IT202100003425A1 - Struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli e relativo componente per la carrozzeria di veicoli. - Google Patents
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Description
?STRUTTURA DI MATERIALE PER LA REALIZZAZIONE DI COMPONENTI PER LA CARROZZERIA DI VEICOLI E RELATIVO COMPONENTE PER LA CARROZZERIA DI VEICOLI?.
DESCRIZIONE
Il presente trovato ha per oggetto una struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli ed un relativo componente per la carrozzeria di veicoli.
? noto che i veicoli prevedono un rivestimento esterno di copertura, cosiddetto carrozzeria, costituito da una pluralit? di componenti collegati tra loro (portiere, fiancate, tetto...) a comporre un guscio esterno di protezione e di rivestimento estetico.
Tali componenti per la carrozzeria di veicoli sono generalmente realizzati con lamiere metalliche opportunamente sagomate, mediante stampaggio o altra tecnologia di formatura, e verniciate sulla superficie destinata a rimanere in vista dopo il montaggio.
Questi componenti per la carrozzeria di tipo noto non sono scevri di inconvenienti tra i quali va annoverato il fatto che il peso degli stessi incide negativamente su quello complessivo dei veicoli su cui vengono montati, penalizzando di conseguenza la capacit? di carico degli stessi a parit? di potenza disponibile ovvero i relativi consumi energetici a parit? di potenza disponibile.
Inoltre la lavorazione dei componenti in lamiera comporta elevati costi sia per la realizzazione degli stampi che per i consumi energetici della lavorazione stessa.
Peraltro il ciclo di fabbricazione di componenti in lamiera verniciata prevede lavorazioni che devono essere eseguite impiegando attrezzature specifiche (es. presse e forni per verniciatura), che spesso vengono svolte presso fornitori dedicati, allungando i tempi ed incrementando i costi di gestione.
Per ovviare, almeno in parte, a tali inconvenienti sono state sviluppate alcune soluzioni che prevedono l'impiego di materiali compositi a base di polimeri termoindurenti con fibre di rinforzo in sostituzione delle lamiere metalliche.
Tuttavia le tecnologie di produzione e di lavorazione dei materiali compositi a base di polimeri termoindurenti prevedono cicli piuttosto lunghi e complessi, che incidono sui costi finali dei componenti ottenuti, limitandone la possibilit? di impiego.
Inoltre la riduzione di peso di un componente in materiale composito a base di polimeri termoindurenti rispetto ad un componente realizzato in lamiera non ? particolarmente sensibile, per cui anche tale soluzione non consente di ottimizzare la capacit? di carico e/o i consumi energetici dei veicoli in cui sono montati.
Compito precipuo del presente trovato ? quello di eliminare gli inconvenienti sopra lamentati della tecnica nota escogitando una struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli che consenta di realizzare componenti per la carrozzeria di veicoli di peso ridotto, ottimizzandone i tempi e i costi di produzione.
Nell?ambito di tale compito tecnico, altro scopo del presente trovato ? quello di ottenere componenti per la carrozzeria che possano essere montati su veicoli per il trasporto di persone e merci senza penalizzarne la capacit? di carico e/o i consumi energetici.
Altro scopo del presente trovato ? quello di poter essere realizzato senza richiedere l'impiego di molteplici e complesse attrezzature, consentendo di gestire l'intero ciclo in un unico sito di produzione.
Non ultimo scopo del presente trovato ? quello di presentare una struttura semplice, di relativamente facile attuazione pratica, di sicuro impiego ed efficace funzionamento, nonch? di costo relativamente contenuto.
Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dalla presente struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli secondo quanto indicato nella rivendicazione 1 che segue e opzionalmente dotato di una o pi? delle caratteristiche citate nelle rivendicazioni dipendenti 2-14.
Questo compito e questi scopi vengono tutti raggiunti dal componente per la carrozzeria di veicoli che incorpora la struttura di materiale secondo il trovato.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di dettaglio di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di una struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli e di un relativo componente per la carrozzeria di veicoli, illustrate a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:
la figura 1 ? una vista assonometrica in esploso di una prima forma di attuazione di una struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli secondo il trovato; la figura 2 ? una vista in sezione che rappresenta il ciclo di lavorazione della struttura di materiale di figura 1;
la figura 3 ? una vista assonometrica parzialmente sezionata della struttura di materiale di figura 1;
la figura 4 ? una vista assonometrica parzialmente sezionata di una seconda forma di attuazione della struttura di materiale secondo il trovato;
la figura 5 ? una vista assonometrica parzialmente sezionata di una terza forma di attuazione della struttura di materiale secondo il trovato;
le figure 6 e 7 rappresentano rispettivi componenti per la carrozzeria di veicoli ottenuti impiegando la struttura di materiale secondo il trovato;
la figura 8 ? una vista assonometrica parzialmente sezionata di una quarta forma di attuazione della struttura di materiale secondo il trovato;
la figura 9 ? una vista in sezione che rappresenta il ciclo di lavorazione della struttura di materiale di figura 8;
le figure 10 e 11 rappresentano successive fasi di lavorazione di una quinta forma di attuazione della struttura di materiale secondo il trovato; la figura 12 rappresenta alcuni componenti per la carrozzeria di veicoli che incorporano la struttura di materiale secondo il trovato.
Con particolare riferimento a tali figure, si ? indicata globalmente con 1 una struttura di materiale per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli.
La struttura di materiale 1 comprende uno strato strutturale 2 definente una superficie in vista 2a associata ad uno strato di finitura 3 estetica.
Nella presente descrizione con il termine ?strato? si intende un corpo tridimensionale sostanzialmente lastriforme, ovvero che presenta due dimensioni (lunghezza e larghezza) molto maggiori della terza (spessore) a definire due facce principali tra loro contrapposte aventi estensione molto maggiore delle altre.
La superficie in vista 2a dello strato strutturale 2 combacia con una delle relative facce principali.
Secondo il trovato lo strato strutturale 2 comprende almeno uno strato di materiale composito 4 costituito da una matrice polimerica termoplastica contenente fibre di rinforzo orientate secondo una direzione principale, che ? disposto in corrispondenza della superficie in vista 2a e lo strato di finitura 3 comprende almeno un materiale scelto nel gruppo comprendente una vernice 5, un gelcoat 6 o un film polimerico 7.
La matrice polimerica termoplastica dell'almeno uno strato di materiale composito 4 pu? comprende preferibilmente comprende polipropilene (PP), suoi composti o derivati. Non si esclude che tale matrice possa essere costituita da un differente polimero termoplastico.
Le fibre di rinforzo dell'almeno uno strato di materiale composito 4 sono scelte nel gruppo comprendente fibre di vetro, fibre di carbonio, fibre aramidiche.
L'almeno uno strato di materiale composito 4 pu? essere costituito da uno UD tape (unidirectional tape) ovvero un foglio flessibile preformato in materiale composito del tipo sopra descritto.
Preferibilmente lo strato strutturale 2 comprende una pluralit? di strati di materiale composito 4 a due a due sovrapposti aderenti tra loro e di cui uno esterno disposto in corrispondenza della superficie in vista 2a.
Ancor pi? preferibilmente, per incrementare la resistenza meccanica alle sollecitazioni esterne della struttura di materiale 1 gli strati di materiale composito 4 che costituiscono lo strato strutturale 2 possono presentare le rispettive fibre di rinforzo orientate secondo almeno due direzioni principali tra loro trasversali e preferibilmente ortogonali. Nelle forme di attuazione rappresentate le fibre di rinforzo degli strati di materiale composito 4 che costituiscono lo strato strutturale 2 sono orientate, alternativamente, secondo due direzioni tra loro ortogonali, indicate dalle frecce D1 e D2 nelle figure.
Il numero di strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre di rinforzo orientate secondo ciascuna delle direzioni D1 e D2 pu? variare, cos? come l'ordine con cui sono disposti uno sull'altro gli strati stessi.
La vernice 5 che pu? costituire lo strato di finitura 3, preferibilmente, pu? essere del tipo di vernici per immersione o spray.
Tra la superficie in vista 2a dello strato strutturale 2 e la vernice 5 ? interposto uno strato di aggrappante cosiddetto primer, (non rappresentato), chimicamente compatibile la matrice polimerica termoplastica dello strato di materiale composito 4 esterno, ovvero che si lega a tale matrice.
Il gelcoat 6 che pu? costituire lo strato di finitura 3, preferibilmente, comprende un materiale scelto nel gruppo comprendente resine poliestere, resine poliuretaniche o resine epossidiche. Tale gelcoat 6, per la sua natura chimica, pu? aderire direttamente alla matrice polimerica termoplastica dello strato strutturale 2.
Il film polimerico 7 che pu? costituire lo strato di finitura 3 pu? essere realizzato con un materiale scelto nel gruppo comprendente polivinilcloruro (PVC), poliuretano (PU), poliuretano termoplastico (TPU), polimetilmetacrilato (PMMA), polivinilidenfluoruro (PVDF) o pellicole viniliche del tipo impiegato per il car wrapping.
Il film polimerico 7 pu? essere variamente colorato o decorato in base all'effetto estetico desiderato.
La struttura di materiale 1, inoltre, pu? comprendere almeno uno strato di alleggerimento 8 associato allo strato strutturale 2 da parte opposta della superficie in vista 2a.
Tale strato di alleggerimento 8 consente di incrementare la resistenza meccanica e lo spessore della struttura di materiale 1, senza aumentarne eccessivamente il peso per unit? di superficie.
Utilmente la struttura di materiale 1 pu? prevedere uno strato di adesione 9 in materiale termoplastico interposto tra lo strato strutturale 2 e lo strato di alleggerimento 8.
Tale strato di alleggerimento 8 pu? essere costituito anch'esso da un materiale composito a base di una matrice termoplastica con fibre di rinforzo. Preferibilmente lo strato di alleggerimento 8 ? costituito da un pannello di tipo LWRT (Light Weight Rinforced Thermoplastic) in polipropilene e fibre di vetro.
Lo strato di adesione 9 ? preferibilmente costituito da un film in polipropilene o multistrato.
Potrebbero essere previsti anche pi? strati di alleggerimento 8 disposti a due, a due aderenti mediante interposizione di rispettivi strati di adesione.
La struttura di materiale 1, infine, pu? comprendere uno strato di rivestimento 11 in tessuto associato allo strato di alleggerimento 8 da parte opposta dello strato strutturale 2.
Utilmente la struttura di materiale 1 pu? prevedere uno strato di adesione 11 in materiale termoplastico interposto tra lo strato di alleggerimento 8 e lo strato di rivestimento 10.
Lo strato di adesione 11 ? preferibilmente costituito da un film in polipropilene o multistrato.
Si fa notare che i vari strati costituenti la struttura di materiale 1 possono presentare spessore e grammatura differenti in funzione della specifica destinazione d'uso.
Le fasi operative di lavorazione della struttura di materiale 1 cambiano in funzione del tipo di strato di finitura 3 impiegato.
Tale lavorazione comprende comunque una fase di termoformatura della struttura di materiale 1 o di un semilavorato comprendente una porzione della struttura di materiale 1 che pu? avvenire con sistemi tradizionali di termocompressione all'interno di uno stampo 100 comprendente due semistampi, di cui uno maschio 101 ed uno femmina 102, tra i quali ? definito un alveolo di formatura sagomato di forma complementare al pezzo da ottenere., eventualmente con applicazione di vuoto, ovvero con sistemi sottovuoto tipo vacuum forming.
In caso lo strato di finitura 3 sia costituito da un film polimerico 7 viene preparata la struttura di materiale 1 sovrapponendo uno all'altro i vari strati che la costituiscono (strato di finitura 3, strato strutturale 2 ed eventuali strati di alleggerimento 8, di rivestimento 10 e di adesione 9 e 11).
Per l'ottenimento di un componente 20 per la carrozzeria di veicoli viene termoformato uno spezzone della struttura di materiale 1, ad esempio, all'interno di un convenzionale stampo 100. Lo strato di finitura 3 viene preferibilmente posizionato in appoggio sulla superficie di fondo della cavit? di formatura definita nel semistampo femmina 102.
In alternativa pu? essere termoformato un semilavorato costituito da strato strutturale 2 ed eventuali strati di alleggerimento 8, di rivestimento 10 e di adesione 9 e 11 e il film polimerico 7 pu? essere fatto aderire successivamente alla superficie in vista 2a dello strato strutturale 2 mediante convenzionali tecniche di wrapping.
Nelle figure 1-5 sono rappresentate alcune forme di attuazione della struttura di materiale 1 che prevedono uno strato di finitura 3 costituito da un film polimerico 7.
Nelle figure 1-3 ? rappresentata una prima forma di attuazione del trovato in cui lo strato strutturale comprende due strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre orientate uno lungo la direzione D1 e l'altro lungo la direzione D2.
In figura 2 ? rappresentata schematicamente la fase di lavorazione di un componente 20 ottenuto mediante termoformatura di uno spezzone di struttura di materiale 1 descritta sopra. In figura il componente 20 presenta conformazione sostanzialmente planare. Nella pratica possono essere ottenuti componenti 20 aventi conformazioni tridimensionali comunque sagomate, come rappresentato nelle figure 6 e 7 che rappresentano componenti del tipo di fiancate di un furgoncino. In figura 4 ? rappresentata una seconda forma di attuazione del trovato in cui lo strato strutturale 2 comprende tre strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre orientate in modo alternato secondo la direzione D1 o la direzione D2.
In figura 5 ? rappresentata una terza forma di attuazione del trovato in cui lo strato strutturale 2 comprende due strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre orientate uno lungo la direzione D1 e l'altro lungo la direzione D2 e sono presenti anche gli strati di alleggerimento 8 e di rivestimento 10 con i relativi strati di adesione 9 e 11.
Nelle figure 8 e 9 ? rappresentata una quarta forma di attuazione della struttura di materiale 1 che prevede uno strato di finitura 3 costituito da gelcoat 6.
A titolo di esempio lo strato strutturale pu? comprendere due strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre orientate uno lungo la direzione D1 e l'altro lungo la direzione D2.
Non si esclude che possa essere previsto un diverso numero di strati di materiale composito 4 e/o una diversa disposizione degli stessi secondo l'orientazione delle rispettive fibre di rinforzo. Altres? potrebbero essere previsti gli strati di alleggerimento 8 e di rivestimento 10 con i relativi strati di adesione 9 e 11.
In figura 9 ? rappresentata schematicamente la fase di lavorazione di un componente 20 ottenuto mediante termoformatura di uno spezzone della struttura di materiale 1 appena descritta, ad esempio, all'interno di uno stampo 100 in cui sia stato preventivamente predisposto lo strato di finitura 3 in gelcoat 6, sul quale vengono sovrapposti lo strato strutturale 2 e gli eventuali strati di alleggerimento 8 e di rivestimento 10, con i relativi strati di adesione 11. In figura il componente 20 presenta conformazione sostanzialmente planare. Nella pratica possono essere ottenuti componenti 20 aventi conformazioni tridimensionali comunque sagomate.
Il gelcoat 6 viene preferibilmente distribuito mediante metodologie convenzionali sulla superficie di fondo della cavit? definita all'interno del semistampo femmina 102.
Nelle figure 10 e 11 sono rappresentate successive fasi di lavorazione di una quinta forma di attuazione della struttura di materiale 1 che prevede uno strato di finitura 3 costituito da vernice 5.
Lo strato strutturale 2 comprende due strati di materiale composito 4 aventi le rispettive fibre orientate uno lungo la direzione D1 e l'altro lungo la direzione D2.
Non si esclude che possa essere previsto un diverso numero di strati di materiale composito 4 e/o una diversa disposizione degli stessi secondo l'orientazione delle rispettive fibre di rinforzo. Altres? potrebbero essere previsti gli strati di alleggerimento 8 e di rivestimento 10 con i relativi strati di adesione 9 e 11.
Il componente 20 viene ottenuto mediante termoformatura (figura 10) di un semilavorato comprendente lo strato strutturale 2 e gli eventuali strati di alleggerimento 8 e di rivestimento 10, con i relativi strati di adesione 9 e 11, e una successiva fase di verniciatura (figura 11) della superficie in vista 2a dello strato strutturale 2 del semilavorato ottenuto.
La fase di verniciatura pu? essere eseguita mediante convenzionali metodologie.
Preferibilmete prima di eseguire la fase di verniciatura viene eseguita una fase di preparazione della superficie in vista 2a del semilavorato termoformato che consiste nell'eseguire un lavaggio con diluente, preferibilmente a base di alcool isopropilico, la superficie in vista 2a, eseguire una flammatura delle superficie stessa ed applicare su di essa un primer aggrappante. A seguire il semilavorato viene lasciato asciugare prima di applicare la vernice 5.
In figura il componente 20 presenta conformazione sostanzialmente planare. Nella pratica possono essere ottenuti componenti 20 aventi conformazioni tridimensionali comunque sagomate
In figura 12 sono rappresentati vari componenti 20 per la carrozzeria di un veicolo V del tipo di un furgoncino ottenibili mediante l'impiego della struttura di materiale 1. Tali componenti 20 possono costituire ad esempio, le fiancate, il tetto, il portellone posteriore, il pianale o il bulkhead (pannello divisorio) del veicolo V. In alternativa ? possibile ottenere anche tetti apribili a soffietto.
Per aumentare la robustezza di tali componenti 20 e facilitarne il montaggio possono essere previsti telai o cornici metalliche di supporto, non rappresentate.
Si ? in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti ed in particolare si sottolinea il fatto che la struttura di materiale secondo il trovato consente di ottenere componenti per la carrozzeria di veicoli di peso contenuto e con tempi e costi di produzione contenuti.
Di conseguenza la struttura di materiale secondo il trovato consente di ottenere componenti per la carrozzeria che non penalizzano la capacit? di carico e/o i consumi energetici dei veicoli su cui sono montati e con ampia possibilit? di impiego. Il trovato cos? concepito ? suscettibile di numerose modifiche e varianti tutte rientranti nell?ambito del concetto inventivo.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da altri elementi tecnicamente equivalenti.
In pratica i materiali impiegati, nonch? le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze senza per questo uscire dall?ambito di protezione delle seguenti rivendicazioni.
Claims (18)
1) Struttura di materiale (1) per la realizzazione di componenti per la carrozzeria di veicoli comprendente uno strato strutturale (2) definente una superficie in vista (2a) associata ad uno strato di finitura (3) estetica, caratterizzata dal fatto che detto strato strutturale (2) comprende almeno uno strato di materiale composito (4) costituito da una matrice polimerica termoplastica contenente fibre di rinforzo orientate secondo una direzione principale e disposto in corrispondenza di detta superficie in vista (2a) e che detto strato di finitura (3) comprende almeno un materiale scelto nel gruppo comprendente una vernice (5), un gelcoat (6) o un film polimerico (7).
2) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto strato strutturale (2) comprende una pluralit? di detti strati di materiale composito (4), di cui uno disposto in corrispondenza di detta superficie in vista (2a).
3) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che gli strati di detta pluralit? di strati di materiale composito (4) presentano le rispettive fibre di rinforzo orientate secondo almeno due direzioni principali (D1,D2) tra loro trasversali.
4) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta matrice polimerica termoplastica comprende comprende polipropilene (PP), suoi composti o derivati.
5) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che dette fibre di rinforzo sono scelte nel gruppo comprendente fibre di vetro, fibre di carbonio, fibre aramidiche.
6) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto almeno uno strato di materiale composito (4) ? costituito da uno UD tape.
7) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta vernice (5) pu? essere del tipo di vernice per immersione o spray.
8) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che tra detto strato strutturale (2) e detto strato di finitura (3) comprendente detta vernice (5) ? interposto uno strato di aggrappante chimicamente compatibile con detta matrice polimerica termoplastica.
9) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto detto gelcoat (6) comprende un materiale scelto nel gruppo comprendente resine poliestere, resine poliuretaniche o resine epossidiche.
10) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detto film polimerico (7) comprende un materiale scelto nel gruppo comprendente polivinilcloruro (PVC), poliuretano (PU), poliuretano termoplastico (TPU), polimetilmetacrilato (PMMA), polivinilidenfluoruro (PVDF) o pellicole viniliche.
11) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che comprende almeno uno strato di alleggerimento (8) associato a detto strato strutturale (2) da parte opposta di detta superficie in vista (2a).
12) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che comprende uno strato di adesione (9) in materiale termoplastico interposto tra detto strato strutturale (2) e detto strato di alleggerimento (8).
13) Struttura di materiale, secondo la rivendicazione 11, caratterizzata dal fatto che comprende uno strato di rivestimento (10) in tessuto associato a detto strato di alleggerimento (8) da parte opposta di detto strato strutturale (2).
14) Struttura di materiale (1), secondo la rivendicazione 13, caratterizzata dal fatto che comprende uno strato di adesione (11) in materiale termoplastico interposto tra detto strato di alleggerimento (8) e detto strato di rivestimento (10).
15) Componente (20) per la carrozzeria di veicoli caratterizzato dal fatto che comprende uno spezzone della struttura di materiale (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni 1-6, 9, 11-14, detto componente (20) essendo ottenuto mediante termoformatura della struttura di materiale stessa all'interno di uno stampo (100) in cui ? stato predisposto detto strato di finitura (3) estetica in gelcoat (6).
16) Componente (20) per la carrozzeria di veicoli caratterizzato dal fatto che comprende uno spezzone della struttura di materiale (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni 1-8 e 11-14, detto componente (20) essendo ottenuto mediante una fase termoformatura di un semilavorato comprendente detto strato strutturale (2) e gli eventuali strati di alleggerimento (8), di rivestimento (10) e di adesione (9,11) all'interno di uno stampo (100) e di una successiva fase di verniciatura della superficie in vista (2a) di detto strato strutturale (2) ad ottenere detto strato di finitura (3) comprendente detta vernice (5).
17) Componente (20) per la carrozzeria di veicoli caratterizzato dal fatto che comprende uno spezzone della struttura di materiale (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni 1-6, 10-14, detto componente (20) essendo ottenuto mediante termoformatura della struttura di materiale stessa all'interno di uno stampo (100).
18) Componente (20) per la carrozzeria di veicoli caratterizzato dal fatto che comprende uno spezzone della struttura di materiale (1) secondo una o pi? delle rivendicazioni 1-6, 10-14, detto componente (20) essendo ottenuto mediante termoformatura di un semilavorato comprendente detto strato strutturale (2) e gli eventuali strati di alleggerimento (8), di rivestimento (10) e di adesione (9,11) all'interno di uno stampo (100) e successiva applicazione di detto film polimerico (7) sulla superficie in vista (2a) di detto strato strutturale (2).
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2021
- 2021-02-16 IT IT102021000003425A patent/IT202100003425A1/it unknown
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