ES2675156T3 - Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente y tal componente de construcción - Google Patents

Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente y tal componente de construcción Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción (1, 1') de varias capas moldeado tridimensionalmente, caracterizado por las siguientes etapas consecutivas en el tiempo: a) proporcionar al menos dos elementos planos (2, 3, 3a, 3b); b) unir los elementos (2, 3, 3a, 3b) para formar un material compuesto (4, 4') que se compone de varias capas (S1, S2, S1', S2'); c) conformar el material compuesto (4, 4') en una forma tridimensional deseada; d) deformar localmente al menos una de las capas (S2, S2') formando una estructura (6, 6') que incrementa la rigidez y/o que forma un sistema de canales.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente y tal componente de construcción
La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente. En particular, un componente de construcción de este tipo puede ahorrar peso, en tanto que componente de construcción ligero, en todos los ámbitos de los que se trate, con al mismo tiempo una capacidad de carga máxima, o usarse como intercambiador de calor tridimensional en moldes para un atemperado homogéneo.
Una pieza moldeada de plástico con una capa termoplástica decorativa así como un procedimiento para su fabricación se describe en el documento DE 10 2006 024 263 A1. El lado de la cavidad de la herramienta empleada para el moldeo de la pieza moldeada de plástico presenta una estructura tal que, durante el moldeo de la pieza moldeada de plástico, la estructura es transferida sobre la superficie de la lámina termoplástica y grabada en la misma. Estructura del lado de la cavidad de la herramienta sobre la superficie de la lámina termoplástica. Por el término “estructura grabada” sobre la superficie de la pieza moldeada de plástico ha de entenderse una superficie no lisa, regular o irregular, tal como, por ejemplo, un dibujo de granulado, un dibujo de estriado, un dibujo de hoyuelos, un dibujo de estampado en cuero, un dibujo de logotipo formado por letras, cifras o figuras geométricas, un estampado decorativo etc.
Los componentes de construcción de varias capas moldeados tridimensionalmente se usan como componentes de construcción de material compuesto (en particular como componentes de construcción de material compuesto de plástico-metal) en la construcción ligera, en particular en la construcción ligera de estructuras y presentan en una capa intermedia (entre las superficies exteriores del material compuesto) una estructura que aumenta la rigidez del componente de construcción (por ejemplo en forma de estampados, nervaduras y/o acanaladuras adicionales). Mediante una estructura de este tipo puede garantizarse, sin consumo adicional de material, una rigidización del componente de construcción, en particular en caso de superficies más grandes, que tienden a abombarse, pudiendo obtenerse con este fin en el mercado diferentes chapas con estructuras abombadas o tableros de construcción ligera de varias capas, en los que ya están incorporadas tales chapas con estructuras abombadas. No obstante, resulta problemática la conformación de los productos semiacabados anteriormente mencionados para dar lugar a componentes de construcción moldeados tridimensionalmente, ya que mediante esta conformación tridimensional se distorsionan las estructuras abombadas al menos localmente, de modo que también el efecto de aumento de rigidez obtenido mediante estas estructuras abombadas se pierde al menos localmente.
En los moldes para el atemperado homogéneo (en particular para el atemperado homogéneo de grandes superficies) existe el desafío de, por un lado, poner el caloportador cerca de la superficie de contacto y, por otro lado, garantizar la estabilidad de forma necesaria para soportar sin fallos las cargas que se producen en el procedimiento. Puesto que, al usar moldes y herramientas macizos, debido a la elevada masa térmicamente inerte asociada a los mismos, se producen un elevado consumo de energía y tiempos de ciclo largos para el atemperado, para los tanques de refrigeración y los intercambiadores de calor planos se usan con frecuencia denominadas “pillow plates”. Estas “pillow plates”, que consisten en dos chapas, perfiladas por uno o ambos lados, no son adecuadas, sin embargo, para la fabricación de componentes de construcción moldeados tridimensionalmente y, además, presentan en sus áreas de esquina un desventajoso guiado de corriente con denominadas “zonas de aguas muertas”, que provoca un atemperado irregular.
Para la fabricación de componentes de construcción ligera hay disponibles ya hoy en día productos semiacabados planos de diferentes tipos (por ejemplo en forma de chapas con estructuras abombadas o en forma de tableros y paneles sándwich de construcción ligera) como productos de fabricación en serie económicos en las más diversas medidas. Estos productos semiacabados tienen en común la presencia de estructuras que incrementan la rigidez distribuidas uniformemente (resaltes, estampados o elementos similares). Mediante el empleo de procedimientos de conformación con herramientas de memoria de forma (por ejemplo herramientas de compresión), estos productos semiacabados pueden ciertamente llevarse fácilmente a una forma de componente de construcción tridimensional deseada; sin embargo, con la conformación tridimensional va asociada también una deformación y por tanto un daño (al menos local) de las estructuras que incrementan la rigidez, lo que restringe la aplicabilidad de los componentes de construcción tridimensionales fabricados según el procedimiento anteriormente mencionado. Además, las estructuras que incrementan la rigidez en los productos semiacabados conocidos se fabrican generalmente a su vez mediante herramientas de memoria de forma (como por ejemplo mediante rodillos de estampado con resaltes), por lo que estas estructuras están diseñadas, desventajosamente, sin adaptación local alguna, como elementos unitarios regulares del mismo tamaño.
Por otro lado, se sabe también cómo fabricar componentes de construcción ligera mediante conformación a alta presión interna libre (FIDU), ensamblando chapas lisas primero localmente e introduciendo en los espacios huecos así generados un medio a presión (gaseoso o líquido). Debido a la alta presión interna, se supera el límite de fluencia del material de chapa usado, de modo que tiene lugar una variación de forma plástica. Por medio de la tecnología FIDU se fabrica por tanto a partir de chapas bidimensionales un componente de construcción tridimensional, que puede usarse en particular en la construcción ligera, pudiendo controlarse la geometría final que
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surge del componente de construcción mediante la geometría de los puntos de unión entre las chapas individuales y mediante elementos de limitación internos. Puesto que en la conformación a alta presión interna libre se “infla” un material compuesto en capas liso en el estado inicial (formado por varias chapas individuales planas) de dentro hacia fuera, la libertad de diseño 3D queda muy restringida y por tanto solo pueden implementarse geometrías de componente de construcción relativamente planas mediante el procedimiento FIDU.
Los problemas anteriormente mencionados, que surgen en la conformación tridimensional existen también en las “pillow plates” (placas de intercambio térmico) unidas localmente entre sí en moldes para el atemperado homogéneo (enfriamiento, calentamiento, atemperado alterno), que forman entre sí un sistema de canales que sirve para el paso de un medio caloportador. El problema en este caso es la elevada rigidez de tales “pillow plates” con respecto a la conformación tridimensional con la consecuencia desventajosa de que solo pueden crearse formas sencillas (por ejemplo tanques cilíndricos), pero ningún componente constructivo tridimensional más complejo (por ejemplo con superficies doblemente curvadas) a partir de tales “pillow plates”.
Otro problema que se plantea se deriva del hecho de que las herramientas o moldes empleados para el atemperado de grandes superficies por lo general tienen mucha masa y por tanto presentan una masa térmica muy grande y muy inerte. Esto es desventajoso desde el punto de vista energético, en particular en el atemperado alterno, y conduce a tiempos de calentamiento y enfriamiento largos, poco productivos, para cuya eliminación se requieren herramientas y moldes que presenten una buena conductividad térmica, para posibilitar lo más rápido posible un atemperado homogéneo definido.
Como alternativa se conoce un calentamiento mediante esteras y/o mallas calefactoras, no pudiendo trasladarse tampoco estos elementos calefactores de forma plana a todas las formas tridimensionales deseadas o solo previendo un amplio “despedazamiento” de dichos elementos calefactores, lo que tiene desventajosamente como consecuencia un gran número de conexiones y circuitos reguladores.
Otra posibilidad alternativa para crear moldes atemperados de manera homogénea consiste en crear primero el molde de pared delgada (por ejemplo, concha) y después conectar en el lado trasero del molde, opuesto a la pieza de trabajo, tuberías para el paso del medio de atemperado, aunque la conexión de las tuberías requeridas en formas tridimensionales supone un enorme esfuerzo de instalación adicional.
El objetivo de la invención es, evitando las desventajas previamente mencionadas, indicar un procedimiento para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente, en el que la formación de una estructura que incrementa la rigidez y/ o que forma un sistema de canales para un medio de atemperado no sea a costa de la libertad de diseño tridimensional del componente de construcción.
La solución técnica para este objetivo se consigue mediante las características de la reivindicación 1.
El procedimiento de acuerdo con la invención para la fabricación de un componente de construcción de varias capas moldeado tridimensionalmente se caracteriza por la siguiente sucesión de etapas de procedimiento consecutivas:
a) proporcionar al menos dos elementos planos;
b) unir los elementos para formar un material compuesto constituido por varias capas;
c) conformar el material compuesto en una forma tridimensional deseada;
d) deformar localmente al menos una de las capas formando una estructura que incrementa la rigidez y/o que forma un sistema de canales.
La idea principal de la presente invención consiste en que se invierte el orden de las etapas de producción utilizada en la fabricación de componentes de construcción de varias capas moldeados tridimensionalmente. En lugar de, como en el estado de la técnica, fabricar habitualmente en primer lugar tableros de construcción ligera o placas de intercambio térmico (“pillow plates”) con una estructura integrada para la rigidización o para la conducción del medio de atemperado y, a continuación, someter estos productos de partido bidimensionales a una conformación tridimensional, para obtener así un componente de construcción tridimensional para aplicaciones de construcción ligera o de atemperado, de acuerdo con la invención se transforma en primer lugar un material compuesto plano de varias capas (sin estructura de rigidización o de canales) a una forma final tridimensional deseada y solo después se crea, mediante deformación local de una de las capas del material compuesto tridimensional, la estructura que refuerza la rigidez o que forma el sistema de canales. Mediante esta inversión del orden de producción se evitan los problemas que aparecen con la conformación convencional de tableros de construcción ligera o placas de intercambio térmico para dar lugar a componentes de construcción tridimensionales (deformación y daño de la estructura de rigidización o de canales debido a la conformación 3D posterior).
El procedimiento de acuerdo con la invención permite fabricar componentes de construcción de varias capas (en particular componentes de construcción para aplicaciones de construcción ligera o para moldes para atemperado homogéneo) con cualquier geometría tridimensional de manera rápida y económica. En contraposición, la conformabilidad tridimensional de tableros de construcción ligera o placas de intercambio térmico conocidos para dar lugar a componentes de construcción tridimensionales está muy restringida debido a las estructuras de rigidización o de canales ya previstas en estos tableros o placas de partida. Al incorporar la estructura que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales solo posteriormente (es decir, tras la conformación 3D definitiva), esta estructura
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puede adaptarse exactamente a la forma final tridimensional del componente de construcción, a fin de poder desplegar de manera óptima su función de rigidización o de atemperado.
Si bien pueden fabricarse componentes de construcción tridimensionales de varias capas también transformando en primer lugar las capas individuales, mediante una conformación independiente, a su forma final tridimensional y ensamblándolas después al componente de construcción tipo sándwich acabado, este procedimiento es, sin embargo, esencialmente más complejo frente al procedimiento de acuerdo con la invención, porque requiere varias etapas de procedimiento y al ensamblar las piezas individuales tridimensionales aparecen inevitables problemas de tolerancia.
Según un perfeccionamiento especialmente ventajoso de la invención, en la etapa de procedimiento b) (es decir al unir los elementos de partida planos) se forman entre las capas espacios huecos cerrados en la sección transversal, que después, en la etapa de procedimiento d) (es decir solo tras la conformación tridimensional del material compuesto), se modifican en sus secciones transversales mediante un procedimiento de conformación basado en medios de acción o energía de acción, en particular introduciendo en el transcurso de una conformación a alta presión interna un medio de acción a presión en los espacios huecos, de modo que los espacios huecos se ensanchan así formando la estructura que incrementa la rigidez y/o que forma un sistema de canales.
La formación de la estructura que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales en la etapa de procedimiento d) final puede conseguirse, por tanto, de manera económica, sin el uso de herramientas de memoria de forma adicionales, únicamente por la fuerza del medio de acción o de la energía de acción que ensancha la sección transversal de los espacios huecos. Además, con respecto a estructuras de rigidización o de canales conocidas en tableros de construcción ligera o placas de intercambio térmico, que la mayoría de las veces debido al uso de herramientas de memoria de forma (por ejemplo rodillos de estampado) están formadas a partir de elementos unitarios con tamaño y forma constante y distancia de trama uniforme, mediante una variación de los espacios huecos formados en la etapa de procedimiento b) de acuerdo con la invención y/o mediante una variación de la fuerza del medio de acción o de la energía de acción que actúa en la etapa de procedimiento d) sobre los espacios huecos, puede generarse una estructura con elementos estructurales localmente variables (por ejemplo en cuanto a tamaño, forma y/o distancia de trama).
Los elementos de partida planos proporcionados en la etapa de procedimiento a) y unidos entre sí en la etapa de procedimiento b) (por ejemplo chapas o planchas o recortes de las mismas) pueden ser igual de grandes o tener tamaños diferentes, colocándose, según un ejemplo de realización preferido, un gran número de elementos más pequeños sobre la superficie de un elemento más grande, de modo que se mantiene en particular una distancia de separación entre dos elementos más pequeños adyacentes.
Mediante un dimensionamiento y posicionamiento de este tipo de los elementos de partida puede formarse en la etapa de procedimiento d) una estructura para el incremento de la rigidez o para la conducción de un medio de atemperado, que esté exactamente adaptada al caso de aplicación requerido. Así, en la etapa de procedimiento d) final se forman elementos estructurales adicionales solo en las áreas del componente de construcción tridimensional en las que realmente se necesita su función de incremento de la rigidez o de atemperado, con lo cual se evita un sobredimensionamiento innecesario y poco rentable del componente de construcción.
La conformación que tiene lugar en la etapa de procedimiento c) del material compuesto plano en la forma de componente de construcción tridimensional deseada puede implementarse mediante los más diversos procedimientos de conformación, por ejemplo mediante el uso de herramientas de conformación de memoria de forma (como por ejemplo mediante embutición profunda) o mediante un procedimiento de conformación basado en medios de acción o energía de acción (por ejemplo mediante conformación a alta presión interna). La conformación tridimensional puede tener lugar, además, de manera incremental (por ejemplo mediante conformación de chapas incremental), de manera libre (por ejemplo mediante abombado) o de manera flexible (por ejemplo mediante rebordeado).
De manera ventajosa, la formación de la estructura que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales tiene lugar en la etapa de procedimiento d) sin el uso de herramientas de memoria de forma, únicamente mediante el “efecto pop”, adoptando el material de la respectiva capa, a una determinada presión estática o a una determinada carga de otro tipo, por sí solo un nuevo estado estable.
Al aprovechar el “efecto pop”, se crea de manera especialmente cuidadosa con el material, al ser sin herramientas, y con un consumo de energía extremadamente reducido, una estructura abollada o abombada que aumenta la rigidez del componente de construcción con una forma ideal rigidizadora. Al mismo tiempo, debido al “efecto pop”, que se basa en el fenómeno de la autorganización física macroscópica, se minimizan las tensiones aplicadas previamente (al unir los elementos individuales y al conformar tridimensionalmente el material compuesto) al componente de construcción, manteniéndose por completo la calidad de superficie original (en determinadas circunstancias, mejorada) de los materiales de partida debido a la ausencia de toda intervención de herramientas en la superficie. Este “efecto pop”, aunque ya se publicita hoy en día en algunos productos, con frecuencia no ha surtido efecto debido al modo de producción.
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A continuación se mencionan y explican más detalladamente, haciendo referencia a los dibujos, ejemplos de realización de la invención. Muestran:
las figuras 1a y 1b una primera etapa de procedimiento a) del procedimiento de acuerdo con la invención;
las figuras 2a y 2b una segunda etapa de procedimiento b) a continuación de la primera etapa de procedimiento a)
según las figuras 1a y 1b;
las figuras 3a y 3b una tercera etapa de procedimiento c) a continuación de la segunda etapa de procedimiento b) según las figuras 2a y 2b; y
las figuras 4a y 4b una cuarta etapa de procedimiento d) a continuación de la tercera etapa de procedimiento c) según las figuras 3a y 3b.
Las figuras 1a, 2a, 3a y 4a muestran, en representación esquemática, las etapas de procedimiento para la fabricación de un componente de construcción 1 tridimensional de varias capas de acuerdo con un primer ejemplo de realización der invención, mientras que las figuras 1b, 2b, 3b y 4b muestran, en representación esquemática, las etapas de procedimiento para la fabricación de un componente de construcción 1' tridimensional de varias capas de acuerdo con un segundo ejemplo de realización de la invención.
Ambos ejemplos de realización tienen en común el siguiente desarrollo básico para la fabricación de un componente de construcción 1, 1' tridimensional de varias capas:
En una primera etapa de procedimiento a) según las figuras 1a y 1b se proporcionan en primer lugar al menos dos elementos planos 2, 3, 3a, 3b (preferentemente chapas o planchas o recortes de las mismas).
En una segunda etapa de procedimiento b) a continuación de la misma, según las figuras 2a y 2b, estos elementos planos 2, 3, 3a, 3b se unen localmente entre sí, de modo que surgen varios espacios huecos 8, 8' cerrados.
En una tercera etapa de procedimiento c) a continuación de la misma, según las figuras 3a y 3b, tiene lugar la conformación del material compuesto 4, 4' de varias capas que surge en la etapa de procedimiento b) en la forma tridimensional deseada mediante los más diversos procedimientos de moldeo.
En una cuarta etapa de procedimiento d) final, según las figuras 4a y 4b, se forma en el material compuesto 5, 5' moldeado tridimensionalmente generado en la etapa de procedimiento c) una estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales. La implementación de una estructura 6, 6' de este tipo tiene lugar preferentemente sobre la base de una conformación basada en medios de acción o energía de acción, sin que sea necesario el uso de herramientas de memoria de forma adicionales para esta etapa de procedimiento d) final.
Es importante para el procedimiento de acuerdo con la invención respetar el orden de las etapas de procedimiento a) a d) antes resumidas brevemente. A este respecto hay que tener en cuenta, en particular, que la etapa de procedimiento c) (conformación del material compuesto en capas 4, 4' plano en un material compuesto en capas 5, 5' moldeado tridimensionalmente, cf. el paso de las figuras 2a, 2b a las figuras 3a, 3b) se realiza antes en el tiempo que la etapa de procedimiento d) (creación de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales, cf. el paso de las figuras 3a, 3b a las figuras 4a, 4b). Este orden de producción invierte el modo de proceder que podía encontrarse en el estado de la técnica, dado que ya no tienen que someterse tableros de construcción ligera o placas de intercambio térmico (“pillow plates) con estructura que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales ya integrada a una posterior conformación tridimensional. Mediante la inversión propuesta de acuerdo con la invención del orden de producción (primer la conformación tridimensional, solo después la formación de la estructura 6, 6') se descarta, ventajosamente, que la estructura 6, 6' se deforme debido a la conformación tridimensional y por tanto que pierda su función de incremento de la rigidez o canalizadora.
Además hay que tener en cuenta que la etapa de procedimiento b) (ensamblado de los elementos de partida planos 2, 3, 3a, 3b individuales para dar lugar a un material compuesto 4, 4' plano de varias capas, cf. el paso de las figuras 1a, 1b a las figuras 2a, 2b) se sitúa antes en el tiempo que la etapa de procedimiento c) (conformación del material compuesto 4, 4' plano de varias capas en un material compuesto 5, 5' de varias capas moldeado tridimensionalmente, cf. el paso de las figuras 2a, 2b a las figuras 3a, 3b). Mediante este orden de producción se evitan los problemas de tolerancia que aparecen en el estado de la técnica al conformar en primer lugar tridimensionalmente los elementos individuales por separado y solo después juntarlos, en un complejo procedimiento de ensamblado, para dar lugar al material compuesto tridimensional de varias capas.
Otro aspecto especialmente ventajoso de la invención prevé que, en la etapa de procedimiento d), durante la formación de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales (por ejemplo para el paso de un medio caloportador) conforme al paso de las figuras 3a, 3b a las figuras 4a, 4b, se aproveche el denominado “efecto pop”. En las figuras 4a, 4b, el material de la capa inferior S2, S2' se deforma, a partir de una determinada presión estática, que puede generase por ejemplo en el transcurso de una conformación a alta presión
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interna mediante un medio de acción a presión introducido en los espacios huecos 8, 8', o a partir de una determinada carga de otro tipo (sin ninguna intervención de herramientas y con el mínimo aporte de energía adicional), prácticamente por sí mismo pasando a la tercera dimensión. A este respecto, el material de la capa inferior S2, S2' adopta, tras “hacer pop”, un estado estable en forma de una estructura de abolladura o abombamiento con elementos estructurales 9, 9' moldeados de manera regular (por ejemplo hexágonos, en forma de panal o en forma de caras 3D), tal como se conocen en la naturaleza (por ejemplo, según el ejemplo del panal de abejas). Tal operación de conformación, que se desarrolla a partir de unas determinadas condiciones marco prácticamente por sí sola, se basa en fenómenos de la autorganización física macroscópica. Mediante la forma ideal de los elementos estructurales 9, 9' formados aprovechando el “efecto pop” se confiere a materiales incluso muy delgados (tales como chapas) una elevada rigidez mecánica y otras propiedades positivas. Así, al hacer “pop”, se minimizan las tensiones inducidas previamente (en el ensamblado y en la conformación tridimensional) en el material de la capa inferior S2, S2'. Al mismo tiempo, este procedimiento de conformación es muy cuidadoso con los materiales y las superficies, al usar el “efecto pop”, puesto que se mantienen prácticamente inalterados los tamaños de las superficies del material de partida y del material estructurado, lo que tiene ventajosamente como consecuencia que incluso la calidad de superficie de un material previamente refinado (tal como una chapa pintada o anodizada) se mantiene totalmente tras hacer “pop”. Con el uso del “efecto pop” pueden fabricarse por tanto componentes de construcción 1, 1' de varias capas moldeados tridimensionalmente para aplicaciones de construcción ligera o de atemperado, que alcanzan una calidad de superficie óptima por lo que respecta a diversos requisitos de trabajo y valores de rigidez máximos.
A continuación se describen otros detalles de la invención, en particular también las diferencias entre ambos ejemplos de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, con ayuda de las figuras individuales:
En la figura 1a se proporcionan, de acuerdo con un primer ejemplo de realización de la etapa de procedimiento a), dos elementos planos 2, 3 moldeados de manera totalmente lisa y del mismo tamaño, correspondiendo su tamaño a este respecto, en cada caso, aproximadamente al tamaño del componente de construcción 1 acabado. Los dos elementos planos 2, 3 se colocan uno sobre otro, de modo que se forma una pila estratificada 11, 11' formada por dos capas S1, S2 dispuestas una encima de otra.
En cambio, de acuerdo con el segundo ejemplo de realización de la etapa de procedimiento a) representado en la figura 1b, se proporcionan tres elementos 2, 3a, 3b, concretamente un primer elemento 2, que, como los elementos 2, 3 de la figura 1a, presenta aproximadamente el tamaño del componente de construcción 1' acabado, y dos segundos elementos 3a, 3b, que presentan un tamaño igual ente sí pero notablemente inferior con respecto al primero elemento 2 (menos de la mitad del tamaño del primer elemento 2). Los tres elementos 2, 3a, 3b se colocan igualmente en capas uno sobre otros para formar una pila estratificada 11' de dos capas, y concretamente disponiendo los dos segundos elementos 3a, 3b más pequeños en cada caso sobre la superficie 2o de la cara inferior del primer elemento 2 más grande. La disposición se realiza a este respecto de tal manera que entre los dos segundos elementos 3a, 3b más pequeños quede una distancia de separación d, a lo largo de la cual queda al descubierto la superficie 2o del primer elemento 2 (más grande) situado encima. Además, los dos segundos 3a, 3b (más pequeños) no terminan al ras con las caras exteriores del elemento 2 (más grande) situado encima, de modo que también aquí la superficie 2o del primer elemento 2 (más grande) queda al descubierto sin tapar.
El segundo ejemplo de realización ofrece la ventajosa posibilidad de colocar los elementos 3a, 3b más pequeños localmente sobre el elemento 2 más grande solo allí donde en el posterior componente de construcción 1 ' también se necesite realmente una función rigidizadora o de atemperado adicional, de modo que se evite un sobredimensionamiento innecesario y poco rentable del componente de construcción 1 '. Además, una colocación local de elementos 3a, 3b más pequeños permite una conformabilidad tridimensional mejorada del material compuesto 4, 4' en la etapa de procedimiento c), ya que las zonas 10 de una capa al descubierto del material compuesto 4, 4' solo presentan una resistencia a la conformación reducida y se les puede dar, por tanto, bien cualquier forma tridimensional deseada.
Se entiende que, más allá de los dos ejemplos de realización mostrados en las figuras 1a y 1b, existe un gran número de posibilidades adicionales para elegir los elementos de partida planos 2, 3, 3a, 3b por lo que respecta a su tamaño, forma, número y/o disposición mutua, de tal manera que, al final de las cuatro etapas de procedimiento a) a d) de acuerdo con la invención, se logre un resultado de fabricación óptimo.
A continuación se ensamblan los elementos 2, 3, 3a, 3b colocados en capas unos sobre otros de acuerdo con las figuras 1a y 1b para dar lugar a un material compuesto 4, 4' plano. Mientras que, en la figura 2a, debido a los dos elementos 2, 3 igual de grandes, se produce un material compuesto 4 de dos capas continuo, el material compuesto 4' de dos capas en la figura 2b está localmente interrumpido por una zona 10 central y dos exteriores, que están formadas en cada caso solo de una capa (compuesta por el elemento 2 (más grande) superior).
Los elementos 2, 3, 3a, 3b colocados en capas unos sobre otros se ensamblan entre sí solo localmente en puntos de unión 7, 7' discretos, pudiendo usarse con este fin diferentes procedimientos de ensamblado por arrastre de forma (como, por ejemplo, soldadura fuerte, soldadura blanda o adhesión) o procedimientos de ensamblado por conformación (como, por ejemplo, clinchado) o procedimientos de ensamblado con ayuda de otros elementos de unión (como, por ejemplo, remachado o atornillado o similares). Mediante el ensamblado local se producen entre
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ambas capas S1, S2, S1', S2' del material compuesto 4, 4' varios espacios huecos 8, 8', que presentan en cada caso en la dirección perimetral secciones transversales cerradas, de forma rectangular en plano. En el procedimiento de ensamblado según las figuras 2a y 2b puede efectuarse, por medio de una modificación de la posición y/o de la distancia de los puntos de unión 7, 7' discretos, fácilmente una adaptación correspondiente de los espacios huecos 8, 8' formados (por lo que respecta a posición y/o dimensión). Puesto que a partir de estos espacios huecos 8, 8' en la etapa de procedimiento d) final (cf. el paso de las figuras 3a, 3b a las figuras 4a, 4b) se moldea de nuevo la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales, existe ya en el procedimiento de ensamblado la posibilidad de influir en la posición y/o dimensión de esta estructura 6, 6'.
Como siguiente etapa de procedimiento c) se transforma el material compuesto 4, 4' de varias capas plano de las figuras 2a y 2b, mediante los más diversos procedimientos de conformación, en un material compuesto 5, 5' de varias capas moldeado tridimensionalmente. Este material compuesto 5, 5' se corresponde, en su diseño tridimensional básico, ya al componente de construcción 1, 1 ' acabado, pero sin que estén completamente formados todavía los elementos estructurales 9, 9' que incrementan la rigidez o que forman un sistema de canales, adicionalmente requeridos.
El material compuesto 5, 5' moldeado tridimensionalmente, mostrado en las figuras 3a y 3b, puede obtenerse mediante procedimientos con herramientas, como por ejemplo la embutición profunda por medio de una herramienta de embutición profunda y/o la conformación a alta presión interna, así como mediante procedimientos sin herramientas, como por ejemplo el abombado. Alternativamente, al material compuesto en capas 4, 4' liso de las figuras 2a y 2b se le puede dar gradualmente la forma tridimensional deseada mediante conformación de chapas incremental (IBU) según las figuras 3a y 3b. El radio de conformado estrecho introducido en la zona 10 de una capa central del material compuesto 5, 5' moldeado tridimensionalmente según la figura 3b puede implementarse, en particular, mediante un procedimiento de conformación por flexión (como, por ejemplo, mediante rebordeado, curvado oscilante, o similares).
Finalmente tiene lugar la creación -representada por el paso de las figuras 3a, 3b a las figuras 4a, 4b- de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales. Esta estructura 6, 6' puede formarse al mismo tiempo en una única etapa de procedimiento o -en el caso de varios espacios huecos 8, 8' separados entre sí- también una tras otra en el tiempo en varias etapas de procedimiento. Ventajosamente se introduce para ello, en el transcurso de una conformación a alta presión interna, un medio de acción a presión en los espacios huecos 8, 8' formados según las figuras 3a y 3b entre las capas S 1, S2, S1', S2' del material compuesto 5, 5', de modo que los espacios huecos 8, 8' se ensanchan por la influencia de la presión estática acumulada en su interior. Como puede verse a partir de las figuras 4a y 4b, este ensanchamiento basado en medios de acción de los espacios huecos 8, 8' se implementa en cada caso mediante un abombamiento o abollado dirigido hacia debajo de la capa inferior S2, S2' del material compuesto 5, 5', teniendo lugar este abombamiento o abollado -como se ha ilustrado ya previamente- aprovechando el “efecto pop”, de modo que en el componente de construcción 1, 1' acabado se obtienen elementos estructurales 9, 9' con una forma ideal que cuida la superficie y muy rigidizadora.
Es esencial para la formación de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales que al menos una de las capas S1, S2, S1', S2' del material compuesto 5, 5' que adopta ya la forma tridimensional final se someta posteriormente todavía a una deformación local. Mediante este orden de producción (primero conformación tridimensional del material compuesto 4, 4' y solo entonces deformación local de al menos una de las capas S1, S1', S2, S2' con vistas a la formación de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales) se garantiza que dicha estructura 6, 6' esté adaptada exactamente a la forma del componente de construcción tridimensional, para poder cumplir de manera fiable su función de incremento de la rigidez o de canalización.
La deformación local, requerida para la creación de la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales, de al menos una de las capas S 1, S2, S1', S2' del material compuesto 5, 5' tridimensional puede conseguirse -como se ha ilustrado previamente- sobre la base de medios de acción (por ejemplo mediante energía de acción, mediante el uso de reacciones químicas o mediante calentamiento local. Los procedimientos anteriormente mencionados tienen, todos, la ventaja de que no son necesarios elementos de herramientas de memoria de forma adicionales.
La forma tridimensional final del componente de construcción 1, 1' también puede crearse mediante una forma desarrollable, a la que mediante rebordeado y ensamblado local se le puede dar la forma tridimensional final deseada. Resulta decisivo que la estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales solo se forme tras finalizar el moldeo tridimensional mediante deformación local de al menos una de las capas S1, S1', S2, S2' del material compuesto 5, 5' tridimensional.
La estructura 6, 6' que incrementa la rigidez o que forma un sistema de canales puede ser irregular, para posibilitar a lo largo del componente de construcción 1, 1' una adaptación local de la función provocada por esta estructura 6, 6'. Por ejemplo -tal como se muestra en el ejemplo de realización del componente de construcción 1 según la figura 4a- los elementos estructurales 9 individuales de la estructura 6 pueden estar formados de manera diferente. Es igualmente concebible distribuir los elementos estructurales 9' individuales en diferentes patrones básicos a lo largo del componente de construcción 1'. Así, -tal como es el caso en el ejemplo de realización del componente de
construcción 1' según la figura 4b-también pueden estar previstas zonas 10 del componente de construcción, que estén totalmente libres de elementos estructurales 9', porque aquí no se necesite ninguna función de incremento de la rigidez ni de atemperado por parte de la estructura 6'.
En el caso de una estructura 6, 6' que sirve como sistema de canales para el paso de un medio caloportador, 5 pueden formarse diferentes geometrías de estructura, para poder garantizar un atemperado de superficies óptimo. Por ejemplo, una estructura 6, 6' de este tipo puede estar realizada con un solo canal sin ramificaciones, por ejemplo en forma de un canal guiado en forma de meandro. Alternativamente, la estructura 6, 6' puede estar realizada con varios canales con ramificaciones de manera similar a los de radiadores de placa, por ejemplo en forma de una estructura de arpa o de meandros. En otra alternativa es posible diseñar la estructura 6, 6' de modo que estén 10 previstos una entrada y salida con un solo canal y canales de flujo separados según un patrón biónico entre la entrada y la salida.
El ámbito de aplicación de los componentes de construcción 1, 1' fabricados según el procedimiento anteriormente descrito comprende todos los sectores en los que la eficacia de los materiales, la construcción ligera y el comportamiento acústico constituyen un requisito central para el desarrollo del producto y la construcción. También 15 comprende el campo de aplicación de los componentes de construcción fabricados de acuerdo con la invención moldes para el atemperado homogéneo, como por ejemplo intercambiadores de calor moldeados tridimensionalmente. Aquí pueden encontrar aplicación componentes de construcción fabricados de acuerdo con la invención en particular como moldes de poca masa y baratos para la fabricación de componentes de construcción de material compuesto de fibra (consolidación de la matriz), para el termoformado y para procedimientos similares 20 que requieren un atemperado homogéneo.

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REIVINDICACIONES
1. Procedimiento para la fabricación de un componente de construcción (1, 1') de varias capas moldeado tridimensionalmente, caracterizado por las siguientes etapas consecutivas en el tiempo:
a) proporcionar al menos dos elementos planos (2, 3, 3a, 3b);
b) unir los elementos (2, 3, 3a, 3b) para formar un material compuesto (4, 4') que se compone de varias capas (S1, S2, S1', S2');
c) conformar el material compuesto (4, 4') en una forma tridimensional deseada;
d) deformar localmente al menos una de las capas (S2, S2') formando una estructura (6, 6') que incrementa la rigidez y/o que forma un sistema de canales.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la etapa a) se proporcionan elementos (2, 3, 3a, 3b) totalmente lisos o curvados de manera plana, en particular chapas o planchas o recortes de las mismas, proporcionándose en la etapa a) preferentemente al menos un primer elemento (2), que presenta aproximadamente el tamaño del componente de construcción (1, 1') acabado, y al menos un segundo elemento (3, 3a, 3b), que presenta un tamaño igual o inferior al del primer elemento (2), y uniéndose entre sí en la etapa b) preferentemente los elementos (2, 3, 3a, 3b) y solapándose al menos por zonas.
3. Procedimiento según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque en la etapa b) se colocan un gran número de elementos (3a, 3b) más pequeños sobre la superficie (2o) de un elemento más grande (2), manteniéndose en particular una distancia de separación (d) entre dos elementos (3a, 3b) más pequeños adyacentes, de modo que en la etapa b) se obtiene en particular un material compuesto plano (4, 4') que se compone de varias capas (S1, S2, S1', S2') dispuestas una sobre otra.
4. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado porque en la etapa b) los elementos (2, 3, 3a, 3b) solo están unidos localmente entre sí en puntos de unión (7, 7') discretos, formándose en la etapa b) en particular al menos un espacio hueco (8, 8') de sección transversal cerrada entre las capas (S1, S2, S1', S2').
5. Procedimiento según la reivindicación 4, caracterizado porque los espacios huecos (8, 8') formados en la etapa b) entre las capas (S1, S2, S1', S2') se modifican en la etapa d) en sus secciones transversales mediante un procedimiento de conformación basado en medios de acción o energía de acción, en particular introduciendo, en el transcurso de una conformación a alta presión interna, un medio de acción a presión en los espacios huecos (8, 8'), de modo que los espacios huecos (8, 8') se ensanchan con ello, formando la estructura (6, 6') que incrementa la rigidez y/o que forma un sistema de canales.
6. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 5, caracterizado porque la etapa b) se realiza mediante un procedimiento de ensamblado, por ejemplo mediante soldadura fuerte, soldadura blanda, adhesión, clinchado y/o remachado.
7. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 6, caracterizado porque la etapa c) se realiza mediante el uso de herramientas de conformación de memoria de forma, por ejemplo mediante embutición profunda por medio de una herramienta de embutición profunda, y/o mediante un procedimiento de conformación basado en medios de acción o energía de acción, por ejemplo mediante conformación a alta presión interna, y/o mediante un procedimiento de conformación incremental, por ejemplo mediante conformación de chapas incremental, y/o mediante un procedimiento de conformación libre, por ejemplo mediante abombado, y/o mediante un procedimiento de conformación flexible, por ejemplo mediante rebordeado.
8. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, caracterizado porque la formación de la estructura (6, 6') en la etapa d) se lleva a cabo sin el uso de herramientas de memoria de forma mediante el “efecto pop”, adoptando el material de la respectiva capa (S2, S2'), a una determinada presión estática o a una determinada carga de otro tipo, por sí solo un nuevo estado estable.
9. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 8, caracterizado porque la etapa d) se realiza mediante un procedimiento de conformación basado en medios de acción, por ejemplo mediante conformación a alta presión interna, y/o mediante un procedimiento de conformación basado en energía de acción, por ejemplo mediante conformación electromagnética, y/o mediante el efecto de la temperatura, por ejemplo mediante un aporte de calor local que provoca el abollado de la capa (S2, S2') o capas, y/o aprovechando una reacción química.
10. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 9, caracterizado porque las capas (S1, S2, S1', S2') individuales del componente de construcción (1, 1') están formadas de materiales diferentes entre sí y/o presentan grosores diferente entre sí y/o presentan materiales con estados de tratamiento térmico diferentes entre sí.
11. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 10, caracterizado porque en el interior de una capa (S1, S2, S1', S2') individual se emplean diferentes materiales y/o existen diferentes grosores y/o están
contenidos materiales con diferentes estados de tratamiento térmico.
12. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 11, caracterizado porque la estructura (6, 6') que incrementa la rigidez comprende elementos estructurales (9, 9') moldeados de manera diferente y/o elementos estructurales (9, 9') dispuestos en diferentes patrones básicos y/o la estructura (6, 6') que incrementa la
5 rigidez está dispuesta irregularmente a lo largo del componente de construcción (1, 1'), por ejemplo estando previstas zonas (10) del componente de construcción sin estructuras.
13. Procedimiento según al menos una de las reivindicaciones anteriores 1 a 12, caracterizado porque la estructura (6, 6') que forma un sistema de canales está realizada con un solo canal sin ramificaciones, por ejemplo en forma de un canal guiado en forma de meandro, o con varios canales con ramificaciones, por ejemplo en forma de una
10 estructura de arpa o una estructura de meandros, comprendiendo la estructura (6, 6') que forma un sistema de canales en particular una entrada y una salida de un solo canal y canales de flujo separados según un patrón biónico entre la entrada y la salida.
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