ES2275498T3 - Creacion rapida de prototipos con texturas. - Google Patents
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Abstract
Método para producir copias de un prototipo (90) texturizado que comprende las etapas de: aplicar una capa (11) de revestimiento a un prototipo (12) para producir un prototipo texturizado; producir un molde del prototipo texturizado; y usar el molde para producir dichas copias; caracterizado porque la capa de revestimiento comprende una capa (33) de refuerzo desprendible que tiene material (32) en relieve unido al mismo como textura; y se despega la capa de refuerzo desprendible del prototipo para dejar el material en relieve unido al prototipo, produciendo así un prototipo texturizado.
Description
Creación rápida de prototipos con texturas.
Esta invención se refiere a la creación rápida
de prototipos con texturas, con referencia particular a la
producción en serie de copias de un prototipo texturizado.
Muchos artículos moldeados se fabrican con un
acabado superficial texturizado. Los ejemplos incluyen las partes
de embellecedores internos para automóviles, pomos y mangos para
utensilios de cocina, muebles de jardín, carcasas para equipo de
audio y vídeo, ordenadores y calculadoras, etcétera. Muchos de estos
elementos se fabrican a partir de moldes grandes y caros. En primer
lugar, se fabrican los moldes con una cavidad de moldeo lisa que
luego debe someterse a ataque químico para producir la textura. El
ataque químico se realiza aplicando una capa protectora y
sumergiendo el molde en la disolución ácida de ataque químico.
Una vez realizado el ataque químico, normalmente
será imposible, o como mucho sumamente impracticable, eliminar la
textura y aplicar una textura diferente. Por tanto, es vital para un
diseñador tener cierta idea de qué aspecto tendrá el producto,
texturizado. Para este fin, se proponen simulaciones por ordenador
en las que pueden obtenerse imágenes del elemento en una pantalla
usando técnicas de CAD y una textura superpuesta. Sin embargo, por
mucho que pueda elevarse el estado de excelencia de este tipo de
simulación, no puede facilitar al diseñador un componente realmente
tridimensional texturizado para incorporarlo a un montaje de
prototipo de, pongamos, un automóvil.
Además, es deseable que pueda realizarse un
número de copias de un prototipo, usando el prototipo rápido
original como un modelo formativo. Además, una vez que se produce
un prototipo que tiene una textura superficial que se considera
adecuada, es deseable que se produzcan copias en serie para fines de
producción.
Se conocen diversos métodos mediante los cuales
pueden producirse prototipos rápidos usando un software de diseño
asistido por ordenador (CAD, "Computer Aided Design") para
generar diseños de prototipo tridimensionales (3D). En
estereolitografía, se cura selectivamente un tanque que contiene un
polímero resinoso, sensible a UV mediante radiación UV procedente
de, por ejemplo, un láser. El láser sigue el perfil de datos de CAD
para curar selectivamente la resina, acumulando capas de sustrato
sólido. Este procedimiento se realiza mediante el "corte" en
sección transversal de los datos de CAD 3D para producir láminas de,
por ejemplo, un espesor de 0,1 mm. El tanque que contiene la resina
tiene una mesa que puede situarse por debajo de la superficie de la
resina en una cantidad igual al espesor de la lámina. El rayo láser
sigue una trayectoria a través de esta capa de resina para producir
una capa delgada de resina curada que es equivalente a la lámina de
CAD en sección transversal. La mesa se cubre entonces mediante una
cantidad igual al espesor de la lámina, y de nuevo se cura la capa
resultante de resina mediante el rayo láser de modo que se produzca
el equivalente físico de la siguiente lámina en el archivo CAD. El
proceso se repite hasta que se produce el objeto físico deseado.
Pueden añadirse estructuras de soporte a través del software: estas
estructuras son una parte del archivo de datos compuestos y se
hacen "crecer" con el modelo requerido. A su finalización, se
trata adicionalmente el modelo, se retira cualquier estructura de
soporte y se acaba el objeto, para producir una superficie lisa, a
mano. Es sumamente ventajoso que el objeto pueda producirse
directamente a partir de un diseño CAD en cuestión de días.
Otros métodos para la creación rápida de
prototipos son la fabricación laminada de objetos (LOM, "Laminated
Objective Manufacture") y sinterización selectiva por láser
(SLS, "Selective Laser Sintering"). LOM implica corte y
laminación controlados por ordenador de hojas delgadas de papel que
se ensamblan como capas para producir un modelo 3D. SLS implica la
sinterización directa de partículas poliméricas o de un material
compuesto metálico de manera estratificada para producir objetos
3D.
También pueden fabricarse prototipos mediante
colada directa de modelos de fibra de vidrio (GRP, "glass fibre
reinforced plastic", plástico reforzado con fibra de vidrio). Los
propios modelos se cuelan a partir de un objeto moldeado del
prototipo de arcilla original producido por el diseñador/estilista.
Las piezas coladas de GRP u otras piezas coladas resinosas pueden
extraerse de tales herramientas de molde de producción (no
texturizadas) así como de bloques de resina mecanizados
directamente. En este último caso, pueden usarse los datos CAD para
accionar una máquina fresadora controlada por ordenador (CNC,
"Computer Numerical Control", control numérico por ordenador)
que sigue automáticamente el contorno del modelo CAD, eliminando por
corte la silicona o resina epoxídica dura, son el caso de los
mandriles. Las herramientas de moldeo pueden usarse entonces para
producir múltiples copias del mandril (no texturizado).
Ninguno de estos métodos puede conferir
propiedades a un acabado superficial texturizado sobre el prototipo,
o sobre un patrón de herramienta de molde, conformador u otro
"modelo madre".
El documento
EP-A-0400672 describe un
procedimiento para moldear artículos en los que se incorpora un
holograma u otra microestructura en el molde. Esta incorporación de
un holograma u otra microestructura puede lograrse aplicando el
holograma u otra microestructura a un modelo del artículo, y
formando un molde alrededor del modelo.
El documento
FR-A-2631861 describe un
procedimiento para producir un molde en el que se aplica una textura
a un modelo, y se fabrica un molde del modelo texturizado a través
de una técnica de colada en múltiples fases.
La presente invención proporciona la creación
rápida de prototipos para artículos de superficie texturizada,
incluyendo artículos no moldeados, proporcionando una auténtica
apreciación previa tanto del aspecto como del tacto.
Además, la presente invención proporciona
métodos mediante los cuales pueden fabricarse copias de tales
prototipos rápidos texturizados.
La invención comprende un método para producir
copias de un prototipo texturizado que comprende las etapas de:
aplicar una capa de revestimiento a un prototipo
para producir un prototipo texturizado;
producir un molde del prototipo texturizado;
y
usar el molde para producir dichas copias;
caracterizado porque la capa de revestimiento
comprende una capa de refuerzo desprendible que tiene material en
relieve unido al mismo como textura; y se despega la capa de
refuerzo desprendible del prototipo para dejar el material en
relieve unido al prototipo, produciendo así un prototipo
texturizado.
De esta manera, es posible producir muchas
copias de un elemento texturizado muy rápidamente y a un coste muy
bajo. La calidad del acabado superficial texturizado es muy alta, y
pueden volverse económicamente viables incluso ciclos de producción
relativamente cortos de un elemento. Además, puede reducirse
enormemente el tiempo transcurrido desde la concepción de una idea
hasta la introducción real en el mercado.
Una ventaja de este enfoque es que el único
material que queda unido al prototipo es el material en relieve y,
por tanto, no se alteran las dimensiones del prototipo no
texturizado, subyacente. El material en relieve puede adherirse
preferentemente al prototipo para permitir despegar la capa de
refuerzo desprendible.
Sin embargo, la capa de revestimiento puede ser
soluble y disolverse tras adherirse el material en relieve al
prototipo. La capa de revestimiento puede ser soluble en una pintura
que se aplica tras la aplicación al prototipo; la capa de
revestimiento se absorbe entonces en la capa de pintura.
El revestimiento puede bruñirse sobre el
prototipo; esto puede realizarse antes y/o después de la retirada
de la capa de revestimiento, si se hace antes, el bruñido sirve para
el fin de mejorar la adhesión al prototipo y ayudar a alisar
cualquier imperfección en la aplicación. El bruñido puede realizarse
mediante un cepillo con alta densidad de cerdas, aunque pueden
encontrarse más apropiados para patrones específicos otras
herramientas de bruñido.
En cuanto a los patrones, la textura puede ser
una textura de patrón aleatorio, tal como los populares acabados de
imitación de madera y cuero. Un revestimiento texturizado adecuado
para tales acabados es una capa protectora de grabado de vidrio
disponible comercialmente, en la que se lleva a cabo un patrón de la
capa protectora sobre una hoja desprendible para la aplicación a
una superficie de vidrio que luego se trata con chorro de arena,
erosionándose la superficie de vidrio excepto debajo de la capa
protectora, que luego se retira. En la presente solicitud, el
material de la capa protectora se convierte en parte de la
superficie texturizada del prototipo texturizado previamente.
Sin embargo, el método de la invención es
particularmente ventajoso con patrones geométricos usados como
textura. Tales patrones pueden crearse fácilmente mediante una
disposición CAD que puede controlar una disposición de corte para
cortar el patrón en material de hoja, por ejemplo, hojas de plástico
vinílico. Tales hojas pueden presentarse (en diferente espesor)
sobre una capa de refuerzo desprendible a partir de la que pueden
separarse hojas cortadas, mediante unión diferencial, sobre una
hoja desprendible separada, habiendo entonces versiones
"positivas" y "negativas" del patrón. Entonces cualquier
hoja desprendible forma la capa de revestimiento del revestimiento
texturizado.
El revestimiento texturizado puede producirse
alternativamente mediante otros métodos. Los ejemplos incluyen el
curado selectivo de fotopolímeros; serigrafía sobre un sustrato;
métodos de impresión de termopolímeros; y las técnicas SLS y
LOM.
Aunque los diseñadores expertos pueden
visualizar el efecto global de un patrón aleatorio (cuero, imitación
de madera, etc.), es más difícil de imaginar la manera en que una
textura de patrón geométrico regular se asienta sobre una
superficie curva. De hecho, se han experimentado dificultades al
grabar moldes incluso moderadamente complicados con texturas de
patrón geométrico ya que normalmente ha de plegarse una hoja de
refuerzo que porta una capa protectora para que se ajuste al molde.
A menudo, no puede aplicarse una textura geométrica regular debido
a las dificultades para grabar el molde, explicando esto la
preponderancia de las texturas aleatorias, principalmente
cueros.
Sin embargo, para los fines de creación de
prototipos tal como se describen en el presente documento, el
revestimiento puede disponerse para poderse estirar para un ajuste
sin pliegues sobre el prototipo y se confiere la textura al
revestimiento (tal como mediante una disposición CAD) de forma
distorsionada para compensar el estiramiento del revestimiento para
ajustarse al prototipo.
Puede usarse un sistema CAD o similar para
producir una plantilla a partir de la que se produce el
revestimiento texturizado. El revestimiento texturizado puede
producirse en un procedimiento en el que:
se produce un diseño correspondiente a la
textura superficial del revestimiento texturizado en un sistema CAD
o similar; y
se corta dicho diseño de un material de hoja
bajo el control de un ordenador.
El uso de CAD permite que se produzcan
superficies texturizadas de manera muy conveniente y directa en un
tiempo muy corto. Además, existen posibilidades ilimitadas para el
diseño de las superficies texturizadas, y pueden realizarse muy
fácilmente correcciones a un diseño, es decir, es posible la
iteración. Por tanto, puede conseguirse la "adaptación" de un
diseño muy rápidamente. Además, incluso ciclos de producción cortos
de un diseño único, "no de serie" pueden volverse
económicamente viables.
El diseño correspondiente a la textura
superficial del revestimiento texturizado puede cortarse del
material de hoja y el diseño cortado puede transferirse desde una
capa de refuerzo desprendible del material de hoja a la capa de
revestimiento. Es posible utilizar técnicas CAD en la producción de
revestimientos texturizados junto con otras etapas de producción de
textura. Por ejemplo, es posible utilizar un sistema CAD para
producir un troquel o plantilla, que se utiliza para curar
selectivamente un fotopolímero. En este caso, el diseño cortado del
material de hoja puede ser un "negativo" de la textura
superficial real del revestimiento texturizado.
El propio prototipo puede o no estar moldeado.
Puede producirse un prototipo no moldeado mediante
estereolitografía, fabricación laminada de objetos o sinterización
selectiva por láser. También, es posible aplicar un revestimiento
texturizado a un prototipo no moldeado meramente para simular el
aspecto de una textura sobre el prototipo, y no moldear copias del
prototipo texturizado. Puede no ser deseable producir tales copias,
debido a que el aspecto del prototipo texturizado no se considera
aceptable. El fin de tal enfoque es visualizar el aspecto de una
textura dada sobre un prototipo, y es posible utilizar tantas
superficies texturizadas sobre tantos prototipos como se desee. Un
enfoque similar para ayudar en la visualización de artículos
moldeados, texturizados se describe en la publicación internacional
anterior del presente solicitante número WO 99/28113, cuyo contenido
se incorpora como referencia al presente documento.
El molde puede producirse de varias maneras, por
ejemplo, mediante colada, moldeo, electroconformación.
La etapa de producir un molde del prototipo
texturizado puede comprender la colada del prototipo texturizado en
un material de formación de molde, que puede ser caucho de
silicona.
La etapa de producir un molde del prototipo
texturizado puede comprender un procedimiento de moldeo por
embarrado ("slush moulding") en el que se electroconforma un
recubrimiento metálico sobre el prototipo texturizado o una réplica
del mismo. El metal puede ser níquel. También es posible utilizar
moldeo RIM ("Reaction Injection Moulding", moldeo por
inyección-reacción) (herramientas de resina
epoxídica), en el que se fabrica una pieza colada de resina de un
modelo madre texturizado.
La etapa de producir un molde del prototipo
texturizado puede comprender un procedimiento de moldeo en el que
se pulveriza metal sobre el prototipo texturizado o una réplica del
mismo para formar una cáscara metálica.
Ahora se describirán métodos para simular la
textura según la invención con referencia a los dibujos adjuntos,
en los que:
La figura 1 es una sección transversal
esquemática a través de un molde;
La figura 2 es una vista de un prototipo
fabricado usando el molde de la figura 1;
La figura 3 es una vista de frente de una capa
de revestimiento texturizada para aplicarse al prototipo de la
figura 2;
La figura 4 es una sección transversal a través
de la capa de aplicación de revestimiento texturizado de la figura
3, muy ampliada;
La figura 5 es una sección transversal a través
de parte de la superficie del prototipo de la figura 2, con el
revestimiento de las figuras 3 y 4 en su sitio, y que muestra
bruñido;
La figura 6 es una sección transversal como la
figura 5, que muestra cómo se despega una capa de revestimiento;
La figura 7 es una sección transversal como la
figura 5, que muestra el pintado sobre una capa de revestimiento
soluble;
La figura 8 es una vista de frente de una capa
de aplicación de revestimiento texturizado de un patrón de textura
geométrica;
La figura 9 muestra un prototipo
texturizado;
La figura 10 es un diagrama esquemático que
muestra las etapas en la producción de copias de un prototipo
texturizado; y
La figura 11 es un diagrama esquemático que
muestra a) la aplicación de un revestimiento texturizado a un
prototipo, b) la retirada de una capa de refuerzo desprendible, c)
material de relieve y película delgada sobre el prototipo, d)
tratamiento con chorro de arena de la película delgada, e) material
en relieve sobre el prototipo, f) pintado del material en relieve,
y g) el prototipo texturizado pintado.
Las figuras 1-9 ilustran métodos
para producir copias de un prototipo 90 texturizado que comprenden
las etapas de:
aplicar un revestimiento 11 texturizado a un
prototipo 12 para producir un prototipo 90 texturizado;
producir un molde del prototipo texturizado;
y
usar el molde para producir dichas copias.
El prototipo 12 puede moldearse usando un molde
13, tal como se muestra en la figura 1. El molde 13 comprende una
cavidad 13a de molde y un conformador 13b de acción conjunta. Cuando
se fabrica por primera vez, la cavidad de molde es de paredes
lisas. Por motivos estéticos, así como para ocultar imperfecciones
superficiales, o para proporcionar agarre (por ejemplo, estriado en
pomos, nervaduras en tapas de botes, etcétera) normalmente se
pretende que la superficie visible (en el producto acabado o
ensamblado del que el objeto moldeado es un componente) esté dotado
con una textura, que podría ser una textura aleatoria tal como la de
la imitación de madera o cuero, o una textura geométrica regular
tal como zonas cilíndricas, cuadradas, romboidales o de otra forma
elevadas (o indentadas) dispuestas en un patrón. Un ejemplo de un
prototipo moldeado es un objeto moldeado de fibra de vidrio tomado
de modelos del prototipo que se han construido de manera interna o
mediante un servicio que fabrica modelos o a partir de mandriles.
Pueden producirse copias de prototipos texturizados mediante colada
directa de un mandril texturizado en un material adecuado, tal como
caucho de silicona o resinas epoxídicas, para producir herramientas
de molde "texturizadas" a partir de las cuales pueden
fabricarse múltiples copias del prototipo texturizado. Las
herramientas de molde pueden ser duras o blandas, dependiendo del
material seleccionado. Alternativamente, pueden producirse
herramientas de molde mediante colada de un modelo "madre"
original no texturizado. Estas herramientas de molde se usan para
producir prototipos moldeados que luego se texturizan, y se
fabrican copias de estos prototipos texturizados usando los métodos
descritos anteriormente. De esta manera, pueden texturizarse de
manera diferente prototipos moldeados iguales con el fin de evaluar
el efecto de diferentes texturas sobre un objeto moldeado
prototipo.
Alternativamente, es posible que el prototipo no
se moldee. Podrían usarse técnicas tales como la estereolitografía,
LOM y SLS para producir el prototipo.
La textura se aplica a la superficie del molde
mediante ataque químico con ácido usando una capa protectora. Éste
es un procedimiento que normalmente no permite cambiar de idea, y
existe un fuerte deseo por parte de los diseñadores de poder
visualizar el producto acabado antes de que se haya llevado a cabo
final e irrevocablemente la etapa final necesaria para producir ese
producto, concretamente la aplicación de un acabado texturizado a
la pared del molde.
Para este fin, según la invención, se realiza
una textura preferida o una selección de texturas preferidas a
partir de una biblioteca o se diseña desde cero usando, por ejemplo,
un sistema CAD. Se fabrica un objeto 12 moldeado a partir del molde
13 texturizado previamente, o tantos objetos moldeados como texturas
haya que evaluar.
Las figuras 3 y 4 ilustran un producto
disponible comercialmente que es adecuado para su uso en el método.
Este producto se conoce como capa protectora para grabado de vidrio
y se usa en el grabado de vidrio mediante tratamiento con chorro de
arena. Comprende una capa 31 de refuerzo protectora que cubre un
patrón 32 sobre una película 33. El patrón 32 se adhiere de manera
desprendible a la capa 31 de refuerzo. Se describirá ahora el uso
normal de la capa protectora (en el grabado de vidrio). Cuando se
quita la capa 31 de refuerzo, se aplica el patrón 32 a una
superficie de vidrio, en su uso regular, que se ha pulverizado en
primer lugar con un adhesivo si es necesario, para adherirse al
vidrio mientras se despega la película 33. El material 32 de patrón
protege el vidrio subyacente de la erosión por las partículas de
arena y luego se elimina por lavado. El material 32 de patrón es
normalmente un fotopolímero curado.
Usando este producto en la presente invención,
se retira la capa 31 de refuerzo y se aplica el material 32 de
patrón (que está unido a la película 33) a la superficie del
prototipo 12, pulverizando si es necesario el prototipo 12 o el
material de patrón con un adhesivo adecuado. La película 33 y el
material de patrón pueden presionarse ahora de manera segura sobre
el prototipo 12, tal como mediante bruñido; un cepillo 51 con alta
densidad de cerdas es una herramienta de bruñido eficaz.
Además, ahora, se despega la película 33 (que
constituye una capa de refuerzo desprendible del revestimiento),
tal como se observa en la figura 6, para lo que debe estar menos
adherida al material 32 de patrón de lo que lo está este último al
prototipo 12, o, si el material de la película es soluble en una
pintura adecuada, ahora se pulveriza tal pintura sobre la película
33 (figura 7) que disuelve la película dejando los contornos del
material 32 de patrón cubiertos con una capa de pintura uniforme
como una textura aparentemente integral para el prototipo 12.
Es deseable, en cualquier caso, pintar la
superficie ahora texturizada incluso si se retira la película 33;
es una textura que se desea simular, y una superficie coloreada
uniformemente es apropiada.
Es posible utilizar capas protectoras compuestas
por otros materiales.
Siendo la capa protectora para grabado de vidrio
un producto comercial para un fin completamente diferente, no puede
esperarse que esté disponible una gama completa de texturas
apropiadas para circunstancias completamente diferentes, ni que tal
producto pudiera estar disponible en diseños a la medida,
especialmente considerando que, tal como se usa en el método
enseñado en el presente documento, no es un consumible de
producción, meramente un complemento al diseño. Sin embargo, puede
producirse fácilmente una amplia variedad, de hecho prácticamente
ilimitada de diseños usando un sistema CAD, especialmente para
patrones con textura geométrica. Básicamente, se usa un diseño
producido mediante CAD para cortar un diseño de un material de hoja,
tal como una hoja de plástico vinílico que puede suministrarse en
forma de rollo en una variedad de espesores, seleccionándose un
espesor según la profundidad del relieve requerida en la superficie
texturizada acabada. El vinilo se corta para dar el patrón
requerido mientras está sobre una capa de refuerzo desprendible y
puede separarse mediante la aplicación de otra capa desprendible o
simplemente despegando de la capa de refuerzo una matriz de la que
se han cortado "islas", dejando patrones "positivos" y
"negativos". Esta técnica es muy útil para producir
logotipos.
Un problema de los patrones geométricos es que,
en un molde que tiene una curvatura en dos direcciones, es
imposible ajustar un patrón sin cortar dardos en la capa protectora,
y lo mismo será cierto para la simulación según la invención.
Sin embargo, usando técnicas CAD, será posible
producir un patrón distorsionado, tal como el que se observa en la
figura 8, que puede basarse en una película orientable biaxialmente
y estirada de manera apropiada para ajustarse al objeto moldeado
(cuando se simula) o al molde (cuando se ataca químicamente el
molde) para compensar las curvaturas y producir un patrón de
textura bien orientada, regular.
La figura 11 muestra una variación adicional en
la que se une el material 110 en relieve a una capa 112 de refuerzo
desprendible a través de una fina película 114 "delgada". El
material 110 en relieve se aplica a un prototipo 116 (figura 11a) y
se despega la capa 112 de refuerzo desprendible (figura 11b) para
dejar el material 110 en relieve sobre el prototipo 116 con la
película 114 delgada todavía en su sitio (figura 11c). A
continuación, se retira la película 114 delgada mediante una técnica
de abrasión, erosión o ataque químico tal como el tratamiento con
chorro de arena (figura 11d) para producir un prototipo 116 que
tiene el material 110 en relieve sólo sobre el mismo (figura 11e).
El tratamiento con chorro de arena también tiene el efecto de
anclar firmemente el material 110 en relieve sobre el prototipo 116.
Finalmente, el prototipo 116/material 110 en relieve se pinta
(figura 11f) para producir un prototipo 118 texturizado que tiene
una capa 120 de pintura en el que la textura tiene un aspecto suave
agradable estéticamente a la vista (figura 11g). Será evidente a
partir de lo anterior que el material en relieve puede, en el
contexto de la invención, considerarse unido a la capa de refuerzo
desprendible incluso si la unión es indirecta, a través, por
ejemplo, de la película delgada.
Hay otras formas en las que puede producirse el
revestimiento texturizado, en particular el material en relieve. Es
posible curar selectivamente un fotopolímero (normalmente mediante
radiación UV) mediante varios métodos. Por ejemplo, puede usarse
una máscara de plantilla madre o puede manejarse una fuente luminosa
tal como un láser con respecto al fotopolímero, de modo que se
consiga un curado selectivo espacialmente. Tal procedimiento se
realizaría bajo el control de un ordenador. Puede ser posible usar
la estereolitrografía para curar hojas de fotopolímero, o usar
sistemas tales como SLS y modelado por deposición de material
fundido (FMD, "Fused Deposition Modelling"). Otro enfoque es
la deposición selectiva, por ejemplo de un metal, sobre un material
de soporte. Todavía otro enfoque es producir textura sobre una
película de soporte a través de procesos de impresión de
termopolímeros.
Aún otro enfoque es llenar una plantilla u hoja
grabada selectivamente con un material relativamente flexible tal
como una resina o una cera, y transferir el material a una película
de soporte. La hoja grabada selectivamente corresponde a un
"negativo" de la textura deseada, y así el material usado para
llenar la hoja corresponde a un "positivo" de la textura
deseada. Otras alternativas son serigrafiar un relieve texturizado
sobre un sustrato, y emplear técnicas de corte mediante las cuales
se corta un material y se transfiere a un soporte. Podría usarse
LOM en este contexto. También podrían usarse las técnicas de corte
CAD descritas en el presente documento para producir plantillas
madre de película para su uso en la producción de un relieve
texturizado en varios de los métodos descritos anteriormente.
El resultado de lo anterior es un prototipo 90
texturizado. Entonces, se produce un molde del prototipo 90
texturizado, por ejemplo mediante colada del prototipo 90
texturizado en un material de formación de molde adecuado, tal como
caucho de silicona, resina epoxídica, metal pulverizado, zinc, acero
para herramientas de colada a la cera perdida P20, materiales
cerámicos y yeso. Podrían emplearse otros procedimientos rápidos de
mecanizado que utilizan polvos metálicos mezclados con un polímero
para producir herramienta de molde de aleación metálica. De esta
manera, pueden fabricarse copias del prototipo 90 texturizado. Un
material preferido para estas copias es el poliuretano, aunque la
invención no se limita a este respecto.
La figura 10 muestra, de manera esquemática, las
etapas de procedimiento en otra realización de la presente
invención. Se produce un prototipo usando la fase 100 de
estereolitografía. A continuación, se produce un prototipo
texturizado en una etapa 102 de texturización tal como las descritas
en el presente documento. El prototipo texturizado se somete
entonces a una etapa 104 de replicación en la que se cuela el
prototipo texturizado en un material de formación de molde, tal
como caucho de silicona, y se usa la pieza colada para producir un
conformador usando un material de conformador adecuado, tal como
poliuretano. El conformador es una réplica del prototipo
texturizado. A continuación, se realiza una etapa 106 de moldeo por
embarrado para producir una herramienta de molde. En el moldeo por
embarrado, se electroconforma una cáscara metálica sobre un
conformador, que en este caso es el conformador de poliuretano pero
podría ser más ventajosamente una resina epoxídica (que puede
dotarse con un aditivo conductor tal como carbono para conferir
conductividad). El procedimiento de electroconformación produce una
fina cubierta de níquel sobre el conformador, y así este fino
recubrimiento de níquel contiene los detalles de la textura del
prototipo texturizado original, pero a la inversa. Se produce una
herramienta de molde adecuada para el moldeo por inyección añadiendo
materiales de sostenimiento a la parte posterior de la cáscara de
níquel. Tal herramienta de molde puede usarse en una etapa 108 de
moldeo para producir decenas de miles de objetos moldeados de tacto
suave.
Otro método para producir múltiples componentes
moldeados implica producir un conformador de la manera descrita con
referencia a la figura 10, y luego producir herramientas de molde
duras o blandas a partir del formador mediante técnicas de moldeo
de metal pulverizado, material cerámico, yeso, barbotina cerámica u
pieza colada en arena (para producir herramientas de aluminio
coladas). El procedimiento con metal pulverizado implica pulverizar
un plasma metálico sobre la superficie del conformador. El metal se
endurece al contacto con la superficie, y se deposita en capas para
producir un sustrato muy estable que conserva los detalles de la
textura. La cáscara metálica pulverizada se refuerza entonces con
resina para producir una cavidad de herramienta de moldeo. El lado
central de la herramienta se fabrica mediante el procesamiento
adicional del molde, de modo que puede producirse de manera rápida
y barata una herramienta metálica resultante para el moldeo por
inyección. Ejemplos no limitantes de metales adecuados incluyen
níquel, cobre y aluminio. También es posible aplicar los métodos de
producción de herramientas de molde descritos anteriormente al
propio prototipo texturizado, en lugar de a un conformador
producido a partir del prototipo texturizado.
Una importante aplicación de la presente
invención es la industria del automóvil. La textura es un aspecto
importante de numerosos componentes del automóvil, tales como las
partes de embellecedores internos y volantes. A menudo, por motivos
estéticos, es importante que la textura de artículos adyacentes esté
perfectamente alineada. La producción de prototipos rápidos y la
capacidad para producir copias precisas del mismo es, por tanto, de
gran importancia.
Otra área de aplicación de gran importancia es
el mecanizado rápido, en particular el mecanizado y moldeo de bajo
volumen. La presente invención proporciona una manera flexible,
rentable y conveniente en la que puede ponerse en práctica
rápidamente un diseño de concepto para proporcionar herramientas
texturizadas de diferente manera.
A continuación, se describen áreas de aplicación
adicionales y técnicas de moldeo adecuadas. La invención puede
usarse en la fabricación de diversos productos vinílicos y esteras
de goma. Pueden producirse convenientemente diversos componentes de
poliuretano mediante mecanizado suave. El moldeo por inyección puede
realizarse, por ejemplo es posible el moldeo por inyección de
volumen medio a partir de prototipos de estereolitografía. Es
posible el moldeo rotacional, por ejemplo usando sistemas de
aluminio. Es posible el "mecanizado de resina epoxídica", en
el que se usan moldes poliméricos de resina para colada para la
producción en serie, por ejemplo en una técnica de "herramienta
RIM". Es posible colar en vinilo (planchas de relleno de TPO
("thermoplastic olefin", olefina termoplástica)). Es posible
el cromado directo sobre el prototipo texturizado, como lo son el
uso de técnicas de mecanizado con metal pulverizado. Además, es
posible producir moldes de yeso cerámicos mediante colada alrededor
del prototipo texturizado.
Claims (21)
1. Método para producir copias de un prototipo
(90) texturizado que comprende las etapas de:
aplicar una capa (11) de revestimiento a un
prototipo (12) para producir un prototipo texturizado;
producir un molde del prototipo texturizado;
y
usar el molde para producir dichas copias;
caracterizado porque la capa de
revestimiento comprende una capa (33) de refuerzo desprendible que
tiene material (32) en relieve unido al mismo como textura; y se
despega la capa de refuerzo desprendible del prototipo para dejar
el material en relieve unido al prototipo, produciendo así un
prototipo texturizado.
2. Método según la reivindicación 1, en el que
el material en relieve se adhiere preferentemente al prototipo para
permitir que se despegue la capa de refuerzo desprendible.
3. Método según la reivindicación o la
reivindicación 2, en el que la capa de revestimiento se bruñe sobre
el prototipo.
4. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la textura es una textura de
patrón aleatorio.
5. Método según la reivindicación 4, en el que
la textura es una textura de cuero.
6. Método según la reivindicación 4, en el que
la textura es una textura de imitación de madera.
7. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 4 a 6, en el que la capa de revestimiento es una
capa protectora para grabado de vidrio.
8. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, en el que la textura es una textura de
patrón geométrico.
9. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que se usa un sistema CAD o similar para producir
una plantilla a partir de la cual se produce la capa de
revestimiento.
10. Método según la reivindicación 9, en el que
se produce la capa de revestimiento en un procedimiento en el
que:
se produce un diseño correspondiente a la
textura superficial de la capa de revestimiento en un sistema CAD o
similar; y
se corta dicho diseño de un material de hoja
bajo el control de un ordenador.
11. Método según la reivindicación 10, en el que
el diseño correspondiente a la textura superficial de la capa de
revestimiento se corta del material de hoja, y el diseño cortado se
transfiere desde una capa de refuerzo desprendible del material de
hoja hasta la capa de revestimiento.
12. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 11, en el que la capa de revestimiento puede
estirarse para ajustarse sin pliegues sobre el prototipo y se
confiere la textura a la capa de revestimiento de forma
distorsionada para compensar el estiramiento del revestimiento para
ajustarse al prototipo.
13. Método según reivindicación anterior, en el
que el prototipo no se moldea.
14. Método según la reivindicación 13, en el que
se produce el prototipo mediante estereolitografía.
15. Método según la reivindicación 13, en el que
se produce el prototipo mediante fabricación laminada de objetos o
sinterización selectiva por láser.
16. Método según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 12, en el que se moldea el prototipo.
17. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa de producir un molde del prototipo
texturizado comprende colar el prototipo texturizado en un material
de formación de molde.
18. Método según la reivindicación 17, en el que
el material de formación de molde es caucho de silicona.
19. Método según cualquier reivindicación
anterior, en el que la etapa de producir un molde del prototipo
texturizado comprende un procedimiento de moldeo por embarrado en el
que se electroconforma un recubrimiento metálico sobre el prototipo
texturizado o una réplica del mismo.
20. Método según la reivindicación 19, en el que
el metal es níquel.
21. Método según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 18, en el que la etapa de producir un molde del
prototipo texturizado comprende un procedimiento de moldeo en el
que se pulveriza metal sobre el prototipo texturizado o una réplica
del mismo para formar una cáscara metálica.
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