ES2289618T3 - Procedimiento para la fabricacion de grandes piezas a base de segmentos parciales y para ensamblar estos segmentos parciales. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la fijación y la construcción de piezas (2, 3) con un material de resina, que se pueden construir en una instalación de estereolitografía con un procedimiento "Rapid Prototyping" por separado y por capas en pasos sucesivos a partir de un cuerpo de resina, caracterizado porque la pieza (1) puede ser construida en dos segmentos (2, 3) de pieza separados con infraestructura (4) perdida, adoptando una posición real de montaje en el espacio, y porque las los piezas (2, 3) se pueden ensamblar sobre apoyos (6) individuales construidos por separado, de tal modo, que las piezas 2, 3 adopten un posicionado definido, como sobre la infraestructura perdida, siendo generados los apoyos (6) individuales en un formato de datos y pudiendo ser construidos con las dos piezas (2, 3) con un proceso de construcción "Rapid Prototyping", poseyendo superficies (6c) de asiento frontales de los apoyos (6) individuales en puntos de apoyo elegidos de la forma geométrica de las piezas (2, 3) a colocarsobre ellos y siendo posicionados los apoyos (6) individuales de manera definida, de acuerdo con los puntos de apoyo elegidos, sobre la plataforma (10) de base enchufándolos por medio de espigas.

Description

Procedimiento para la fabricación de grandes piezas a base de segmentos parciales y para ensamblar estos segmentos parciales.

El invento se refiere a un procedimiento según el preámbulo de la reivindicación 1 para la fijación y la fabricación de piezas, en especial piezas para vehículos.

A través del documento DE 299 07 262 U1 se conoce un dispositivo para la fabricación de una pieza tridimensional por medio de un procedimiento "Rapid Prototyping", en el que el material de la pieza es consolidado por capas con un rayo laser. Además, a través del documento DE 195 07 881 A1 se conoce un procedimiento de estereolitografía en el que los apoyos para una pieza son construidos por capas, por ejemplo, debido a que rayos laser gobernados con datos de computadora curan un polímero en su superficie de acuerdo con un esquema determinado. A través del documento DE 195 45 167 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de pieza en el que, por medio de un bloque de datos de la pieza, se fabrica por medio de un procedimiento de estereosinterización un modelo de poliestireno de la pieza y con la estereosinterización se fabrican varias piezas parciales, que, después de su inmersión en cera, se ensamblan para formar la pieza completa. Además, a través del documento US 2002/0125613 A1 se conoce, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, un procedimiento para la fabricación de al menos dos piezas, que pueden ser unidas entre sí y que se fabrican con el procedimiento "Rapid Prototyping" y se obtienen directamente a partir de un modelo virtual creado con la ayuda de un programa.

El objeto del invento es crear un procedimiento con el que se puedan fabricar varios segmentos independientes de piezas, que se puedan ensamblar de manera sencilla en la posición correcta para formar una sola pieza.

Este problema se soluciona según el invento con las características de la reivindicación 1. Otras características ventajosas están contenidas en las reivindicaciones subordinadas.

Debido a las dimensiones limitadas de las plataformas de construcción de una instalación de estereolitografía es necesario, que las piezas grandes se fabriquen a partir de segmentos parciales. El inconveniente es que estos segmentos parciales tienen que ser ensamblados después del proceso de construcción propiamente dicho de una manera costosa, pudiendo surgir faltas de precisión, que merman considerablemente la calidad de la pieza. Con el procedimiento según el invento es posible de una manera sencilla fijar los segmentos individuales de la pieza de manera ajustada, con lo que los diferentes segmentos pueden ser ensamblados exactamente, permitiendo este procedimiento también un control de la exactitud de las piezas.

Con ello se pueden fabricar, por un lado, piezas obtenidas en una instalación de estereolitografía con el procedimiento "Rapid Prototyping" con un sistema de apoyo, respectivamente una infraestructura perdida y, por otro, se pueden fabricar al mismo tiempo apoyos individuales para el alojamiento de la pieza totalmente ensamblada en la posición de montaje real. Para lograr esto se prevé según el invento en especial, que las piezas puedan ser fabricada en dos segmentos de pieza separados con la infraestructura de apoyo perdida en la posición real de montaje en el espacio y que las dos piezas independientes se puedan ensamblar sobre apoyos individuales construidos por separado, de tal modo, que las piezas puedan adoptar una posición definitiva, como en la infraestructura de apoyo perdida.

Los diferentes pasos del procedimiento según el invento son los siguientes. En un primer paso del procedimiento se fabrica, antes de la construcción de las dos piezas, la infraestructura de apoyo como elemento de apoyo a modo de rejilla debajo de las dos piezas, en la que se sujetan las dos piezas por separado, sustentadas en toda la superficie en la posición real de montaje en el espacio. Al mismo tiempo que se construye la infraestructura de apoyo así como las dos piezas separadas, se fabrican en un paso separado del procedimiento los apoyos individuales para el alojamiento de las dos piezas en la posición real de montaje. En un paso adicional del procedimiento se separa manualmente la infraestructura de apoyo de las piezas y los apoyos individuales se disponen después en la posición real de montaje -que reproduce la infraestructura de apoyo- sobre una plataforma de base y en un paso siguiente del procedimiento se colocan después manualmente las dos piezas fabricadas por separado sobre los apoyos individuales dispuestos sobre la plataforma de base, que reproducen la posición de montaje, y se ensamblan manualmente y se unen entre sí para unir las piezas y formar una pieza única.

Con ello se consigue, según el invento, de manera ventajosa, que las piezas, que poseen una longitud relativamente grande, puedan ser construidas, adoptando la posición de montaje real, sobre la infraestructura de apoyo perdida con el procedimiento "Rapid Prototyping". Se pierde la infraestructura de apoyo, ya que esta es separada manualmente de las piezas y porque las piezas son colocadas sobre los apoyos individuales.

Estos apoyos individuales son generados en un formato de datos y se fabrican con el proceso de construcción "Rapid Prototyping" junto con las dos piezas, poseyendo las superficies de asiento de los apoyos individuales en puntos de apoyo seleccionados la forma geométrica de las piezas a colocar sobre ellos. Los apoyos individuales también se pueden posicionar sobre la plataforma de base enchufándolos por medio de espigas de manera definida de acuerdo con los puntos de apoyo seleccionados.

Estos apoyos individuales se crean según el invento de acuerdo con la superficie de apoyo correspondiente, respectivamente el punto de apoyo correspondiente en la pieza, de manera, que la pieza quede dispuesta y pueda ser ensamblada en la misma posición que sobre la infraestructura de apoyo, evitando un ensamblaje no correcto.

De acuerdo con el invento, el procedimiento se realiza en varios pasos sucesivos, teniendo lugar en un primer paso la construcción del cuerpo básico de los apoyos individuales y de la plataforma de base con un programa CAD y en un paso adicional se procede después al posicionado virtual de los diferentes componentes y a este paso sigue otro paso para la construcción de los apoyos individuales por sustracción. En los demás pasos se construyen después las piezas en un programa y a continuación se construyen estas piezas con la infraestructura de apoyo mecánicamente con un programa, al que sigue un paso adicional del posicionado manual de los apoyos individuales sobre la plataforma de base, teniendo lugar después la fijación y el ensamblaje manuales de las piezas para formar una sola pieza.

En el dibujo se representa un ejemplo de ejecución del invento, que se describirá con detalle en lo que sigue. En el dibujo muestran:

La figura 1, una representación en perspectiva de dos piezas ensambladas sobre apoyos individuales sobre una plataforma de base.

La figura 2, un diagrama con la secuencia de los diferentes pasos del procedimiento.

La figura 3, una representación en perspectiva de una piezas construida con el procedimiento "Rapid Prototyping" en una instalación de estereolitografía con infraestructura de apoyo perdida así como apoyos individuales.

La figura 4, una pieza dispuesta sobre apoyos individuales.

La figura 5, una vista de una plataforma de base con apoyos individuales posicionados de manera definida.

La figura 6, una representación secuencial de la sustracción de apoyos individuales generados en un formato de datos.

Para que, a pesar de las dimensiones limitadas de una plataforma de construcción se puedan fabricar también en una instalación de estereolitografía piezas grandes, es necesario con frecuencia, que las piezas grandes se descompongan y fabriquen en segmentos parciales. Como se representa con detalle en la figura 1, la pieza 1 representada a título de ejemplo se compone de dos segmentos 2 y 3 de pieza, que se ensamblan y dan lugar después a la pieza 1. También es posible fabricar más de dos segmentos parciales.

Como se representa con detalle en la figura 3, las dos piezas 2 y 3 se fabrican separadas entre sí con el sistema de apoyo a modo de rejilla, llamado infraestructura 4 de apoyo, sobre la plataforma 5 de construcción con el procedimiento "Rapid Prototyping". La infraestructura 4 de apoyo representa la posición real de montaje en el espacio de las piezas 2, 3 en el vehículo. Con el mismo procedimiento se construyen al mismo tiempo apoyos 6 individuales, como los que se representan en la figura 3.

Estos apoyos 6 individuales son generados, como se representa en la figura 6, por medio de un programa CAD y por sustracción. Esto significa, que en un cuerpo de apoyo principal, formado por una pieza 6a y 6b superior e inferior, se borra la pieza 6a superior y la pieza 6b inferior restante se provee de una superficie 6c de apoyo frontal, que equivale, desde el punto de vista geométrico, a una superficie de apoyo definida en la pieza 2, 3.

Cuando las piezas 2, 3 con la infraestructura 4 de apoyo y los apoyos 6 individuales hayan sido terminadas, se separa manualmente la infraestructura 4 de apoyo de las piezas 2 y 3. Después se disponen, respectivamente enchufan los apoyos 6 individuales sobre una plataforma 10 de base de acuerdo con los puntos de apoyo definidos en la pieza 2 y 3, para lo que se prevén taladros en la placa 10 de base en los que se introducen los apoyos 6 individuales provistos de espigas, con preferencia con al menos cuatro espigas en cada apoyo 6 individuales.

A continuación se colocan sobre los apoyos 6 individuales las dos piezas 2, 3, adoptando los apoyos 6 individuales una posición como la de la infraestructura 4 de apoyo, que recoge las piezas 2, 3 en toda su superficie, sólo que los apoyos 6 individuales sustentan ahora parcialmente las piezas 2, 3. Las piezas 2, 3 son unidas entre sí, después del ensamblaje, por ejemplo a lo largo de la línea X-X, como muestra la figura 1 con detalle.

En el diagrama de la figura 2 se representan los diferentes pasos secuenciales del procedimiento.

En el primer paso I se realiza con un programa en la computadora la construcción de los cuerpos 6 principales de los apoyos individuales con la plataforma 10 de base. En el paso II siguiente tiene lugar el posicionado virtual de los diferentes componentes 2, 3 y 6, construyendo después en el paso III siguiente los apoyos 6 individuales. En los pasos IV y V siguientes se preparan y construyen después en un programa de computadora las piezas 2, 3, construyendo después mecánicamente las piezas 2, 3 con el elemento 4 de apoyo a modo de rejilla con el procedimiento "Rapid Prototyping". En el paso VII tiene lugar el posicionado manual de los apoyos 6 individuales sobre la plataforma 10 de base, como se representa por ejemplo en la figura 5. En el paso VIII tiene lugar después la fijación y el ensamblaje de las dos piezas 2 y 3 para formar la pieza 1. La fabricación de la plataforma 10 de base puede tener lugar antes del paso VII.

Con el sistema de fijación desarrollado es posible ensamblar con exactitud piezas "Rapid Prototyping" grandes. El procedimiento es rápido y barato. Los modelos construidos de los cuerpos principales de apoyo y de la plataforma de base pueden ser utilizados nuevamente en cada proceso. La plataforma de base construida también se puede utilizar de nuevo. Dado que se dispone de los cuerpos de apoyo generados en el formato de datos, se pueden construir estos al mismo tiempo en el correspondiente proceso de construcción "Rapid Prototyping". Además, el sistema puede ser utilizado también como sistema de control de la forma geométrica. Para ello es necesaria la existencia de datos CAD de la pieza a controlar.

Claims (3)

1. Procedimiento para la fijación y la construcción de piezas (2, 3) con un material de resina, que se pueden construir en una instalación de estereolitografía con un procedimiento "Rapid Prototyping" por separado y por capas en pasos sucesivos a partir de un cuerpo de resina, caracterizado porque la pieza (1) puede ser construida en dos segmentos (2, 3) de pieza separados con infraestructura (4) perdida, adoptando una posición real de montaje en el espacio, y porque las los piezas (2, 3) se pueden ensamblar sobre apoyos (6) individuales construidos por separado, de tal modo, que las piezas 2, 3 adopten un posicionado definido, como sobre la infraestructura perdida, siendo generados los apoyos (6) individuales en un formato de datos y pudiendo ser construidos con las dos piezas (2, 3) con un proceso de construcción "Rapid Prototyping", poseyendo superficies (6c) de asiento frontales de los apoyos (6) individuales en puntos de apoyo elegidos de la forma geométrica de las piezas (2, 3) a colocar sobre ellos y siendo posicionados los apoyos (6) individuales de manera definida, de acuerdo con los puntos de apoyo elegidos, sobre la plataforma (10) de base enchufándolos por medio de espigas.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en un primer paso del procedimiento se construye, antes de la construcción de las dos piezas (2, 3) y debajo de ellas, una infraestructura (4) como elemento de apoyo a modo de rejilla sobre el que las piezas (2, 3) se sujetan por separado y sustentadas en toda su superficie en la posición real de montaje en el espacio, porque al mismo tiempo, que se construye la infraestructura (4) de las dos piezas (2, 3), se construyen en un paso de procedimiento separado los apoyos (6) individuales para el alojamiento de las dos piezas (2, 3) en la posición real de montaje, porque en el paso siguiente se separa después manualmente la infraestructura (4) de las piezas (2, 3) y los apoyos (6) individuales se disponen, reproduciendo la infraestructura (4), sobre una plataforma (10) de base con un alojamiento para las piezas (2, 3) en la posición real de montaje, porque en un paso de procedimiento siguiente se disponen manualmente las piezas (2, 3) construidas por separado sobre los apoyos (6) dispuestos sobre la plataforma (10) de base, que reproducen la posición de montaje y porque para unir las piezas (2, 3) se ensamblan estas y se unen entre sí para formar una sola pieza (1).

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en un programa CAD se procede en el primer paso (I) del procedimiento a la construcción del cuerpo (6) de apoyo individual y de la plataforma (10) de base, porque en otro paso (II) se procede después al posicionado virtual de los diferentes componentes, porque en un paso (III) adicional sigue la construcción de los apoyos individuales por sustracción, porque en los pasos (IV, V) adicionales se generan después en un programa las piezas (2, 3), construyendo después mecánicamente las piezas (2, 3) con la infraestructura (4) de apoyo, porque a continuación de este paso tiene lugar en otro paso (VI) el posicionado manual de los apoyos (6) individuales sobre la plataforma (10) de base y porque en los pasos (VII y VIII) siguientes tienen lugar la fijación y el ensamblaje manuales de las dos piezas (2, 3) para formar la pieza (1) única.