CH710927B1 - Metodo di produzione di oggetti in pietra e materiale composito. - Google Patents

Abstract

Metodo di realizzazione di un oggetto in pietra mediante l’applicazione di strati di materiale composito, il letto metodo essendo caratterizzato da una prima fase (100) di definizione di un modello fisico, da una seconda e successiva fase di valutazione di un pezzo di pietra di tipo naturale, una fase di lavorazione mediante fresatura (104) di un pezzo di pietra naturale preventivamente selezionato al fine di ridurne le dimensioni e la forma a quella indicata nel detto modello fisico, ed una successiva fase di applicazione di almeno uno strato di materiale composito su di una superficie del detto pezzo di pietra naturale fresato mediante incollatura e senza l’applicazione di prodotti chimici sulla detta superficie o di un passo di lucidatura.

Description

Campo della tecnica

[0001] La presente invenzione concerne gli oggetti in pietra ed in dettaglio comprende un metodo di produzione di oggetti in pietra e materiale composito.

Arte nota

[0002] Al giorno d’oggi molti degli oggetti che utilizziamo all’interno delle abitazioni e nella nostra vita comune sono realizzati in pietra. Questi oggetti, per la maggior parte, sono realizzati con pietre dotate di un elevato spessore.

[0003] Infatti, la riduzione dello spessore della pietra, in particolare la dove l’oggetto debba avere delle cavità pronunciate, indebolisce l’oggetto stesso punto l’indebolimento è direttamente proporzionale anche alla durezza e alla tipologia della pietra.

[0004] La richiedente si è resa conto che non è possibile realizzare oggetti di ridotto spessore puramente in pietra, in quanto la loro resistenza viene significativamente compromessa.

[0005] Lo scopo della presente invenzione è quello di descrivere un metodo di realizzazione di oggetti in pietra e materiale composito il quale consenta di risolvere l’inconveniente sopra descritto, e segnatamente, consente di realizzare oggetti delle forme più svariate, anche dotate di curvature di diametro ridotto, con uno spessore molto ridotto e con una resistenza agli urti e alle sollecitazioni aumentata rispetto agli oggetti tradizionali.

Sommario dell’invenzione

[0006] Secondo la presente invenzione viene descritto un metodo di realizzazione di un oggetto in pietra mediante l’applicazione di strati di materiale composito, il letto metodo essendo caratterizzato da una prima fase di definizione di un modello fisico, da una seconda e successiva fase di valutazione di un pezzo di pietra di tipo naturale, una fase di lavorazione mediante fresatura di un pezzo di pietra naturale preventivamente selezionato al fine di ridurne le dimensioni e la forma a quella indicata nel detto modello fisico, ed una successiva fase di applicazione di almeno uno strato di materiale composito su di una superficie del detto pezzo di pietra naturale fresato mediante incollatura e senza l’applicazione di prodotti chimici sulla detta superficie o di un passo di lucidatura.

[0007] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che i detti strati di materiale composito sono una pluralità di strati orientati con una direzione delle fibre distinta l’uno dall’altro.

[0008] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che i detti strati di materiale composito comprendono strati di materiale differente e flessibile e comprendono carbonio o materiale aramidico.

[0009] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che, in una fase di applicazione di compositi alla detta pietra naturale, a seguito del detto incollaggio si ha un passo di introduzione di un assieme realizzato da una pluralità di strati di materiale composito sovrapposti ad una superficie della detta pietra naturale, lavorata all’interno di un sacco sottovuoto da un passo di attesa di un tempo necessario alla asciugatura dei vari strati di colla interposti tra una pluralità di strati di materiale composito e lo strato di materiale in pietra naturale.

[0010] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che il detto passo di incollaggio è eseguito mediante l’applicazione di una colla epossidica bicomponente la cui fluidità è preventivamente selezionata almeno in accordo alle caratteristiche di porosità della detta pietra naturale.

[0011] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che a seguito della detta fase di lavorazione della detta pietra mediante fresatura, a seguito dell’avvenuto incollaggio dei detti strati di materiale composito su detta almeno una superficie della detta pietra, avviene un’ulteriore fase di lavorazione mediante fresatura della detta pietra naturale per una riduzione del suo complessivo spessore.

[0012] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che le dette fasi di fresatura avvengono per mezzo di un passo di posizionamento della detta pietra naturale su di una macchina a controllo numerico e la detta fase di fresatura avviene automaticamente, in accordo all’esecuzione di un programma software per elaboratore elettronico operante l’azionamento di uno o più utensili di fresatura in accordo ad un modello software tridimensionale dell’oggetto da creare.

[0013] In un aspetto della presente invenzione, il detto metodo è caratterizzato dal fatto che a seguito della detta fase di fresatura è presente un passo di verifica di caratteristiche superficiali della detta pietra naturale preventivamente all’applicazione mediante incollaggio del detto materiale composito.

Descrizione delle figure annesse

[0014] L’invenzione verrà ora descritta in una sua forma di realizzazione preferita e non limitativa con riferimento alle figure allegate in cui: <tb>la fig. 1<SEP>illustra un diagramma di flusso generale di un metodo di realizzazione di oggetti in pietra materiale composito secondo la presente invenzione. <tb>la fig. 2<SEP>illustra un diagramma di flusso di una sottofase di valutazione della pietra facente parte del metodo descritto nella presente invenzione; <tb>la fig. 3<SEP>illustra un diagramma di flusso di una sotto fase di preparazione delle lavorazioni facente parte del metodo descritto nella presente invenzione; <tb>la fig. 4<SEP>illustra una sottofase di prima lavorazione a macchina della pietra naturale facente parte del metodo descritto nella presente invenzione; <tb>la fig. 5<SEP>illustra una fase di applicazione dei componenti facente parte del metodo oggetto della presente invenzione; <tb>la fig. 6<SEP>illustra una pluralità di fasi intermedie opzionali del metodo descritto nella presente invenzione; e <tb>infine, la fig. 7<SEP>illustra una sottofase di finitura facente parte del metodo descritto nella presente invenzione.

Descrizione dettagliata dell’invenzione

[0015] La fig. 1 illustra in termini generali un diagramma di flusso del metodo di realizzazione dell’oggetto in pietra materiale composito secondo la presente invenzione.

[0016] L’oggetto che può essere creato secondo il metodo descritto nella presente invenzione, può avere anche delle curvature di diametro notevolmente ridotto, ad esempio, tale diametro, può essere ridotto fino a 1 o 2 mm. Secondo il metodo della presente invenzione, inoltre, anche lo spessore dell’oggetto in pietra può essere sensibilmente ridotto fino ad un minimo di 1,2 mm punto in questo modo possono essere realizzati oggetti anche dotati di cavità interna principale molto più leggeri rispetto agli oggetti tradizionali e conforme, che in passato non potevano essere utilizzate qualora l’oggetto fosse realizzato totalmente in pietra.

[0017] Una prima fase del detto metodo, come descritto nel blocco 100, e rappresentata dalla definizione del modello fisico dell’oggetto da creare per mezzo di uno scanner tridimensionale. Successivamente, blocco 101, viene realizzato un disegno dell’oggetto mediante un apposito software e quindi una modifica del detto disegno selezionando una pluralità di sezioni o elementi componibili, facenti parti dell’oggetto da grave e definendo una pluralità di stampi secondo la tecnologia offset e matrici di controstampo.

[0018] Successivamente, blocco 102, il metodo oggetto della presente invenzione prevede una analisi della pietra da utilizzare. Come illustrato in dettaglio in fig. 2 , in particolare in detto passo di valutazione della pietra 102, dapprima viene selezionata la tipologia di pietra da utilizzare, ad esempio e non limitatamente granito, e successivamente una volta definita la dimensione della pietra, vengono posizionati i vari elementi (blocco 200) da creare su una superficie della pietra stessa. A questo punto, laddove necessario, sulla base delle dimensioni dei vari elementi che comporranno poi l’oggetto dapprima disegnato è definito sul modello fisico, vengono selezionati (blocco 201) i vari pezzi di pietra naturale.

[0019] Come illustrato in fig. 1 e più dettagliatamente in fig. 3 , successivamente, in una fase di preparazione delle lavorazioni 103, in un passo di creazione delle lavorazioni (blocco 300) vengono create le lavorazioni della pietra con programmi specifici per macchina a controllo numerico e vengono definite (blocco 301) le lavorazioni necessarie da effettuare con utensili manuali e o elettrici della superficie esterna della pietra. In tale fase, si tiene segnatamente conto della direzione delle linee di frattura o di sfaldatura, strati e texture del pezzo di pietra, affinché la futura lavorazione, descritta qui di seguito, causi per quanto possibile il minimo impatto sulla robustezza del futuro oggetto da creare.

[0020] Quindi il metodo descritto nella presente invenzione prevede una prima fase di lavorazione della pietra naturale 104. Come illustrato con maggiore dettaglio in fig. 4 , in detta prima fase di lavorazione della pietra naturale dapprima i vari pezzi di pietra preventivamente selezionati vengono posizionati (blocco 400) su banchi di macchine a controllo numerico o sul tavolo per una lavorazione manuale.

[0021] Preferibilmente, la lavorazione in fresatura avviene con una macchina a controllo numerico, nella quale un programma software pilota automaticamente la rotazione e la movimentazione di uno o più utensili di fresatura sul tavolo di lavoro della macchina utensile in accordo al modello tridimensionale preventivamente definito per l’oggetto da creare.

[0022] Quindi (blocco 401) viene verificato, manualmente o attraverso una procedura automatica, che l’utensile di lavorazione della pietra sia della misura giusta a paragone con la dimensione dei vari pezzi di pietra da lavorare. Qualora la dimensione degli utensili non sia compatibile, questi vengono cambiati su base di una procedura preferibilmente ma non limitatamente automatica.

[0023] A questo punto, la detta prima fase di lavorazione della pietra naturale presenta un passo di esecuzione preferibilmente automatica delle fresature necessarie per sagomare i vari pezzi di pietra (blocco 402). In detta fase di fresatura, i pezzi di pietra vedono ridurre lo spessore e le loro dimensioni in modo tale da avere una forma esterna sostanzialmente ricalcante quella delle varie parti dell’oggetto che verrà successivamente poi realizzato.

[0024] Quindi, la detta prima fase di lavorazione della pietra naturale 104, comprende una misurazione (blocco 403) delle dimensioni della pietra rispetto al modello preventivamente creato mediante gli stampi, e tale procedura di controllo delle misure risulta particolarmente importante giacché l’oggetto in pietra deve essere poi rivestito su almeno una sua superficie da materiale composito.

[0025] Giacché infatti, come verrà meglio descritto in seguito, il materiale composito viene anch’esso tagliato sulla base delle dimensioni e delle varie componenti ed elementi dell’oggetto che poi verrà creato, l’accoppiamento dimensionale corretto e preciso tra i pezzi di pietra lavorati mediante fresatura e il materiale composito stesso deve essere eseguito con la massima precisione senza avere scostamenti significativi di tipo dimensionale. Questo permette di ridurre anche gli sprechi del materiale composito, significativamente costoso.

[0026] Infine, la prima fase di lavorazione della pietra naturale 104, comprende un controllo della superficie dell’oggetto in pietra. In detto controllo superficiale (blocco 404), si verifica manualmente mediante strumentazione elettronica controllo semi automatico o automatico che la superficie lavorata della pietra sia conforme al modello e sia compatibile con l’applicazione dei vari compositi. In tale senso, si verifica segnatamente che la curvatura della superficie e la rugosità della stessa siano inferiori al minimo necessario per l’applicazione del materiale composito.

[0027] Al fine dell’applicazione del materiale composito, la richiedente tiene a specificare che la superficie della pietra non sia trattata mediante lucidanti e o mediante prodotti chimici.

[0028] Una volta terminata la prima fase di lavorazione a macchina della pietra 104, il metodo descritto nel corso della presente descrizione comprende un passo di applicazione delle componenti composite al detto oggetto in pietra così realizzato. Il detto passo è schematicamente indicato nel blocco 105.

[0029] Come illustrato in dettaglio in fig. 5 , in detto passo di applicazione delle componenti composite alla pietra, dapprima sia una fase di studio delle soluzioni composte in base alle caratteristiche finali dell’oggetto da creare. Indetta fase di studio, si seleziona quale sia uno tra i materiali compositi preferibilmente applicabile e quale sia la direzione ad esempio delle fibre di materiale composito da applicare sul l’oggetto da costruire sulla base anche della forma dell’oggetto stesso punto a capo esempi di materiale composito, possono essere fibra di carbonio o fibra aramidica e quali ad esempio non limitatamente la fibra kevlar.

[0030] Successivamente il materiale composito che è di tipo flessibile, viene tagliato (blocco 500) in base alla forma degli elementi dell’oggetto da creare.

[0031] Quindi, viene preparato il sacco sottovuoto ed il peel ply dei vari tessuti (blocco 502). A questo punto una colla che preferibilmente è una colla di tipo bicomponente, viene applicata automaticamente sullo strato del materiale composito, e, in dettaglio, viene applicata su solo una faccia del medesimo (blocco 503). Laddove necessario, più strati di materiale composito vengono sovrapposti l’uno all’altro. Ad ogni sovrapposizione, tra uno strato di materiale composito e l’altro vi è la deposizione di uno strato di colla preferibilmente, ma non limitatamente, del medesimo tipo dei precedenti (blocchi 504, 505, 506).

[0032] A questo punto, lo strato inferiore di materiale composito viene applicato all’elemento in pietra mediante incollatura (blocco 507), e questo viene introdotto nel sacco sottovuoto (blocco 508). L’aria presente nel sacco sottovuoto viene aspirata così che la colla venga ad asciugarsi sulla base dei tempi tecnici necessari all’asciugatura della medesima (blocco 509).

[0033] Preferibilmente, ma non limitatamente, il detto sacco sottovuoto può anche essere introdotto in una autoclave, e quindi essere ulteriormente sottoposto ad una pressione esterna ed opzionalmente ad una fonte di calore. Ciò permette di lavorare con maggiore precisione anche angoli a 90° o comunque superfici con giunzioni angolose di diametro molto ridotto senza il rischio di veder sfaldare gli strati di materiale composito sovrapposti alla pietra naturale. Dunque, posizionando il sacco sotto vuoto nell’autoclave, si ha ancora maggiore adattabilità di lavorazione sulle varie superfici della pietra. A questo punto a partire dal semilavorato in pietra e dei vari strati di materiale composito sovrapposti l’uno all’altro mediante l’interposizione di uno strato di colla, vengono levati dal sacco sottovuoto e puliti (blocco 510) nelle varie parti eventualmente eccedenti.

[0034] Preferibilmente, ma non limitatamente, laddove necessario, possono essere ancora applicati degli strati di materiale composito, incollate mediante colla e/o essere eseguiti dei passi riempimento di eventuali spazi con del materiale composito puro.

[0035] Laddove necessario, i vari strati di materiale composito possono essere applicati in modo tale che l’orientazione generale delle fibre di uno Stato differisca dall’orientazione generale delle fibre dello Stato ivi sovrapposto; in questo modo, vantaggiosamente, la resistenza dell’oggetto alle sollecitazioni ed in particolare nelle varie direzioni risulta essere più uniforme.

[0036] All’atto dell’incollaggio della pluralità di strati di materiale composito alla pietra naturale, si seleziona una colla sulla base della tipologia della pietra, e – opzionalmente – sulla base anche della texture di quest’ultima. Varie tipologie di pietre si differenziano l’un l’altra almeno da caratteristiche di porosità. Pertanto, laddove si abbiano delle pietre più porose (es. travertino), è preferibile impiegare colle epossidiche bicomponente – compatibili con le applicazioni su materiale composito – di tipo più denso. Viceversa, allorquando si abbiano delle pietre meno porose, è preferibile impiegare delle colle epossidiche bicomponente – sempre compatibili con applicazioni su materiale composito – di tipo meno denso e dunque più liquide.

[0037] Il metodo descritto nella presente invenzione presenta, opzionalmente, una fase intermedia di lavorazione della pietra 106. Come descritto con maggiore dettaglio in fig. 6 , in tale fase intermedia, laddove questa si renda necessaria, vengono uniti (blocco 600) i vari elementi dell’oggetto in pietra mediante colla ed eventualmente viene ancora applicato uno strato di materiale composito. Laddove tale strato di materiale composito venga applicato si utilizza di nuovo la tecnica del sacco sottovuoto precedentemente descritta, eventualmente mediante l’ausilio di una autoclave come precedentemente descritto.

[0038] Laddove necessario, il metodo descritto nella presente invenzione comprende inoltre una seconda fase di lavorazione della pietra naturale (blocco 601) che è necessaria qualora il modello debba essere lavorato ulteriormente per raggiungere una specifica forma e dimensione.

[0039] In detta seconda fase di lavorazione della pietra naturale, dapprima vengono posizionati i vari pezzi da lavorare sui banchi per macchine a controllo numerico. Successivamente ancora una volta viene controllata automaticamente o mediante procedura manuale la dimensione degli utensili per la lavorazione della pietra e se necessario, questi ultimi vengono sostituiti. A questo punto viene nuovamente eseguita una fase di fresatura dell’oggetto in pietra e un controllo dimensionale rispetto al modello preventivamente creato. Come nel caso della prima lavorazione della pietra naturale, viene infine verificata la compatibilità della superficie lavorata mediante fresatura all’applicazione di uno strato flessibile di materiale composito.

[0040] Infine, viene realizzata una fase di finitura 107 dell’elemento in pietra consacrato nel quale i vari elementi con o senza colla vengono uniti (blocco 700) e vengono eseguiti degli ultimi controlli dimensionali reciproci. In detta fase di finitura 107, è inoltre prevista una sottofase di finitura superficiale (blocco 701) sulla base delle esigenze del modello con macchine di alta precisione a controllo numerico o mediante una procedura di lappatura di tipo manuale eseguita, tuttavia preferibilmente, mediante utensili elettrici. In dettaglio, i detti utensili elettrici possono essere tecnicamente ed equivalentemente sostituiti da utensili di tipo ad aria compressa, che vantaggiosamente permettono di avere diverse finiture quali ad esempio una levigatura, satinatura, fiammatura, bocciardatura. Ancora, il materiale può essere non trattato, lasciando pertanto la sua superficie esterna allo stato naturale.

[0041] Ulteriori fasi di lavorazione dell’oggetto in pietra materiale composito così possono essere comprendenti uno studio complessivo del modello con varie strutture portanti per sostenere meccanicamente la resistenza del modello stesso ed avere quindi una fabbricazione ottimale. Tale studio complessivo è particolarmente utile per quegli oggetti che non sono destinati ad essere solamente dei soprammobili, ma sono adatti ad essere applicati su ulteriori oggetti o essere sollecitati mediante sollecitazioni meccaniche ripetute multiassiali e di elevata entità; inoltre può essere replicata la forma estetica della pietra anche sul lato rivestito in materiale composito. In tale caso, si procede dapprima con una scannerizzazione tridimensionale dell’oggetto e successivamente ad una modifica del modello con un software per la creazione della superficie posteriore che verrà poi applicata con il metodo precedentemente descritto.

[0042] I vantaggi dell’invenzione qui descritta sono i seguenti. In particolare, attraverso il metodo descritto nella presente descrizione, l’oggetto in pietra può essere realizzato senza alcuna modifica della struttura reticolare molecolare della pietra naturale, con un peso sensibilmente più ridotto già che le dimensioni degli spessori delle varie dei parenti possono essere ridotte rispetto al sistema convenzionale e, inoltre con degli oggetti in grado di resistere notevolmente a sollecitazioni di livello, è durata molto più elevata rispetto in passato. Secondo il metodo descritto nella presente invenzione, possono essere oggetti tridimensionali in pietra di forma specifica con notevole possibilità di applicazione rispetto a quanto avveniva in passato. Inoltre, la qualità del prodotto finito è sensibilmente più alta, in quanto molti oggetti di uso comune di spessore peso ridotto non sono realizzati in pietra naturale, ma in materia plastica che simula l’aspetto della pietra stessa.

[0043] Pertanto, con il metodo oggetto della presente invenzione possono essere realizzati oggetti sensibilmente più ecologici rispetto ai tradizionali oggetti in plastica. Inoltre, attraverso il metodo descritto nella presente invenzione possono essere creati molti oggetti dello stesso tipo praticamente identici l’uno all’altro, in questo modo, con il metodo descritto nella presente invenzione è garantita una riproducibilità pressoché identica degli oggetti che vengono definiti.

[0044] Inoltre, grazie all’utilizzo della tecnica dei materiali compositi flessibili nella realizzazione degli oggetti è anche possibile realizzare oggetti di design che abbiano una struttura portante in pietra in grado di resistere a sollecitazioni sensibilmente più alta rispetto al passato.

[0045] È infine chiaro che al metodo oggetto della presente invenzione possono essere applicate modifiche, aggiunte o varianti ovvie per un tecnico del ramo, senza per questo fuoriuscire dall’ambito di tutela fornito dalle rivendicazioni annesse.

Claims (8)

1. Metodo di realizzazione di un oggetto in pietra e materiale composito mediante l’applicazione di strati del detto materiale composito, il detto metodo essendo caratterizzato da una prima fase (100) di definizione di un modello fisico, da una seconda e successiva fase di valutazione di un pezzo di pietra naturale, una fase di lavorazione mediante fresatura (104) di un pezzo di pietra naturale, preventivamente selezionato al fine di ridurne le dimensioni e la forma a quella indicata nel detto modello fisico, ed almeno una successiva fase di applicazione di almeno uno strato di materiale composito su di una superficie del detto pezzo di pietra naturale fresato e non lucidato mediante incollatura.

2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i detti strati di materiale composito sono una pluralità di strati con fibre orientate con una direzione delle fibre distinta l’uno dall’altro.

3. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il detto almeno uno strato di materiale composito comprende strati di materiale differenti tra loro, materiali flessibil che comprendono carbonio e/o materiale aramidico.

4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, nelle fasi di applicazione del detto almeno uno strato di materiale composito (105) alla detta pietra naturale, a seguito della detta incollatura in modo da ottenere un assieme realizzato da una pluralità di strati di materiale composito sovrapposti alla superficie del detto pezzo di pietra naturale lavorata, che è posto all’interno di un sacco sottovuoto (508), seguita da una passo di attesa (509) per un tempo necessario alla asciugatura dei vari strati di colla interposti tra gli strati di materiale composito e il pezzo di pietra naturale.

5. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che il detto passo di incollatura è eseguito mediante l’applicazione di una colla epossidica bicomponente, la cui fluidità è preventivamente selezionata almeno in accordo alle caratteristiche di porosità del detto pezzo di pietra naturale, venendo incrementata con il ridursi della porosità del pezzo di pietra.

6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che a seguito della detta fase di lavorazione del detto pezzo di pietra (104) mediante fresatura, a seguito dell’avvenuta incollatura del detto almeno uno strato di materiale composito su detta almeno una superficie del detto pezzo di pietra, avviene un’ulteriore fase di lavorazione mediante fresatura (601) del detto pezzo di pietra naturale per una riduzione del suo complessivo spessore.

7. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che le dette fasi di fresatura avvengono per mezzo di un passo di posizionamento del detto pezzo di pietra naturale su di una macchina a controllo numerico e la detta fase di fresatura avviene automaticamente, in accordo all’esecuzione di un programma software per elaboratore elettronico operante l’azionamento di uno o più utensili di fresatura in accordo ad un modello software tridimensionale dell’oggetto da creare.

8. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che a seguito di una delle fasi di fresatura, preventivamente all’applicazione mediante incollaggio del detto materiale composito, è presente un passo di verifica di caratteristiche superficiali del detto pezzo di pietra naturale (404).