aprecie que membros estruturais curvados possam ser usados. Outras modalidades incluem uma armação de membros estruturais curvados formados a partir de uma folha única. Em um exemplo, as FIG. 43A a 43C mostram uma modalidade com três canais curvados. Em outros exemplos, tais canais podem ser presos a uma segunda folha de material para a formação de uma estrutura fechada oca, conforme descrito acima. Ainda, essas estruturas ocas podem ser preenchidas com um material de enchimento de enrijecimento, o qual também é descrito acima. As FIG. 43Α e 43Β, respectivamente, mostram uma folha de material antes e após um dobramento para se tornar uma armação de exoesqueleto de canais curvados tridimensionais. Ambas as figuras mostram uma folha 1430, uma periferia de folha 1431, flanges 1432, curvas de flexão 1433, estruturas de definição de tira de flexão 1434, canais 1435, uma região de nexo 1436 e abas de lingüeta 1437. A FIG. 43A mostra a folha após a formação das estruturas de definição de tira de flexão na folha. A FIG. 43B, em comparação, mostra o canal curvado tridimensional após uma flexão da folha ao longo das linhas de flexão. Os detalhes das estruturas de definição de tira de flexão, contudo, são omitidos em ambas as figuras, por clareza.

Conforme mostrado na FIG. 43B, os canais 1435 são curvados e se estendem para fora do plano original da folha 1430, após uma flexão ao longo das curvas de flexão pelo menos parcialmente devido à curvatura das linhas de flexão. Conforme mostrado, a deformação para fora do plano original é profunda nesta modalidade. Modalidades alternativas podem se deformar para um grau maior ou menor, dependendo de propriedades de material, layouts de curvas de flexão ou pressão ou formação não relacionada com uma flexão ao longo de curvas de flexão. Também, embora a modalidade na FIG. 43A - FIG. 43B tenha canais com seções transversais convergentes - divergentes, outras modalidades tendo canais convergentes ou uma combinação de canais convergentes e de canais convergentes - divergentes. Será apreciado que várias geometrias podem ser usadas de acordo com a presente invenção.

A FIG. 43C mostra detalhes de uma região central de armação de exoesqueleto na FIG. 4 3B. Como na FIG. 43A e na FIG. 43B, a FIG. 43C mostra a folha 1430, a periferia de folha 1431, flanges 1432, curvas de flexão 1433, estruturas de definição de tira de flexão 1434, canais 1435, uma região de nexo 1436 e abas de lingüeta 1437. Além disso, a FIG. 43C mostra nervuras de enrijecimento 1438, uma abertura de aba de lingüeta 14 3 9 e uma porção de aba de lingüeta curvada 1440. Como antes, os detalhes das estruturas de definição de tira de flexão são omitidos por clareza.

Na FIG. 43C, as porções de folha 14 3 0 foram removidas para a formação das abas de lingüeta 1437. As abas de lingüeta permitem que a estrutura acomode uma deformação de folha, especialmente uma deformação para fora do plano original da folha. Isto é, o plano da folha antes de uma flexão (veja a FIG. 43A) . Assim sendo, as abas de lingüeta preferencialmente estão localizadas adjacentes a porções de curvatura relativamente alta de linhas de flexão 1433. Na modalidade da FIG. 43C, a maior deformação está próxima da região de nexo 1436. Assim sendo, as abas de lingüeta 1437 estão próximas da região de nexo. Outras modalidades, contudo, podem incluir abas de lingüeta em localizações diferentes ou adicionais, dependendo da deformação desej ada.

A região de nexo 14 3 6 assume uma faixa de formatos em modalidades diferentes de armações de esqueleto. Se comparado com a região de nexo na FIG. 4 3A, outras modalidades têm uma região de nexo mais elíptica ou circular. Ainda outras modalidades têm uma região de nexo que é mais poligonal do que aquela da modalidade da FIG. 43Α. Ainda em uma outra faixa de modalidades, a região de nexo tem uma peça discreta separável, como um cubo. Com uma região de nexo tipo de cubo, a peça tipo de cubo é formada e dimensionada para receber membros estruturais tais como vigas ou canais. Os membros estruturais podem ser afixados ao cubo, conforme descrito acima, ou de numerosas formas que estão de acordo com a invenção.

Conforme descrito, as modalidades de uma armação de esqueleto podem ser altamente curvadas. Em algumas modalidades, qualquer uma ou mais de uma das abas de lingüeta 1437 incluem uma porção curvada 1440 em uma extremidade distai. Uma porção curvada como essa é vantajosa para algumas modalidades, porque ela acomoda melhor a fixação a uma outra peça curvada; por exemplo, quando da formação de uma estrutura oca conforme descrito em detalhes acima. Com uma porção curvada, as extremidades distais de abas de lingüeta podem seguir a mesma curvatura ou uma similar que o f lange 1432, quando a estrutura de armação se estender para fora do plano original da folha 1430. Veja as FIG. 4 3A à FIG. 43B. Sem uma porção curvada como essa, as extremidades distais de abas de lingüeta são planas; o que pode ou não ser adequado para a fixação da aba de lingüeta a uma outra peça, dependendo do grau de curvatura da armação de esqueleto geral.

Em algumas modalidades, uma ou mais de uma das abas de lingüeta 143 7 é estampada. A estampagem pode formar uma porção curvada 1440, bem como virar as extremidades distais de uma aba de lingüeta para fora do plano original de folha 1430. Na estampagem, a folha em e em torno da região de nexo (ou de cubo) 143 6, com respeito às abas de lingüeta 14 3 7 ou de outra forma matrizes progressivas podem ser utilizadas.

A modalidade da FIG. 43C também inclui nervuras de enrijecimento 1438. Preferencialmente, as nervuras são estampadas na folha 143 0 com o efeito de enrijecimento da folha pela alteração da geometria de seção transversal local. Em uma alternativa, um material pode ser adicionado ã folha para a formação de uma nervura de enrijecimento.

Em modalidades diferentes, nervuras de enrijecimento podem estar localizadas ao longo de linhas de flexão 1433 e/ou ao longo de abas de lingüeta 1437. A modalidade da FIG. 43C mostra uma nervura de enrijecimento próxima de uma linha de flexão 1433, e em alinhamento substancial com a linha de flexão. Neste caso, uma nervura de enrijecimento é vantajosa por causa da curvatura comparativamente alta da região de nexo 1436. Sem um enrij ecimento, a folha pode abaular.

Da mesma forma, a FIG. 43C mostra nervuras de enrijecimento localizadas próximas de e dentro de abas de lingüeta 1437. Dentro de uma aba de lingüeta, as nervuras de enrijecimento preferencialmente são construídas em pares orientadas de modo que os respectivos eixos geométricos longitudinais das nervuras de enrijecimento se interceptem na ou além de uma extremidade distai da aba de lingüeta. Conforme sugere a FIG. 43C, essa orientação tem o efeito de formar colunas em miniatura na aba de lingüeta, as quais uma experiência mostra serem vantajosas para a transferência de tensão sem abaulamento. Ainda, a modalidade da FIG. 4 3C inclui uma abertura entre duas nervuras de enrij ecimento em abas de lingüeta, a qual se acredita que seja vantajosa na formação de uma estrutura tipo de coluna na aba de lingüeta. Outras modalidades incluem abas de lingüeta tendo estruturas de enrijecimento tais como flanges em toda ou em uma porção da periferia de aba de lingüeta. Essas aberturas e nervuras de enrijecimento em uma aba de lingüeta ou flanges periféricos, contudo, não são essenciais.

Voltando-nos para a FIG. 44, uma armação de esqueleto tridimensional 1440 é ilustrada, a qual também é formada por folhas de material planas. A estrutura de esqueleto 144 0 é na forma de um estande que inclui uma base 1441 e um topo 1442. A base e o topo são formados a partir de folhas de material planas que foram providas com linhas de flexão de uma maneira similar àquilo discutido acima. Em alguns casos, pode ser possível formar o topo a partir do mesmo material em folha a partir do qual a base é formada. Uma vez que a base e a folha tenham sido flexionadas ao longo de suas linhas de flexão para a formação de estruturas tridimensionais, elas são montadas em conjunto para a formação da estrutura ilustrada 1440. Durante a montagem, a base e o topo são afixados por prendedores adequados, tal como rebites, parafusos, porcas e cavilhas, adesivos e/ou outros meios adequados.

Nesta modalidade, os materiais em folha são configurados para se permitir e acomodar um empenamento de painéis planos quando da montagem do topo e da base. Por exemplo, o topo 1442 é formado a partir de uma folha de material plana preenchida com linhas de flexão de uma maneira que é discutida acima. Assim sendo, todas as porções do topo são originalmente planas. Por exemplo, o painel 1443 é originalmente um painel plano antes da montagem. Durante a montagem, o painel 144 3 desenvolve uma área de empenamento 1444, uma vez que suas extremidades sejam afixadas às extremidades superiores de pernas 1445 e 1445, conforme pode ser visto na FIG. 44. Em particular, o painel 1443 empena de modo que suas superfícies mais à esquerda se conformem às superfícies mais superiores de perna 1445, enquanto suas superfícies mais à direita se conformam às superfícies mais superiores de perna 1446.

Conforme as pernas 1445 e 1446 são enviesadas com respeito uma à outra, a superfície de painel 1443 empena, de modo a acomodar as superfícies não planas de pernas 1445 e 1446. Com referência à FIG. 44, o painel 1443 empena significativamente na área 1444, embora seja apreciado que o painel também pode empenar, em graus variados fora da área 1444. Será apreciado que as pernas 1445 e 1445 também podem empenar de uma maneira similar em quantidades variáveis.

A configuração de armação 144 0 utiliza as propriedades de parede relativamente fina de materiais em folha para se permitir um empenamento e, assim, permitir uma ampla variedade de projetos tendo geometrias complexas. Embora as linhas de flexão 144 7 sejam substancialmente lineares, uma vez que a base 1441 e o topo 1442 sejam flexionados ao longo de suas respectivas linhas de flexão e montados, a base 1441 e o topo 1442 incluem painéis tendo geometrias complexas com superfícies e bordas curvadas compostas. Por exemplo, as bordas 1448 e 1449 traçam curvas enviesadas, isto é, curvas as quais não ficam em um plano. Será apreciado que uma configuração de "empenamento" pode ser utilizada para uma ampla variedade de estruturas tridimensionais e uma ampla variedade de formatos geométricos.

A distribuição e a largura de tiras de flexão podem variar ao longo do comprimento de uma dada linha de flexão por uma variedade de razões, incluindo uma variação na transigência entre a força local requerida para flexão e a resistência residual da flexão não reforçada. Por exemplo, traços adjacentes podem ser oportunamente formados ao mesmo tempo em que as tiras de flexão da presente invenção podem se aproximar da linha de flexão tão proximamente que as tiras de flexão mais próximas são mais bem formadas com menos freqüência próximo do traço de aproximação ou com tiras mais finas para manutenção da planura do material flexionado.

Finalmente, as estruturas da presente invenção podem ter a flexão facilmente removida. Isto permite que estruturas tridimensionais sejam desmontadas ou removidas de fábrica para transporte para um outro local ou para reciclagem do material em folha. Foi descoberto que o material em folha flexionado freqüentemente pode ser retificado ou mesmo sujeito a uma reversão de flexão e, depois disso, flexionado de novo por de 5 a 10 ciclos ou mais. Isto permite uma flexão ou fabricação de uma estrutura em um local e, então, uma remoção de flexão, um transporte e uma nova flexão em um segundo local. A facilidade de remoção de flexão também permite que estruturas tenham a flexão removida e sejam enviadas para um centro de reciclagem para reutilização do material em folha e dos componentes removidos. Por conveniência na explicação e definição acurada nas reivindicações em apenso, os termos "para cima" o "superior", "para baixo" ou "inferior", "dentro" e "fora" são usados para a descrição de recursos da presente invenção com referência às posições desses recursos, conforme exibido nas figuras.

As descrições precedentes de modalidades específicas da presente invenção foram apresentadas para fins de ilustração e descrição. Elas não são pretendidas para serem exaustivas ou limitação da invenção às formas precisas mostradas, e obviamente muitas modificações e variações são possíveis à luz do ensinamento acima. As modalidades foram escolhidas e descritas de modo a se explicarem melhor os princípios da invenção e sua aplicação prática para, desse modo, se permitir que outros versados na técnica mais bem utilizem a invenção e várias modalidades com várias modificações, conforme forem adequadas para o uso em particular contemplado. Pretende-se que o escopo da invenção seja definido pelas Reivindicações em apenso e por seus equivalentes.

Claims (59)

1. Folha de material para a formacao de uma estrutura estrutural tridimensional caracterizada pelo fato de compreender: um folha de material que tem uma pluralidade de estruturas de definicao de tira de flexao formadas ali, as estruturas de definicao de tira sendo posicionadas para a definicao de uma pluralidade de linhas de flexao, cada linha de flexao tendo estruturas de definicao de tira adjacentes definido uma tira de flexao tendo um eixo geometrico longitudinal de tira orientado e posicionado para se estender atraves da linha de flexao, e a tira definido estruturas que sao configuradas e posicionadas para a producao de flexao da folha de material ao longo das linhas de flexao; onde uma flexao da folha ao longo das linhas de dobra produz pelo menos dois elementos estruturais nao paralelos.

2. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma linha de flexao ser uma curva de flexao tendo uma porcao nao paralela.

3. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma porcao de uma periferia da folha ser curvada.

4. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato das estruturas de definicao de tira serem fendas formadas para se estenderem atraves da folha de material.

5. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 4, caracterizada pelo fato das fendas terem uma dimensao de corte e uma distancia de desclocamento causando um encaixe de borda em face da folha de material em lados opostos das fendas durante uma flexao da folha de material.

6. Folha de mateiral, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato das estruturas de definicao de tira serem ranhuras formadas a uma profundidade que nao se estende atraves da folha de material.

7. Folha de material, de acordo com reivindicacao 1, caracterizada pelo fato de uma pluralidade de linhas de flexao ser configurada e dimensionada para a formacao de material ao longo das linhas de flexao.

8. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 7, caracterizada pelo fato da estrutura de exoesqueleto ser um chassi.

9. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato de uma pluralidade de linhas de flexao ser posicionada de modo que os elementos estruturais sao configurados e dimensionados na forma de um canal curvado sob flexao da folha de material.

10. Folha de material, de acordo com a reivindicacao -1, caracterizada pelo fato de pelo menos uma linha de flexao ser configurada e dimensionada para formar uma estrutura aberta sob flexao da folha de material.

11. Folha de material, de acrodo com a reivindicacao -10, caracterizada pelo fato da estrutura aberta formada sob flexao da folha de material ter uma secao transversal em formato de L a pertir da flexao ao longo de uma linha de flexao.

12. Folha de material, de acordo com a reivindicacao -10, caracterizada pelo fato da estrutura aberta formada sob flexao da folha de material ter uma secao transversal em formato de canal a partir da flexao ao longo de duas linhas de flexao.

13. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 10, caracterizada pelo fato da folha incluir quatro linhas de flexao, e a estrutura aberta formada sob flexao da folha de material ter uma secao transversal de "cartola" a partir da flexao ao longo de quatro linhas de flexao.

14. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 10, caracterizada pelo fato da pluraadidade de linhas de flexao ser configurada e dimensionada para formar um canal curvado sob flexao da folha de material.

15. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato de uma pluralidade de linhas de flexao ser configurada e dimensionada para formar uma estrutura fechada oca sob flexao da folha de material.

16. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato da pluralidade de linhas de flexao ser configurada e dimensionada para formar uma viga curvada oca sob flexao da folha de material.

17. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 1, caracterizada pelo fato da folha de material ser adicionalmente formada com uma pluralidade de abas de afoxacao ao longo da pluralidade de linhas de flexao.

18. Folha de materialm de acordo com a reivindicacao 16, caracterizada pelo fato da afixacao de abas incluir aberturas de recebimento de prendedor ali.

19. Folha de material, de acordo com a reivindicacao 16, caracterrizada pelo fato das abas de afixacao serem formadas para se estenderem atraves de fendas de afixacao providas em uma segunda folha de material para a fixacao da segunda folha de material a primeira folha de material denominada.

20. Folha de material, de acordo com a reinvindicacao -16, caracterizada pelo fato da estrutura tridimensional ser uma armacao de esqueleto.

21. Folha de mareial, de acordo com a revindecacao 20, caracterizada pelo fato de armacao de esqueleto ser um chassi.

22. Folha de material, de acordo com a reinvindecacao 1, caracterizada pelo fato da pluralidade de linhas de flexao ser substancialmente paralela a e igualmente espacada uma da outra e a folha de materiais flexionada para ter uma secao transversal em ziguezague, e duas folhas de material substancialmente planas presas a lados opostos da folha de material para o fornecimento de uma montagem corrugada de folhas.

23. Viga oca caracterizada pelo fato de compreender: uma primeira folha de material formada para flexao ao longo de uma pluralidade de primeiras linhas de flexao de folha, a primeira folha de definicao de tira de flexao posicionadas proximas de cada uma das primeiras linhas de flexao de folha, e as estruturas de definicao de tira de flexao sendo configuradas para a producao de flexao, e a primeira folha de material sendo flexionada , ao longo das primeiras linhas de flexao de folha; e uma segunda folha de material presa a primeira folha de material para a formacao de uma viga oca curvada tendo paredes laterais continuas.

24. Viga oca, de acordo com a reivindicacao 23, caracterizada pelo fato de as linhas de felxao serem curvas de flexao tendo uma porcao nao linear, e a primeira folha de material e flexionada ao longo das primeiras curvas de flexao de folha para a producao de um canal curvado aberto.

25. Viga oca, de acordo com a reivindicacao 24, caracterizada ao longo das primeiras curvas de flexao de folha para a producao de um canal curvado aberto comporcoes de flange.

26. Viga oca, de acordo com a reiveindicacao 24, caracterizada pelo fato de uma area de sacao transversal do canal convergir.

27. Viga oca, de acordo com a reiveindicacao 24, caracterizada pelo fato de uma area de secao transversal do canal convergir e divergir.

28. Viga oca, de acordo com a reiveindicacao 23, caracterizada pelo fato de a pluralidade de fendas atraves dali; e a segunda folha ser formada para flexao ao longo de uma pluralidade de segundas linhas de flexao de folha, a segunda folha de material sendo formada com uma pluralidade de fendas atraves dali posicionads proximas de cada segunda linha de flexao de folha, e as fendas sendo configuradas para a producao de flexao, e a segunda folha de material sendo flexionada ao longo das segundas linhas de flexao de folha.

29. Viga oca, de acordo com a reiveindicacao 28, caracterizada pelo fato das fendas na primeira folha de material e as fendas na segunda folha de material serem configuradas para a producao de um encaixe de borda em face do material nos lados opostos das fendas durante umaflexao.

30. Viga oca, de acordo com a reivindicacao 29, caracterizada pelo fato das fendas na primeira folha de material e as fendas na segunda folha de material serem arqueadas.

31. Viga oca, de acorda com a reivindicacao 23, caracterizada pelo fato da primeira folha de material e a segunda folha de material serem configuradas e presas em conjunto para a formacao de uma viga oca curvada.

32. Viga oca, de acordo com a reivindicacao 28, caracterizado pelo fato da primeira folha de material ser formada com fendas posicionadas para se estenderem ao longo de lados opstos de um par de primeiras linhas de flexao de folha substancialmente paralelas; a segunda folha de material ser formada com fendas posicionadas para se segundas linhas de flexao de folha substancialmente paralelas.

33. Viga oca, de acordo com a reivindicacao 32, caracterizado pelo fato da primeira folha de material incluir uma pluralidade de entalhes que se estendem para dentro a partir de bordas opstas da primeira folha de material para posicoes proximas do par de primeiras linhas de flexao de folha; e a segunda folha de material incluir uma pluralidade de entalhes que se estendem para dentro a partir de bordas opstas da segunda folha de material para posicoes proximas do par de segundas linhas de flexao de folha.

34. Viga oca, de acordo com a reinvindicacao 33, caracterizada pelo fato de primeira folha de material e a ter uma secao transversal em formato de U, e serem pressas em cojunto para a formacao de uma viga caixao oca de quatro lados.

35. Viga oca, de acordo com a reinvindicacao 32, caracterizada pelo fato da primeira folha de material ea segunda folha de material serem flexionadas para se curvarem longitudinalmente ao longo das linhas de flexao, e serem presas em conjunto para a formacao de uma viga caixao oca de quatro lados.

36. Viga oca, de acordo com a reinvindicacao 35, caracterizada pelo fato dos entalhes na primeira folha de material e na segunda folha de material serem em formato de torta; e a primeira folha de material e a segunda folha de material serem presas em conjunto por uma pluralidade de prendedores.

37. Armacao de exoesqueleto caracterizada pelo fato de compreender: uma folha de material unica formada para plexao ao longo de uma pluralidade de linhas de flexao, a folha de material sendo formada com uma pluralidade de estruturas de definicao de tira de flexao posicionadas proximas de cada tira de flexao sendo configuradas para a producao de flexao, e a folha de material sendo flexionada ao longo de linhas de flexao para a producao de uma armacao de membros estruturais.

38. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da folha de material ser flexionada ao longo de linhas de flexao em uma forma empilhavel de transicao.

39. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da armacao ser uma armacao fechada de membros estruturais.

40. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 39, caracterizada pelo fato dos membros estruturais serem membros estruturais lineares.

41. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da folha de material incluir zonas estampadas.

42. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da armacao ser um chassi que tem uma secao transversal em degrau.

43. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da armacao ser um chassi e as estruturas de definicao de tira de flexao serem fendas, o chassi ainda incluindo: pelo menos um componente preso a folha; e a folha sendo flexionada ao longo das linhas de flexao para envolver pelo menos parcialmente a folha.

44. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fata da folha de material incluir uma pluralidade de abas de afixacao ao longo da pluralidade de linhas de flexao.

45. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 44, caracterizada pelo fato das abas de afixacao incluirem pelo menos uma abertura de recebimento de prendedor ali.

46. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 45, caracterizado pelo fato das abas de afixacao serem formadas para intercalacao, de modo que pelo menos duas aberturas de recebimento de pendedor se alinhem.

47. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reinvindicacao 44, caracterizada pelo fato abas de afixacao incluirem uma zona estampada.

48. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato da armacao incluir membros estruturais tendo rigidezes diferentes a flexao e a torcao.

49. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato dos membros estruturais terem secoes transversais a partir do grupo de secoes transversais consistindo em: formatos em L, formatos de canala retangular aberto e formatos retangulares fechados.

50. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 37, caracterizada pelo fato das linhas de flexao serem curvas de flexao e os membros estruturais compartilharem pelo menos uma regiao de nexo comum da folha.

51. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 50, caracterizada pelo fato da folha de material ser flexionada de modo que os membros estruturais sejam curvados e se estendam para fora do plano original da folha, quando a folha de material for flexionada ao longo das curvas de flexao.

52. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 50, caracterizad pelo fato da folha unica incluir pelo menos uma nervura de rigidez proxima de e alinhada a uma curva de flexao.

53. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 52, caracterizada pelo fato de pelo menos uma vervura de rigidez ser formada pela estampagem da folha para alteracao de uma secao transversal local d folha.

54. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 50, caracterizada pelo fato da folha unica incluir uma pluralidade de abas de linguetas dispostas ao longo de pelo menos uma curva de flexao para a acomodacao de uma deformacao de folha.

55. Armacao de exoesqueleto, de acrodo com a reivindicacao 54, caracterizada pelo fato de pelo menos uma aba de linguetas incluir um abertura atraves dali.

56. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 54, caracterizada pelo fato de pelo menos uma aba de lingueta incluir uma porcao curvada.

57. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 56, caracterizada pelo fato da porcao curvada estar a uma extremidade distal da aba de lingueta.

58. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 55, caracterizada pelo fato de pelo menos uma aba de lingueta incluir um par de nervuras de enrijecimento, as nervuras de enrijecimento orientadas de modo que seus respectivos eixos geometricos longitudinais se interceptem.

59. Armacao de exoesqueleto, de acordo com a reivindicacao 54, caracterizada pelo fato de pelo menos uma aba de linguetas incluir um par de nervuras de enrijecimento, as nervuras de enrijecimento orientads de modo que seus respectivos eixos geometricos longitudinais se interceptem.