ES2326185T3 - Elemento de construccion, particularmente para el revestimiento de pared y metodos para su produccion. - Google Patents

Elemento de construccion, particularmente para el revestimiento de pared y metodos para su produccion. Download PDF

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Abstract

Elemento de construcción (100), particularmente para la construcción ligera, con - una extensión plana y - una pluralidad de elementos de forma hueca (11, 11A) dispuestos de forma adyacente entre sí, que se extienden transversalmente con respecto a la extensión plana del elemento de construcción, en el que - los elementos de forma hueca (11, 11A) presentan respectivamente una pared lateral periférica (12) y los elementos de forma hueca adyacentes entre sí están unidos entre sí por sus paredes laterales, en el que - se proporcionan dos piezas preformadas de separación (15, 16), que se extienden paralelamente con respecto a la extensión plana del elemento de construcción y forman disposiciones de los elementos de forma hueca (11, 11A), donde cada una de las piezas preformadas de separación (15, 16) presenta una capa base (13, 14), sobre la que se disponen con separaciones mutuas los elementos de forma hueca (11, 11A) pertenecientes a la pieza preformada de separación (15, 16) y - las piezas preformadas de separación (15, 16) se disponen con orientación opuesta entre sí, de manera que los elementos de forma hueca (11, 11A) de la primera pieza preformada de separación (15) sobresalen en las separaciones entre los elementos de forma hueca (11, 11A) de la segunda pieza preformada de separación (15) y los elementos de forma hueca (11, 11A) que se ponen en contacto entre sí en sus paredes laterales pertenecen respectivamente a una de las otras dos piezas preformadas de separación (15, 16), caracterizado por que - las piezas preformadas de separación (15, 16) encajadas entre sí están formadas de manera complementaria entre sí.

Description

Elemento de construcción, particularmente para el revestimiento de pared y métodos para su producción.
La invención se refiere a un elemento de construcción, particularmente con propósitos de revestimiento o construcción, con las características del preámbulo de la reivindicación 1. Por lo demás, la invención se refiere a un método para la producción de un elemento de construcción de este tipo y su uso. La invención se refiere también a una herramienta para la producción del elemento de construcción.
El uso de componentes estratificados (componentes sándwich), por ejemplo, como elementos de revestimiento y estructurales, se conoce en la construcción ligera. Un componente estratificado, por ejemplo, para una carrocería autoportante, comprende una estructura apilada de dos capas de cubrición, entre las que se dispone un material central (una capa central). Estas capas están configuradas de tal modo, que el componente posee una masa lo más reducida posible y, aún así, la mayor capacidad de carga posible. Por tanto, para las capas de cubrición se selecciona un material con un módulo de elasticidad elevado como, por ejemplo, plástico reforzado con fibra, mientras que para la capa central se usa un material, en un caso dado, menos rígido, aunque tan ligero como sea posible. Hasta ahora, en la práctica, la capa central se ha producido frecuentemente a partir de materiales de espuma o materiales de panal. Los materiales de panal convencionales consisten típicamente en celdas, cuyas paredes laterales forman el panal característico con una base hexagonal (denominado panal de abejas).
Los materiales de espuma con su rigidez reducida, la densidad relativamente alta y su alta inflamabilidad presentan una serie de desventajas. A diferencia de esto, los materiales de panal poseen una mejor relación de rigidez a masa y una menor inflamabilidad. Aún así, los materiales de panal convencionales están sujetos a restricciones en el uso en la construcción ligera debido a las siguientes desventajas.
Una primera desventaja se produce por los métodos complejos para la producción de las celdas del material de panal. A modo de ejemplo, un método convencional consiste en que en primer lugar se adhieren entre sí capas de papel mediante bandas de papel, después se separan y finalmente se impregnan y endurecen con una resina fenólica. Los discos recortados de estos panales de papel se pueden usar después como capas centrales para la construcción ligera. Para la obtención de capas centrales uniformes, estables, se tienen que realizar con gran precisión todas las fases de este método. Esto requiere máquinas de precisión complejas y caras. En otras técnicas convencionales (véase, por ejemplo, el documento WO 00/58080 y el documento WO 00/32382), las celdas se forman por una deformación de denominados panales plegados. Estos métodos también son desventajosos debido a los elevados requisitos de precisión y los costes de producción que conllevan los mismos.
Una desventaja adicional de materiales de panal convencionales consiste en la anisotropía de las propiedades de estabilidad. Ya que las celdas se forman mediante una adhesión de tiras plegadas de papel, cada celda presenta en determinadas direcciones paredes laterales con un estrato doble de papel y en otras direcciones, paredes laterales con un único estrato de papel, por lo que se influye en la rigidez del material de panal de forma diferente en direcciones diferentes.
Finalmente, los materiales de panal convencionales poseen la desventaja de una libertad de diseño reducida en la adaptación para un uso concreto. A modo de ejemplo, una capa central de panal de abejas no se puede reforzar sin más localmente en posiciones determinadas. Hasta ahora, un refuerzo solamente se ha conseguido con materiales de relleno central, que, sin embargo, conducen a problemas de peso. Además, las estructuras de sándwich curvadas mediante el uso del panal de abejas como material central solamente se pueden realizar si se fresa el panal de abejas presente de forma correspondiente a las curvaturas requeridas o se adapta a la curvatura requerida con aplicación de fuerza durante la compresión (en el denominado método "crushed core"), en el que se destruye el panal de abejas.
Los materiales textiles, que se moldean por embutición profunda de un material de plástico y se caracterizan por una capa base con elevaciones con forma de cono truncado (véase por ejemplo, el documento DE 197 21 370, el documento EP 411 372, el documento EP 512 431), representan una alternativa a los materiales de panal. Los usos de tales materiales textiles se propusieron para la construcción ligera (documento EP 158 234, documento EP 250 005), en la construcción automovilística (documento EP 409 120) y también en otros elementos funcionales (documento EP 725 454). Sin embargo, estos materiales textiles poseen la desventaja de una rigidez a la presión relativamente reducida, de modo que elementos de construcción ligeros, que se producen con esos materiales textiles, poseen una gran tendencia a la deformación.
Se conocen elementos de construcción ligeros a partir de los documentos US 5 683 782 y US 5 032 208, en los que las capas centrales se forman por una pluralidad de secciones tubulares cilíndricas, que se unen entre sí por sus lados externos. En estos elementos de construcción ligeros, son particularmente desventajosos los métodos de producción, en los que las capas centrales se sierran de pilas de tubos adheridos por sus lados externos, y la variabilidad reducida en la adaptación a un objetivo concreto de los elementos de construcción ligeros.
El objetivo de la invención es proporcionar un elemento de construcción mejorado, particularmente para la construcción ligera, con el que se puedan superar las desventajas de los materiales de capa central convencionales y que se caracterice por una alta rigidez. El elemento de construcción, por lo demás, se debe poder producir con medios sencillos y presentar una alta libertad de diseño en la adaptación al respectivo uso. El objetivo de la invención también es proporcionar un método mejorado para la producción de un elemento de construcción para la construcción
ligera.
Estos objetivos se resuelven con un elemento de construcción y un método con las características de las reivindicaciones 1 y 21. Se obtienen realizaciones y usos ventajosos de la invención a partir de las reivindicaciones dependien-
tes.
Con respecto al dispositivo, la invención se basa en la enseñanza técnica general de proporcionar un elemento de construcción, que esté compuesto por dos piezas preformadas de separación con una pluralidad de elementos de forma hueca, que se disponen de forma adyacente y poniéndose en contacto en la parte exterior en sus paredes laterales, donde el elemento de construcción posee una forma esencialmente plana. Un elemento de forma hueca es una formación con un espacio hueco interno, que está rodeado por una pared lateral. La pared lateral de cada elemento de forma hueca está formada de manera continua en la periferia, es decir, la pared lateral consiste como una sola pieza en un material, de modo que la pared lateral se forma a lo largo de una línea periférica alrededor del espacio hueco sin interrupciones. Los elementos de forma hueca se forman sobre la capa base preferiblemente con forma de escudilla o alternativamente con forma esférica.
De acuerdo con una característica esencial de la invención se proporcionan dos piezas preformadas de separación, que se extienden en paralelo con respecto a la extensión del elemento de construcción y forman disposiciones de los elementos de forma hueca. Cada una de las piezas preformadas de separación presenta una capa base, desde la que sobresalen los elementos de forma hueca pertenecientes como una pieza a la respectiva pieza preformada de separación. Los elementos de forma hueca se disponen con separaciones mutuas, cuyas dimensiones permiten la inserción de elementos de forma hueca de la respectiva otra pieza preformada de separación. Las piezas preformadas de separación se disponen con una orientación opuesta entre sí, de modo que los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación sobresalen en las separaciones entre los elementos de forma hueca de la otra pieza preformada de separación y viceversa. De acuerdo con una característica esencial adicional de la invención, está previsto que los elementos de forma hueca adyacentes entre sí se pongan en contacto mutuamente en sus lados externos. Preferiblemente, los lados externos están unidos entre sí a lo largo de superficies o líneas de contacto. Mediante la unión de las paredes laterales se forma ventajosamente, al igual que en la red de un sólido, un compuesto tridimensional, prácticamente isótropo de celdas, que puede absorber fuerzas de tracción, cizalla o presión en todas las direcciones del espacio.
Los elementos de forma hueca adyacentes entre sí comprenden particularmente los siguientes vecinos, que se disponen en todos lados de un elemento de forma hueca considerado de forma correspondiente a la extensión plana del elemento de construcción. La cantidad de los (siguientes) elementos de perfil adyacentes depende de la densidad de componentes (densidad superficial) de los elementos de forma hueca y asciende, a modo de ejemplo, para una red cuadrada, a cuatro o para una red hexagonal, a seis. Para otras geometrías puede haber tres o incluso más de cuatro vecinos próximos.
El elemento de construcción de acuerdo con la invención posee una extensión plana predeterminada. Esto significa que el elemento de construcción se extiende esencialmente en dos dimensiones a lo largo de una superficie de referencia plana o curvada y presenta un espesor de acuerdo con la separación formada por la altura de los elementos de forma hueca. La superficie de referencia para la descripción de la extensión plana del elemento de construcción puede estar curvada, a modo de ejemplo, en los siguientes casos. En primer lugar, la curvatura puede producirse en las condiciones prácticas de uso, por ejemplo, como capa central en un elemento de construcción ligero. En segundo lugar, las piezas preformadas de separación pueden tener localmente diferentes formas, de modo que el empaquetamiento denso con las superficies laterales unidas produce una forma total curvada. Finalmente, el elemento de construcción puede tener áreas de deformación con una rigidez reducida.
El elemento de construcción de acuerdo con la invención posee las siguientes ventajas. En primer lugar, la rigidez a la presión de elementos de construcción de acuerdo con la invención, particularmente como capa central en un elemento de construcción ligero, está considerablemente aumentada en comparación con la rigidez a la presión de los materiales textiles convencionales, que se han descrito anteriormente (por ejemplo, de acuerdo con el documento DE 197 21 370). Los inventores han observado que la ligera capacidad de deformación de los materiales textiles convencionales está causada por que las elevaciones con forma de cono truncado individuales, separadas entre sí, son relativamente fácilmente deformables con una aplicación externa de fuerza, ya que las paredes laterales de estas elevaciones pueden doblarse o abombarse fácilmente. A diferencia de esto, en el elemento de construcción de acuerdo con la invención, por las paredes laterales de los elementos de forma hueca, que están en contacto y unidas entre sí, opone una resistencia claramente aumentada a una aplicación de fuerza mediante presión o empuje. Las paredes laterales de los elementos de forma hueca se estabilizan mediante la unión de elementos de forma hueca adyacentes. Una pared lateral individual de un elemento de forma hueca, por ejemplo, ya no se puede doblar hacia el interior sin que la pared lateral del elemento de forma hueca adyacente se doble hacia el exterior. Ya que los elementos de forma hueca poseen normalmente diferentes rigideces a un doblamiento hacia el interior o el exterior, se consigue la estabilización mutua de los elementos de forma hueca. Por lo demás, la estabilidad se aumenta porque cada pared lateral individual está unida con todas las demás paredes laterales y se estabiliza por esta unión tridimensional de todas las paredes laterales.
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Una ventaja adicional de elementos de construcción de acuerdo con la invención consiste en que particularmente en la disposición de los elementos de forma hueca de forma correspondiente a una red superficial regular, se supera la anisotropía de lo materiales de panal convencionales que se ha mencionado anteriormente.
Ventajosamente se puede formar una capa central para un elemento de construcción ligero con el elemento de construcción de acuerdo con la invención, que alcanza la rigidez de material de panal con dimensionado comparable (tamaño de los espacios huecos de los elementos de forma hueca o de las celdas en material de panal y densidad). Al mismo tiempo, sin embargo, el elemento de construcción de acuerdo con la invención se puede producir con medios considerablemente más sencillos, por ejemplo, a partir de una pluralidad de elementos de forma hueca individuales o mediante agrupamiento de piezas preformadas de separación complementarias entre sí, que contienen los elementos de forma hueca como elevaciones.
El diseño geométrico de los elementos de forma hueca y su disposición puede seleccionarse basándose en los siguientes aspectos. Los elementos de forma hueca se disponen periódicamente en dos direcciones del espacio y presentan respectivamente una pared lateral periférica, así como una base menor (extremo anterior) y una base mayor. El extremo anterior y la base mayor de los elementos de forma hueca están orientados de forma paralela entre sí y presentan preferiblemente la misma forma, es decir, son parecidas entre sí, por tanto, de tamaño y forma idénticos o incluso de forma igual, pero son diferentes entre sí por un factor de cambio de escala. El factor de cambio de escala entre la base mayor y el extremo anterior es menor o igual a 1, es decir, el extremo anterior es del mismo tamaño o menor que la base mayor. La forma geométrica de la base mayor y del extremo anterior se selecciona de tal forma, que cada uno presenta una simetría de dos cifras. También son posibles simetrías de cifras superiores o incluso bases mayores y extremos anteriores (círculos) de simetría rotatoria. Además, los elementos de forma hueca se caracterizan por que presentan un eje de simetría que une los puntos centrales de las bases menor y mayor entre sí y es perpendicular a ambas superficies. Por tanto, los elementos de forma hueca presentan una simetría rotatoria con respecto a este eje de simetría de forma correspondiente a la forma de las bases menor y mayor, que puede ser de dos cifras (por ejemplo, con forma rectangular de la base menor y mayor), de tres cifras (por ejemplo, con base mayor y menor triangular), de cuatro cifras, de cifras superiores (por ejemplo: de seis cifras con base mayor hexagonal). Las bases menor y mayor, por tanto, pueden ser, por ejemplo, círculos, elipses, triángulos equiláteros o isósceles, rectángulos, cuadrados.
De acuerdo con una variante preferida, los elementos de forma hueca se caracterizan además durante la formación de la forma de escudilla por que la base mayor está abierta, es decir, el elemento de forma hueca (elemento de superficie) consiste solamente en la pared lateral periférica y la base menor.
Estos elementos de forma hueca tridimensionales se mantienen en posición entre sí por la capa base (superficie de base). Los ejes de simetría de los elementos de forma hueca individuales son paralelos entre sí y perpendiculares con respecto a la capa base preferiblemente plana. La capa base se extiende en un plano con las bases mayores abiertas, es decir, la superficie base está conectada con el canto inferior de las paredes laterales periféricas de los elementos de forma hueca. Por tanto, la capa base que sirve para la colocación y los elementos de forma hueca unidos con la misma forman un material textil tridimensional, continuo, la pieza preformada de separación. Este material textil tridimensional se caracteriza por una disposición periódica de los elementos de forma hueca en dos direcciones del espacio, que se sitúan en el plano de la capa base.
La disposición periódica en dos direcciones del espacio de los elementos de forma hueca puede describirse, por ejemplo, para una red cuadrada con la constante de red A, el diámetro de la base menor d1, el diámetro de la base mayor d2 (con d1 \leq d2) y la diagonal de la red D con D = d1 + d2 y D = A /\sqrt{2}. Alternativamente se puede es realizar una geometría para la que se aplica D > A /\sqrt{2}. Esto significa que se forma una adaptación errónea entre el tamaño de los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación y las separaciones entre los elementos de forma hueca de la otra pieza preformada de separación, mediante la que se puede alcanzar una presión elevada sobre las paredes laterales y se pueden compensar mejor las tolerancias.
También se producen ventajas debido a la alta libertad de diseño en la elección del tipo de la unión formada entre los elementos de forma hueca. Si se unen los elementos de forma hueca con arrastre de forma entre sí, se pueden producir ventajas para la producción del elemento de construcción, si la unión entre las paredes laterales se produce ya durante la disposición de los elementos de forma hueca en la unión del elemento de construcción. Como unión con arrastre de forma se forma, por ejemplo, una sujeción por grapas o un anclaje con salientes sobre las superficies de las paredes laterales como, por ejemplo, una unión de gancho y bucle o gancho y frisa. Cuando las superficies laterales a unir se comprimen entre sí durante el acoplamiento mediante dispositivos correspondientes o por el comportamiento de deformación de las paredes laterales y se forma una unión no positiva entre los elementos de forma hueca, se pueden producir ventajas para una estabilización adicional de los elementos de forma hueca y, por tanto, una mayor rigidez. En una unión no positiva se expone el material de las paredes laterales de los elementos de forma hueca a una tensión mecánica, bajo cuyo efecto aumenta la estabilidad. La generación de la presión de compresión de las paredes laterales entre sí se realiza, por ejemplo, en un proceso de acoplamiento como, por ejemplo, durante la adhesión. Como unión no positiva se selecciona, por ejemplo, una inmovilización mutua. Finalmente, si se forma una unión con unión de materiales entre las paredes laterales que se ponen en contacto, se producen ventajas para una intercalación lateral particularmente estable de los elementos de forma hueca y, por tanto, también para una mayor rigidez del elemento de construcción. La unión con unión de materiales comprende, a modo de ejemplo, una adhesión con un adhesivo o una unión térmica como, por ejemplo, soldadura o soldadura indirecta. Las uniones con unión de materiales pueden poseer adicionalmente la ventaja de una superficie de contacto ampliada entre elementos de forma hueca adyacentes. De acuerdo con la invención, las formas de unión que se han mencionado pueden realizarse individualmente o en combinación.
Ventajosamente existe por lo demás una alta variabilidad en la selección del material de las piezas preformadas de separación con los elementos de forma hueca. Sus paredes laterales pueden consistir de acuerdo con realizaciones preferidas de la invención en materiales fibrosos, en particular, materiales fibrosos textiles o de toda la superficie o en láminas. Los materiales fibrosos pueden poseer ventajas en la producción y la unión de los elementos de forma hueca y para la estabilidad del elemento de construcción. Si las paredes laterales de los elementos de forma hueca consisten respectivamente en una lámina periférica, se pueden producir ventajas para la unión mutua de los elementos de forma hueca. De forma particularmente preferida se usan elementos de forma hueca que se han producido a partir de papel, tejido no tejido, tejidos de punto o tejidos de malla embutidos, láminas de plástico, particularmente láminas termoplásticas o duroplásticas y/o láminas metálicas o cerámicas.
De acuerdo con otras variantes de la invención, las paredes laterales de los elementos de forma hueca contienen al menos una de las siguientes modificaciones, con las que se puede obtener ventajosamente una fijación o estabilización mejorada de las paredes laterales. En primer lugar se pueden impregnar o recubrir las paredes laterales con un aglutinante. El aglutinante comprende, a modo de ejemplo, una resina que puede endurecer. En segundo lugar, las paredes laterales pueden presentar una subestructura, por ejemplo, irregularidades, que mejora la rigidez de las paredes laterales y también promueve una estabilización mutua de las paredes laterales unidas entre sí de elementos de forma hueca adyacentes.
Las capas base de las piezas preformadas de separación proporcionadas de acuerdo con la invención consisten preferiblemente en el mismo material que la pared lateral de los respectivos elementos de forma hueca. Las capas base tienen un recorrido esencialmente perpendicular con respecto a la extensión en altura de los elementos de forma hueca. También se producen ventajas de las capas base en el movimiento y la orientación de los elementos de forma hueca para su unión en el elemento de construcción de acuerdo con la invención o en la unión del elemento de construcción con las capas de cubrición, por ejemplo, para la producción de un elemento de construcción ligero.
El elemento de construcción de acuerdo con la invención con los elementos de forma hueca unidos lateralmente por las capas base se puede producir de forma sencilla insertando en los huecos entre las elevaciones, que forman los elementos de forma hueca en una pieza preformada de separación, elementos de forma hueca dimensionados de forma correspondiente. Se producen ventajas particulares para la producción del elemento de construcción de acuerdo con la invención cuando el elemento de construcción está compuesto por dos piezas preformadas de separación complementarias entre sí, que comprenden elementos de forma hueca separados respectivamente entre sí. Los huecos entre los elementos de forma hueca, que forman elevaciones en la primera pieza preformada de separación, se adaptan precisamente al tamaño de los elementos de forma hueca que forman las elevaciones de la segunda pieza preformada de separación y viceversa.
Se producen simplificaciones adicionales y una mayor isotropía de la rigidez si ambas piezas preformadas de separación presentan la misma forma y dentro de cada pieza preformada de separación, los huecos entre los elementos de forma hueca se diseñan de forma precisa para la inclusión adecuada de un elemento de forma hueca de la otra pieza preformada de separación.
Ventajosamente, se aumenta adicionalmente la estabilidad mecánica del elemento de construcción de acuerdo con la invención si las bases menores de los elementos de forma hueca de una pieza preformada de separación se ponen en contacto con la superficie base en los huecos entre los elementos de forma hueca de la otra pieza preformada de separación. Se produce un contacto mecánico no sólo entre las paredes laterales de elementos con forma hueca adyacentes, sino también entre las bases menores y mayores. Preferiblemente, las bases menores y mayores están unidas de forma plana entre sí. La unión se produce particularmente como la unión entre las paredes laterales.
En una realización particularmente preferida, los elementos de forma hueca no presentan a lo largo de su extensión en altura sobre la capa base un área de corte transversal constante, sino un estrechamiento. Las paredes laterales de los elementos de forma hueca están inclinadas con respecto a la extensión superficial del elemento de construcción. Por el estrechamiento de los elementos de forma hueca desde el extremo de pie hasta el extremo opuesto (denominado a continuación extremo anterior) se fija una orientación de los elementos de forma hueca. Para la creación de una forma cerrada, preferiblemente plana del elemento de construcción, dos elementos de forma hueca unidos lateralmente en sus paredes laterales poseen respectivamente una orientación opuesta. La unión de los elementos de forma hueca con paredes laterales inclinadas de manera opuesta entre sí posee la ventaja particular de que se pueden absorber fuerzas adicionales durante esfuerzos de presión o empuje por la posición inclinada de las paredes laterales. Los inventores han descubierto que la resistencia a la presión del elemento de construcción de acuerdo con la invención aumenta del triple al quíntuple con elementos de forma hueca adheridos lateralmente en comparación con materiales textiles dimensionados de forma similar, convencionales con elevaciones con forma de cono truncado separadas entre sí. De este modo se puede conseguir una excelente relación de rigidez a peso.
Una ventaja adicional en la libertad de diseño del elemento de construcción de acuerdo con la invención se produce ya que las paredes laterales de los elementos de forma hueca pueden ser planas o de forma alternativa, estar abombadas de manera cóncava. Las paredes laterales planas poseen la ventaja de que se forman zonas de contacto planas entre elementos de forma hueca adyacentes que posibilitan una unión particularmente firme. Por el contrario, las paredes laterales abombadas tienen la ventaja de que se tienen que plantear requisitos de precisión menos intensos a la orientación mutua de los elementos de forma hueca que se ponen en contacto entre sí, para formar una zona de contacto lineal o con forma de banda para la unión firme.
De acuerdo con una variante ventajosa de la invención, los elementos de forma hueca pueden estar formados de tal manera, que en el estado agrupado de las piezas preformadas de separación antes de la finalización del elemento de construcción de acuerdo con la invención, se ponen en contacto en sus paredes laterales en primer lugar solamente con forma de línea o punto. Después de la aplicación de una presión de compresión para la unión mutua de las piezas preformadas de separación, los elementos de forma hueca se pueden deformar de tal manera que se forman zonas de contacto planas, en las que se produce la unión entre los elementos de forma hueca adyacentes. Ventajosamente, de este modo se aumenta la estabilidad mecánica del elemento de construcción de acuerdo con la invención. De forma particularmente preferida, las paredes laterales de los elementos de forma hueca con forma de escudilla o esfera se forman partir de formas geométricas sencillas, por ejemplo, en superficies laterales planas como prismas con una base triangular, rectangular o poligonal, preferiblemente regular, particularmente como ortoedro, particularmente preferiblemente como cubo, o como pirámide, particularmente con una base rectangular o hexagonal o como cono truncado correspondiente, o con paredes laterales abombadas como cilindro, particularmente cilindro circular o cilindro con base elíptica, cono, particularmente cono circular o cono con base elíptica, o conos truncados correspondientes, esferas, semiesferas, segmento de semiesfera, semielipsoide o segmentos de semielipsoide. En el estado agrupado del elemento de construcción de acuerdo con la invención, los elementos de forma hueca pueden presentar deformaciones por una compresión local mutua (desplazamientos locales mutuos) de elementos de forma hueca adyacentes.
La proporción de paredes laterales abombadas de forma cóncava posee una ventaja en el sentido de que se puede aumentar la presión de las paredes laterales entre sí durante la unión no positiva. Este efecto se puede continuar mejorando si los extremos anteriores de los elementos de forma hueca presentan un abombamiento cóncavo.
De acuerdo con realizaciones preferidas de la invención, los elementos de forma hueca se disponen en el elemento de construcción al menos en el lado de una de las piezas preformadas de separación como una red rectangular, particularmente red cuadrada, una red hexagonal o una red de líneas. De este modo se consigue ventajosamente una elevada isotropía de la rigidez del elemento de construcción y una elevada densidad de componentes de los elementos de forma hueca.
En general, la unión de acuerdo con la invención a partir de elementos de forma hueca fijados entre sí lateralmente se puede usar como elemento de construcción independiente particularmente en la construcción ligera, por ejemplo, como revestimiento, para el amortiguamiento de vibraciones, en particular para la insonorización o como protección contra impactos. Sin embargo, se prefiere la generación de una estructura de capas (estructura sándwich), en la que el elemento de construcción presenta al menos en uno de sus lados una capa de cubrición. Con la capa de cubrición se puede conseguir ventajosamente una rigidez a la flexión y a la presión aumentadas. Por lo demás, con la capa de cubrición se consigue una protección contra incendios aumentada. De acuerdo con una variante particularmente preferida de la invención se proporcionan dos capas de cubrición, entre las que se dispone el elemento de construcción como capa central.
Para la obtención de un módulo de elasticidad elevado, la al menos una capa de cubrición consiste de forma particularmente preferida en un material compuesto, por ejemplo, duroplástico o termoplástico reforzado con fibra o alternativamente en metal, por ejemplo, aluminio, acero, titanio o magnesio o un plástico, por ejemplo, polipropileno o polietileno, preferiblemente con un grado de cristalización elevado, o termoplástico de alto rendimiento (Tg elevada) como, por ejemplo, PEEK.
Otras realizaciones ventajosas de la invención se caracterizan por una variación local de la rigidez del elemento de construcción, que se consigue mediante al menos una de las siguientes medidas.
En primer lugar, en un elemento de construcción, los elementos de forma hueca rectos, cuya área de corte transversal es constante, pueden estar combinados con elementos de forma hueca que se estrechan. En subáreas, que deben absorber preferiblemente fuerzas de presión, se usan elementos de forma hueca con paredes laterales rectas, que se orientan perpendicularmente con respecto a la extensión del elemento de construcción, mientras que en áreas en las que se deben absorber preferiblemente fuerzas de empuje, se proporcionan paredes laterales inclinadas de los elementos de forma hueca.
En segundo lugar se puede obtener una variación local de la rigidez mediante la generación de al menos un área de deformación, en el que se selecciona el tamaño, los materiales o las formas de los elementos de forma hueca para la formación de una rigidez disminuida o se disponen elementos de forma hueca separados entre sí en lugar de los elementos de forma hueca unidos entre sí. Para conseguir una capacidad de deformación se pueden disponer, a modo de ejemplo, elementos de forma hueca con una densidad superficial disminuida.
En un área se puede omitir una de las dos piezas preformadas de separación para la variación de la rigidez, de tal manera que en esta área de rigidez reducida sólo se proporcionan los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación (disposición simple), en áreas adyacentes, por el contrario, los dos piezas preformadas de separación dispuestas de forma complementaria (y unidas entre sí) (disposición doble) establecen una rigidez considerablemente mayor. Esto se puede usar, por ejemplo, para realizar piezas de construcción sándwich curvadas, donde la curvatura se puede ajustar de manera sencilla mediante disposición simple parcial.
En tercer lugar, el elemento de construcción puede contener al menos un área de relleno, en la que al menos un elemento de forma hueca, preferiblemente, sin embargo, varios elementos de forma hueca, se rellenan con una masa de relleno central. El área de relleno posibilita ventajosamente una solidificación local, por ejemplo, para la aplicación de elementos estructurales adicionales (por ejemplo, tornillos). La masa de relleno central comprende preferiblemente cerámica o materiales orgánicos como, por ejemplo, plásticos. Ventajosamente, en el elemento de construcción de acuerdo con la invención se pueden introducir una o varias masas de relleno central desde ambos lados del elemento de construcción. Una ventaja particular de la invención con respecto a la producción del componente consiste en que los elementos de forma hueca se pueden rellenar con la masa de relleno central incluso antes de la agrupación de las piezas preformadas de separación complementarias entre sí.
De acuerdo con una realización preferida adicional de la invención, las piezas preformadas de separación se disponen desplazadas relativamente entre sí. Una parte de una de las piezas preformadas de separación sobresale con una pluralidad de elementos de forma hueca sobre un borde de la otra pieza preformada de separación. Al menos una pieza preformada de separación adicional está unida con la parte sobresaliente mediante la agrupación de los elementos de forma hueca complementarios entre sí. Ventajosamente, de esta manera se pueden producir elementos de construcción de material central extendidos a partir de piezas preformadas de separación complementarias (piezas de botón), que son menores que el elemento de construcción completo. Para esto, las piezas preformadas de separación no se colocan directamente de forma superpuesta, sino que se disponen con desplazamiento entre sí. Una pieza preformada de separación superior pasa por encima de al menos dos piezas preformadas de separación inferiores. Si ese principio de unión se extiende en dos direcciones del espacio, se unirán, por ejemplo, nueve piezas preformadas de separación inferiores con cuatro piezas preformadas de separación superiores, de tal manera que cada una de las cuatro superiores une respectivamente cuatro elementos inferiores.
Con respecto al método, el objetivo que se ha mencionado anteriormente se resuelve mediante la producción del elemento de construcción de acuerdo con la invención con las siguientes etapas. En primer lugar, las piezas preformadas de separación se disponen con los elementos de forma hueca de manera que las paredes laterales de elementos de forma hueca adyacentes se ponen en contacto mutuamente en el lado externo. Esta disposición tiene lugar mediante un agrupamiento de las piezas preformadas de separación formadas de manera complementaria entre sí que se han mencionado anteriormente. A continuación tiene lugar la unión de las paredes laterales que están en contacto de acuerdo con uno de los tipos de unión que se han mencionado anteriormente. El método de acuerdo con la invención representa una considerable simplificación con respecto a la técnica convencional para la formación de materiales de panal. Por lo demás, ofrece una elevada flexibilidad en el diseño de las propiedades mecánicas del elemento de construcción todavía durante su producción por el dimensionado, la selección del material y la disposición de los elementos de forma hueca usados.
Ventajosamente, los elementos de forma hueca se pueden producir de un modo conocido por extrusión, moldeo, por ejemplo, moldeo por inyección, gofrado o embutición profunda.
Una ventaja adicional de la invención en comparación con las técnicas convencionales consiste en que materiales textiles de botones o panales de abejas sencillos sólo endurecen con una resina que endurece en caliente (una resina que endurece a temperatura ambiente no sería suficiente, ya que entonces no se produce la estabilidad en almacenamiento), por el contrario, de acuerdo con la invención, las dos piezas preformadas de separación se impregnan con sustancias químicamente diferentes y se pueden someter solamente en el estado agrupado al endurecimiento. De esta manera, por ejemplo, la pieza preformada de separación superior se podría impregnar con un endurecedor y la inferior, con una resina y el endurecimiento podría producirse solamente durante la compresión de ambas piezas, donde las dos piezas preformadas son estables en almacenamiento anteriormente. Alternativamente, ambas piezas preformadas de separación podrían recubrirse en una etapa de preparación con un adhesivo, que es seco a temperatura ambiente. De este modo se simplifica el manejo de las piezas preformadas de separación durante el agrupamiento del elemento de construcción. Solamente durante el calentamiento en el estado agrupado se ablanda el adhesivo, de tal manera que se puede producir la unión entre los elementos de forma hueca adyacentes y posteriormente se puede endurecer.
De acuerdo con una realización preferida de la invención, las piezas preformadas de separación se comprimen entre sí durante la unión de las paredes laterales y, en un caso dado, de las bases menores y mayores ejerciendo una fuerza de presión externa. La compresión de las piezas preformadas de separación proporciona adicionalmente a la unión adhesiva mejorada las siguientes ventajas.
En general se puede ejercer la fuerza de presión externa mediante dos herramientas de troquelado orientadas entre sí con una extensión y forma correspondientes al diseño de todo el elemento de construcción. Se pueden usar, a modo de ejemplo, herramientas de troquelado planas o curvadas para producir elementos de construcción planos o curvados. Se prefiere particularmente una variante en la que se usan herramientas de troquelado que presentan un perfil esencialmente igual al de las piezas preformadas de separación y que se pueden disponer y accionar de manera complementaria entre sí del mismo modo que las piezas preformadas de separación encajadas entre sí de forma complementaria. De este modo, los salientes de las herramientas de troquelado pueden presionar en los elementos de forma hueca desde el interior, donde las piezas preformadas de separación complementarias se unen bajo presión, por ejemplo, se adhieren y endurecen. De este modo, tanto las bases menores de los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación con la superficie base (capa base) de la pieza preformada de separación complementaria como las paredes laterales de los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación con las superficies laterales de los elementos de forma hueca adyacentes de la pieza preformada de separación complementaria se unen bajo presión, por ejemplo, se adhieren. Ventajosamente, los elementos de forma hueca se ensanchan, es decir, deforman, mediante los punzones. De este modo, los contactos anteriormente con forma de línea (o posiblemente también solamente con forma de punto) de las paredes laterales de los elementos de forma hueca de una de las piezas preformadas de separación con las paredes laterales de todos los elementos de forma hueca directamente adyacentes de la pieza preformada de separación complementaria se convierten en uniones planas de las paredes laterales. Las uniones planas existen con respecto a todos los elementos de forma hueca directamente adyacentes de la pieza preformada de separación complementaria de manera simultánea. De este modo se origina una unión plana, firme de todos los elementos de forma hueca entre sí. La unión está estructurada de manera similar al "panal de abejas" convencional, sin embargo, la misma no necesariamente con elementos base hexagonales y adicionalmente con la ventaja con respecto al "panal de abejas", de que la unión también se puede producir con superficies laterales inclinadas, lo que puede aumentar, por ejemplo, la rigidez a cizalla del elemento de construcción.
Una realización particularmente ventajosa es el uso de herramientas de troquelado de cauchos (elastómeros), por ejemplo, cauchos de silicona termorresistentes. En punzones extendidos de forma plana con muchos salientes, de manera que se comprime una gran cantidad de elementos de forma hueca entre sí, se puede utilizar la incompresibilidad de los cauchos. Ya que los salientes en el interior de los punzones extendidos de forma plana están bajo presión y no se pueden desviar por cizalla o dilatación mediante la introducción por presión de dos punzones complementarios entre sí, por la incompresibilidad del caucho se consigue una alta presión de unión sobre las superficies de las piezas preformadas de separación encajadas entre sí de forma complementaria. Los salientes de las dos herramientas de troquelado de elastómero que presionan entre sí de forma complementaria se deformarán (y, por tanto, los elementos de forma hueca de los dos piezas preformadas de separación complementarias, en las que se introducen con presión) de forma natural de tal manera que la presión sobre las superficies de todos los elementos de forma hueca directamente adyacentes de las piezas preformadas de separación complementarias es igual y, de este modo, se origina una unión simétrica y muy rígida y firme.
En otra realización, los punzones pueden consistir en un material rígido, con la ventaja que de este modo se puede forzar una determinada geometría de la unión.
Un dispositivo de presión con dos herramientas de troquelado formadas de manera complementaria y que presionan entre sí, que presentan respectivamente esencialmente el perfil de las piezas preformadas de separación, de tal manera que los salientes de los punzones presionan desde el interior en los elementos de forma hueca, representa un objeto independiente de la invención. Las herramientas de troquelado pueden tener una extensión de acuerdo con la extensión del elemento de construcción, que se tiene que producir de forma concreta, o estar formadas alternativamente por dos cilindros.
El uso del elemento de construcción de acuerdo con la invención como capa de protección, componente de pared, elemento de revestimiento o capa central en una pieza de construcción para construcción ligera representa un objeto independiente adicional de la invención. Los usos preferidos consisten en la técnica de construcción, en la construcción naval y en la construcción automovilística y aeronáutica.
A continuación se describen detalles y ventajas adicionales de la invención con referencia a los dibujos adjuntos. Se muestra:
En las Figuras 1 a 8: ilustraciones de la disposición de elementos de forma hueca en diferentes realizaciones del elemento de construcción de acuerdo con la invención;
En la Figura 9: una ilustración esquemática de características adicionales de elementos de construcción de acuerdo con la invención;
En la Figura 10: representaciones de curvas para la ilustración de los resultados de experimentos de esfuerzo; y
En las Figuras 11 a 13: ilustraciones del uso de un equipo de presión para ejercer una fuerza de presión durante la producción de elementos de construcción de acuerdo con la invención.
A continuación, la invención se describe con referencia ilustrativa a realizaciones preferidas, que ilustran la geometría de los elementos de forma hueca y su disposición mutua. Se señala que la aplicación de la invención no se limita a los ejemplos mostrados, sino que se puede realizar modificada de forma correspondiente a las características que se han mencionado anteriormente. En los dibujos, por norma, se ilustran esquemáticamente respectivamente las paredes laterales y, por tanto, al mismo tiempo las formas externas de los elementos de forma hueca. Particularmente las dimensiones concretas, las formas y los materiales de los elementos de forma hueca, la forma exterior total de los elementos de construcción mostrados en la parte inferior solamente por secciones así como los tipos de la unión entre los elementos de forma hueca se seleccionan por el especialista dependiendo del uso deseado. Las formas externas de los elementos de forma hueca descritas con términos geométricos pueden formarse en la aplicación de la invención en condiciones prácticas mediante la deformación de materiales desviándose de la respectiva forma geométrica ideal.
Una primera realización de un elemento de construcción de acuerdo con la invención 100 con elementos de forma hueca 11 con forma de cono truncado se ilustra en las Figuras 1 a 3. La Figura 1 muestra la vista parcial lateral de un elemento de construcción 100 con una primer pieza preformada de separación 15 (dibujada de forma continua) y una segunda pieza preformada de separación 16 (dibujada de forma discontinua). Las piezas preformadas de separación se moldean de manera complementa entre sí y se disponen de tal manera, que los elementos de forma hueca 11 están encajados entre sí. Las piezas preformadas de separación se disponen entre las capas de cubrición 21, 22, que forman las superficies superiores del elemento de construcción 100. Las capas de cubrición 21, 22 están unidas de forma correspondiente con las capas base 13, 14 de las piezas preformadas de separación 15, 16, por ejemplo, adheridas. La primera pieza preformada de separación 15 presenta elementos de forma hueca con forma de cono truncado 11, que están unidos en sus extremos de pie con la capa base 13 y que forman, orientándose hacia uno de los lados del elemento de construcción 100, una red cuadrada. Los demás elementos de forma hueca con forma de cono truncado 11A están unidos con sus extremos de pie sobre la capa base 14 de la pieza preformada de separación 16 y se disponen en el lado opuesto del elemento de construcción 100. Las capas base 13, 14 presentan entre los extremos de pie de los elementos de forma hueca 11, 11A, separaciones que se denominan en este documento superficies base (véase, por ejemplo, en 11.1 de la Figura 2).
Cada elemento de forma hueca 11, 11A comprende una pared lateral periférica y una base menor 11.2. Las paredes laterales de elementos de forma hueca adyacentes 11, 11A se ponen en contacto mutuamente. Las bases menores 11.2 se ponen en contacto en las separaciones entre elementos de forma hueca con la superficie base 11.1 de la pieza preformada de separación opuesta.
Los elementos de forma hueca 11 poseen, a modo de ejemplo, las siguientes propiedades y dimensiones geométricas:
-
disposición de conos truncados como red cuadrada,
-
d1 = 10,5 mm, d2 = 6,5 mm,
-
D = d1+d2 = 17 mm,
-
altura de los conos truncados: 10 mm.
La extensión superficial paralela con respecto al plano de referencia 101 o a lo largo de una superficie de referencia, en un caso dado, curvada (no representada) se selecciona dependiendo del uso del elemento de construcción 100 y puede poseer dimensiones típicas hasta el intervalo de m^{2} o superior. El elemento de construcción 100 de acuerdo con la Figura 1 representa, a modo de ejemplo, una capa de protección contra impactos, una capa de insonorización o un material central en un componente sándwich.
La Figura 2 muestra la unión de las piezas preformadas de separación 15, 16 (por secciones) de forma análoga a la Figura 1 sin las capas de cubrición en una vista en perspectiva esquemática. Las piezas preformadas de separación construidas de igual forma están encajadas entre sí de tal modo, que un elemento de forma hueca (cono truncado) de una de las piezas preformadas de separación se pone en contacto con las paredes laterales de respectivamente cuatro elementos de forma hueca respectivos de la pieza preformada de separación opuesta (complementaria). Las bases menores de los elementos de forma hueca se forman mediante extremos anteriores de cono truncado. Los extremos anteriores de cono truncado (la superficie circular libre, menor del cono truncado) de una de las piezas preformadas de separación se ponen en contacto con la respectiva otra pieza preformada de separación entre cuatro conos truncados. Preferiblemente se forma una unión plana entre los extremos anteriores de cono truncado y la superficie base entre elementos de forma hueca adyacentes de la respectiva pieza preformada de separación opuesta (complementaria).
La producción de la estructura mostrada en la Figura 2 comprende, por ejemplo, las siguientes etapas.
(1) En primer lugar se produce con métodos conocidos un tejido de punto (o tejido de malla) de fibra de poliéster o aramida que se puede someter a embutición profunda y se impregna con una resina reactiva, particularmente con una resina reactiva que endurece en caliente, por ejemplo, resina fenólica. Se usa un método de producto preimpregnado que comprende una impregnación del tejido de punto en una solución de resina y un secado posterior (retirada del disolvente y/o una prepolimerización de la resina), donde la resina reactiva se solidifica o se convierte en altamente viscosa después de la refrigeración y se forma según la consistencia un producto de partida adhesivo o preferiblemente seco.
(2) A continuación se produce con métodos también conocidos una embutición profunda térmica del producto de partida con una forma de embutición profunda calentada. De este modo se forma el diseño de las piezas preformadas de separación con los elementos de forma hueca excelentes. Durante el calentamiento la resina reactiva en primer lugar se vuelve a licuar. Después de la embutición profunda se refrigera la resina reactiva, donde se fija la geometría de la pieza preformada de separación por el nuevo endurecimiento.
Preferiblemente se usa una forma de embutición profunda estructurada o un molde de compresión, que aplica a las paredes laterales de los elementos de forma hueca la subestructura que se ha mencionado anteriormente. Para la mejora de la separación de los elementos de forma hueca de la forma de embutición profunda, la misma puede estar tratada, por ejemplo, con un agente de desmoldeo, por ejemplo, basado en PFTE, de manera que la resina (el adhesivo) no se adhiere.
De acuerdo con la invención se puede usar alternativamente el método de conformación que se describe en el documento DE 197 21 370.
(3) Después se impregnan las piezas preformadas de separación fijadas con un adhesivo adecuado como resina. Se usa una resina que endurece en caliente, por ejemplo, resina fenólica o resina epoxi que endurece en caliente. La impregnación se realiza en un baño de disolvente con un secado térmico posterior para la eliminación del disolvente. Después del secado y la refrigeración, a su vez, la resina puede ser, dependiendo de la consistencia y los requisitos, adhesiva o preferiblemente seca. Alternativamente, la resina puede pulverizarse (para la impregnación) en el estado disuelto o disperso.
(4) Después de en las etapas de (1) a (3) se han producido por separado las dos piezas preformadas de separación, sigue a continuación un agrupamiento del elemento de construcción 100. El estado del agrupamiento se muestra en la Figura 3 con la imagen fotográfica de un elemento de construcción 100 formado a partir de dos piezas preformadas de separación que encajan entre sí 15 y 16 (representadas parcialmente). Los elementos de forma hueca 11 de la pieza preformada de separación 15 presentan resaltes laterales en sus extremos de pie, por los que todos los elementos de forma hueca 11 pertenecientes a la pieza preformada de separación 15 se unen entre sí con respecto a la capa base 14. De forma correspondiente también se estructura la pieza preformada de separación 16 complementaria a esto.
La Figura 3 ilustra a modo de ejemplo que las piezas preformadas de separación 15, 16 presentan tamaños diferentes y pueden disponerse desplazadas relativamente entre sí. Una subárea de la pieza preformada de separación inferior 15 sobresale por el borde de la pieza preformada de separación superior 16. Se puede introducir una pieza preformada de separación adicional (no representada) en la subárea libre.
Después del agrupamiento de las piezas preformadas de separación 15, 16 orientadas de forma opuesta sigue un endurecimiento de la unión de pilas, por ejemplo, en una prensa de calentamiento o mediante el denominado "ensacado al vacío". El adhesivo (la resina) se licua nuevamente a temperaturas elevadas, de tal manera que las superficies laterales 12 se pueden adherir. El contacto de las superficies laterales 12 de las piezas preformadas de separación 15, 16 orientadas de forma opuesta se garantiza mediante la presión de compresión de la prensa de calentamiento.
También se pueden usar otras formas de compresión de las paredes laterales (por ejemplo, para la adhesión), por ejemplo, una compresión con presiones de compresión muy altas en una dirección de presión con herramientas de troquelado que tienen exactamente la forma del elemento de forma hueca, por ejemplo, forma de botón, o una compresión mediante barras que tienen la forma del elemento de forma hueca. Esto último también se podría realizar un método de rodillo a rodillo, en el que dos rodillos calentados encajan entre sí de forma correspondiente con las correspondientes barras (complementarias). Igualmente se podría generar la presión de compresión mediante ensacado al vacío adecuado. Se describen detalles adicionales del uso de un dispositivo de impresión más adelante con referencia a las Figuras 11 y 12.
En lugar de la adhesión con resina para la unión de las paredes laterales se puede prever una fusión de las fibras de poliéster.
Durante la producción de una estructura de acuerdo con la Figura 1 también se produce una adhesión con las capas de cubrición. Los estratos de cubrición pueden haberse endurecido incluso anteriormente o, sin embargo, co-endurecer como denominados productos preimpregnados en la etapa (4).
(5) Finalmente sigue un procesamiento de finalización del elemento de construcción y una conformación para el uso concreto.
Difiriendo del método que se ha descrito, en lugar de la impregnación doble con resina se puede prever una impregnación sencilla para fijar y adherir las piezas preformadas de separación. Las resinas pueden formularse de forma correspondiente de tal forma y la guía de tiempo-temperatura del proceso se pueden configurar de tal forma, que durante la fijación de la pieza preformada de separación se puede ajustar una temperatura menor o un tiempo más prolongado que durante la adhesión posterior de las piezas preformadas de separación (en un caso dado, junto con las capas de cubrición).
La producción del elemento de construcción a partir de otros materiales como, por ejemplo, láminas metálicas, cerámicas o termoplásticas, papeles, tejidos no tejidos, etc., tiene lugar de forma análoga, donde en un caso dado, en vez de la impregnación se prevé un recubrimiento con la resina. Para la aplicación de una presión sobre las paredes laterales durante el proceso de conexión, los elementos de forma hueca pueden exponerse a una fuerza de empuje o a una presión. Las paredes laterales de los elementos de forma hueca pueden presentar una subestructura como, por ejemplo, una subestructura de los lados externos.
Durante la producción de un elemento de construcción curvado se pueden usar los siguientes métodos individualmente o en combinación. En primer lugar, la flexibilidad de los elementos de forma hueca se puede utilizar en el estado todavía no endurecido o parcialmente endurecido para curvar las piezas preformadas de separación agrupadas de forma correspondiente a la forma deseada del elemento de construcción. A la unión y el endurecimiento del elemento de construcción sigue después la aplicación de la fuerza de presión externa con el equipo de presión. Las herramientas de troquelado del equipo de presión están curvadas de forma correspondiente a la forma deseada del elemento de construcción. Dependiendo de la curvatura local, los elementos de forma hueca se deforman con diferente intensidad. De acuerdo con una segunda posibilidad se usan herramientas de troquelado curvadas con salientes, que encajan con los elementos de forma hueca. De este modo se evita ventajosamente una deformación irregular de los elementos de forma hueca y se garantiza la compresión de las paredes laterales o las bases menores y superficies de base de las dos piezas preformadas de separación introducidas entre sí de forma complementaria. En tercer lugar, las piezas preformadas de separación pueden presentar elementos de forma hueca con gradientes de magnitudes, que en el estado agrupado con paredes laterales que están en contacto entre sí de los elementos de forma hueca da lugar forzosamente a una forma curvada del elemento de construcción.
En la Figura 4 se ilustra una realización modificada de un elemento de construcción de acuerdo con la invención en una vista en alzado esquemática, en la que se proporcionan elementos de forma hueca cilíndricos 11. Por lo demás, las capas base (por ejemplo, 13), a diferencia de la realización de acuerdo con la Figura 1, no son estructuras cerradas sino discontinuas. Los elementos de forma hueca 11 están unidos entre sí en sus extremos de pie por travesaños con forma de banda, de tal manera que se forma la unión lateral de la capa base 13. Los elementos de forma hueca 11A, que no pertenecen a la pieza preformada de separación 15, se disponen en los huecos entre los elementos de forma hueca 11 de la pieza preformada de separación 15 y también se unen hasta formar una o, por secciones, varias piezas preformadas de separación.
De acuerdo con la invención puede estar previsto que las bandas de la capa base se formen después de la conformación de la pieza preformada de separación mediante troquelado de zonas no necesarias, de tal manera que la construcción completa se aligera ventajosamente.
Las Figuras 5 y 6 ilustran a modo de ejemplo la disposición de elementos de forma hueca 11 con forma de pirámide truncada (por razones de claridad sin las capas base), que se disponen de forma alterna con orientaciones opuestas en líneas rectas (Figura 5) o con desplazamiento mutuo (Figura 6). En este caso, las zonas de contacto entre los elementos de forma hueca 11 se producen por áreas de solapamiento de las paredes laterales de la pirámide 12 que se ponen en contacto.
Las Figuras 7 y 8 muestran en una vista en alzado esquemática disposiciones de elementos de forma hueca 11, 11A formados de forma diferente (sin las capas base). La extensión bidimensional del elemento de construcción se extiende paralelamente con respecto al plano del dibujo. De acuerdo con la Figura 7, de forma análoga a las Figuras 1 y 2, los elementos de forma hueca 11, 11A orientados de manera opuesta, que se estrechan, se disponen desplazados de tal manera que los extremos anteriores menores (no representados) se adaptan a los huecos entre los extremos de pie mayores de los elementos de forma hueca orientados respectivamente de forma inversa. Las proyecciones perpendiculares con respecto a la extensión del componente de los elementos de forma hueca se solapan mutuamente. Si las paredes laterales 12 de los elementos de forma hueca 11, por el contrario, forman cilindros rectos, por ejemplo, elípticos, se produce la variante mostrada en la Figura 8.
La ventajosa variabilidad de elementos de construcción de acuerdo con la invención en la generación de propiedades de deformación predeterminadas se muestra a modo de ejemplo en la Figura 9. A modo de ejemplo se puede prever un área de deformación 17, en la que se ajusta una rigidez disminuida mediante una interrupción de la unión con elementos de forma hueca 18 separados entre sí. Por lo demás se ilustra una zona de relleno 19, que se ha producido mediante un relleno de los elementos de forma hueca 11 con un material plástico de relleno.
Mediante la generación de áreas de deformación 17 se puede conseguir un elemento de construcción con un refuerzo parcial, en el que solamente subáreas están equipadas de acuerdo con la invención con elementos de forma hueca unidos, mientras otras partes de la construcción de pila presentan elementos de forma hueca individuales, separados. De este modo se consigue, por ejemplo, que partes del elemento de construcción sean rígidas y tengan estabilidad dimensional (por ejemplo, las partes planas de una construcción de pila) y se puedan curvar fácilmente otras áreas para el montaje o con propósitos de revestimiento.
Los resultados de experimentos de esfuerzo en elementos de construcción de acuerdo con la invención y materiales de comparación se ilustran en las curvas de tensión-dilatación de la Figura 10. Como elementos de construcción de acuerdo con la invención (Muestra 1, Muestra 2) se usaron realizaciones de acuerdo con la Figura 1 con capas de cubrición. Como materiales de comparación se usaron pilas de capas de cubrición y un material textil individual (Comp. 1) o de capas de cubrición y dos materiales textiles, cuyas superficies laterales, sin embargo, no estaban unidas (Comp. 2). El ensayo de presión de los experimentos de esfuerzo se realizó en una máquina de ensayo entre placas de presión paralelas.
Las curvas de tensión-dilatación ilustran la dependencia de tensión-dilatación y muestran para los elementos de construcción de acuerdo con la invención una modificación drástica de la relación tensión-dilatación. Junto con un aumento de la rigidez, es decir, la subida de la curva en la zona inicial lineal, sorprendentemente también se observó un máximo pronunciado de la curva de tensión-dilatación que se correspondería a un punto de fusión en sólidos homogéneos. Este comportamiento se corresponde ventajosamente precisamente al comportamiento de tensión-dilatación del material convencional de capa central de panal de abejas. La capa simple Comp. 1 se caracteriza por una curva aún ligeramente ascendente después de alcanzar el máximo de la curva de tensión-dilatación. Sin embargo, esta característica no se requiere para la utilización del elemento de construcción de acuerdo con la invención como material central, ya que en usos como, por ejemplo, revestimientos interiores o maleteros de aviones, el material debe cargarse en cualquier caso solamente hasta un valor por debajo del máximo. Sin embargo, es más importante alcanzar un máximo tan elevado como sea posible, como se muestra para las muestras Muestra 1 y Muestra 2.
Junto a la mejora cualitativa de la forma de la curva de tensión-dilatación también se observaron resultados de medición absolutos excelentes. La rigidez a la presión de los elementos de construcción de acuerdo con la invención aumenta por la adhesión de las superficies laterales en comparación con las estructuras Comp. 1 y Comp. 2 hasta del triple al quíntuple. La rigidez a la presión en el modo de presión (esencialmente la rigidez a la presión) aumentó hasta del doble al triple. También se observaron mejoras correspondientes durante la determinación de los valores específicos, referidos a la masa, de la resistencia a la presión y del módulo de elasticidad.
Las Figuras 11 a 13 ilustran el uso de acuerdo con la invención de un equipo de presión con herramientas de troquelado estructuradas para la producción del elemento de construcción de acuerdo con la invención. El equipo de presión 200 comprende dos herramientas de troquelado 210, 220 respectivamente con salientes 211, 221. Los salientes 211, 221 presentan la forma y disposición de los elementos de forma hueca 11 (por ejemplo, de acuerdo con la Figura 1 ó 3). La Figura 11 muestra una sección de una herramienta de troquelado 210 con una pieza preformada de separación 13 aplicada, cuyas paredes laterales y bases menores se soportan desde el interior por los salientes 211. Por motivos de claridad, la pieza preformada de separación 13 y la herramienta de troquelado 210 se muestran con una separación. La Figura 12 ilustra la disposición mutua de las herramientas de troquelado 210, 220 (sin las piezas preformadas de separación) durante el agrupamiento del elemento de construcción de acuerdo con la invención. Las herramientas de troquelado dispuestas desplazadas relativamente entre sí se introducen unas en otras en dirección de la flecha, hasta que las piezas preformadas de separación se ponen en contacto a lo largo de las paredes laterales y bases menores y mayores. Finalmente sigue, por ejemplo, la adhesión, como se ha descrito anteriormente. La Figura 13 muestra una fotografía de las herramientas de troquelado 210 con los salientes 211, 221 y las piezas preformadas de separación 13 aplicadas.
De acuerdo con una primera variante, las herramientas de troquelado 210, 220 pueden formarse a partir de un material rígido, duro. La forma de los salientes 211, 221 se corresponde exactamente con la forma de los elementos de forma hueca. Los salientes 211, 221 consisten, a modo de ejemplo, en metal o plástico como, por ejemplo, PTFE.
De acuerdo con una segunda variante, las herramientas de troquelado con los salientes consisten en un material blando como, por ejemplo, caucho, particularmente caucho de silicona. Ventajosamente, las herramientas de troquelado pueden moldearse en este caso con métodos conocidos. Se puede proporcionar una chapa perforada que mejora la estabilidad y orientación de los salientes de la herramienta de troquelado.
El uso de herramientas de troquelado de un material blando, deformable tiene la ventaja de que en al ejercer una fuerza de presión sobre las piezas preformadas de separación encajadas entre sí se rellenan todos los espacios huecos posiblemente presentes localmente y los elementos de forma hueca adyacentes se comprimen entre sí al máximo. Los elementos de forma hueca se pueden deformar localmente, de tal manera que produce un contacto plano y una unión entre las paredes laterales y las bases menores y mayores.
Las características de la invención descritas en la anterior descripción, las reivindicaciones y los dibujos pueden ser importantes tanto individualmente como en combinación para la realización de la invención en sus diferentes configuraciones.

Claims (28)

1. Elemento de construcción (100), particularmente para la construcción ligera, con
-
una extensión plana y
-
una pluralidad de elementos de forma hueca (11, 11A) dispuestos de forma adyacente entre sí, que se extienden transversalmente con respecto a la extensión plana del elemento de construcción, en el que
-
los elementos de forma hueca (11, 11A) presentan respectivamente una pared lateral periférica (12) y los elementos de forma hueca adyacentes entre sí están unidos entre sí por sus paredes laterales, en el que
-
se proporcionan dos piezas preformadas de separación (15, 16), que se extienden paralelamente con respecto a la extensión plana del elemento de construcción y forman disposiciones de los elementos de forma hueca (11, 11A), donde cada una de las piezas preformadas de separación (15, 16) presenta una capa base (13, 14), sobre la que se disponen con separaciones mutuas los elementos de forma hueca (11, 11A) pertenecientes a la pieza preformada de separación (15, 16) y
-
las piezas preformadas de separación (15, 16) se disponen con orientación opuesta entre sí, de manera que los elementos de forma hueca (11, 11A) de la primera pieza preformada de separación (15) sobresalen en las separaciones entre los elementos de forma hueca (11, 11A) de la segunda pieza preformada de separación (15) y los elementos de forma hueca (11, 11A) que se ponen en contacto entre sí en sus paredes laterales pertenecen respectivamente a una de las otras dos piezas preformadas de separación (15, 16),
caracterizado por que
-
las piezas preformadas de separación (15, 16) encajadas entre sí están formadas de manera complementaria entre sí.
2. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) están unidos entre sí en las paredes laterales (12) que se ponen en contacto con arrastre de forma, con unión no positiva o con unión de materiales.
3. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 2, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A), en las paredes laterales (12) que se ponen en contacto están adheridos, soldados, soldados indirectamente, engrapados, anclados por salientes o inmovilizados entre sí.
4. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) se forman a partir de al menos un material del grupo de materiales que comprende materiales textiles fibrosos, materiales fibrosos de toda la superficie y láminas.
5. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 4, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) se forman a partir de al menos un material del grupo de materiales que comprende tejidos de punto o tejidos de malla de embutición profunda, papeles, tejidos no tejidos, láminas metálicas, láminas cerámicas, láminas termoplásticas y duroplásticas.
6. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que las paredes laterales de los elementos de forma hueca (11, 11A) contienen un aglutinante y/o presentan una subestructura.
7. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 1, en el que las piezas preformadas de separación (15, 16) encajadas entre sí se forman con tamaños y formas iguales de los elementos de forma hueca (11, 11A) y de las separaciones de los elementos de forma hueca (11, 11A) que pertenecen respectivamente a las piezas preformadas de separación (15, 16).
8. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 7, en el que las bases menores (11.2) de los elementos de forma hueca (11A) de una de las piezas preformadas de separación (15) se ponen en contacto con superficies base (11.1) con separaciones entre elementos de forma hueca (11) de la respectiva otra pieza preformada de separación (16).
9. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) presentan respectivamente un estrechamiento por paredes laterales inclinadas, donde los estrechamientos de los elementos de forma hueca (11, 11A) adyacentes, unidos mutuamente con sus paredes laterales, están orientados de manera opuesta entre sí.
10. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que las paredes laterales de los elementos de forma hueca son planos o están abombados de forma cóncava.
11. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) se forman a partir de al menos una forma del grupo de formas que comprende ortoedro, cilindro, esferas, semiesferas, elementos de semiesfera, conos y conos truncados.
12. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 11, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) presentan deformaciones por compresión local mutua de elementos de forma hueca adyacentes.
13. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que los elementos de forma hueca (11, 11A) forman una red rectangular o hexagonal o una red de líneas.
14. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, que presenta al menos un área de deformación (17), en la que se disponen los elementos de forma hueca (11, 11A) con una densidad de superficie disminuida en comparación con el entorno.
15. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, que presenta al menos un área de relleno (19), en la que se dispone una masa de relleno central.
16. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, que presenta sobre al menos un lado a lo largo de su extensión una capa de cubrición (21, 22).
17. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 16, en el que la capa de cubrición (21, 22) se forma a partir de plástico, metal o un material compuesto.
18. Elemento de construcción de acuerdo con la reivindicación 16 ó 17, que presenta al menos un área de deformación (17), en el que se disponen sobre la capa de cubrición (21, 22) elementos de forma hueca (18) separados entre sí.
19. Elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, en el que se disponen las dos piezas preformadas de separación (15, 16) desplazadas relativamente entre sí, de manera que una subárea de la primera pieza preformada de separación (15, 16) sobresale por un borde de la segunda pieza preformada de separación, donde al menos una pieza preformada de separación adicional está unida con la subárea sobresaliente de la segunda pieza preformada de separación.
20. Método para la producción de un elemento de construcción (100) de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones precedentes, con las etapas:
-
disposición de las piezas preformadas de separación (15, 16) con orientación opuesta entre sí, de manera que los elementos de forma hueca (11, 11A) de una de las piezas preformadas de separación (15) sobresalen en las separaciones entre los elementos de forma hueca (11, 11A) de la otra pieza preformada de separación (15) y viceversa y las paredes laterales de elementos de forma hueca (11, 11A) adyacentes entre sí se ponen en contacto y
-
unión de las piezas preformadas de separación (15, 16) que se ponen en contacto entre sí.
21. Método de acuerdo con la reivindicación 20, en el que los elementos de forma hueca se producen mediante extrusión o moldeo por inyección o mediante embutición profunda de las piezas preformadas de separación.
22. Método de acuerdo con la reivindicación 21, en el que la disposición de los elementos de forma hueca comprende un agrupamiento de las piezas preformadas de separación.
23. Método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 20 a 22, en el que la unión de las piezas preformadas de separación (15, 16) comprende una adhesión, soldadura, soldadura indirecta, engrapado, anclaje o inmovilización.
24. Método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 20 a 23, en el que durante la unión de las piezas preformadas de separación (15, 16), las mismas se comprimen entre sí bajo la acción de una fuerza de presión.
25. Método de acuerdo con la reivindicación 24, en el que se ejerce la fuerza de presión con herramientas de troquelado (210, 220), que presentan salientes (211, 221) con una forma correspondiente a una forma interna de los elementos de forma hueca (11, 11A).
26. Método de acuerdo con la reivindicación 25, en el que la fuerza de presión se ejerce con herramientas de troquelado (210, 220), que están formadas a partir de elastómeros.
27. Método de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 20 a 26, en el que el elemento de construcción se une al menos en un lado con una capa de cubrición (21, 22).
\newpage
28. Uso de un elemento de construcción de acuerdo con al menos una de las reivindicaciones 1 a 19, como:
-
capa de protección, particularmente en obras de construcción de carreteras o en vehículos motorizados para la protección de peatones o para la protección de ocupantes,
-
componente de pared,
-
como elemento de revestimiento en la construcción aeronáutica y/o
-
material central en una pieza de construcción de construcción ligera.
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