ES2300564T3 - Procedimiento para la optimizacion de las juntas de estratos en una modelizacion o prototipificacion por descomposicion en estratos y piezas asi obtenidas. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para la optimización de juntas de estratos en su parte aflorante a la superficie de una pieza obtenida por modelización o prototipificación del tipo de descomposición en estratos asistida por ordenador, caracterizado porque el perfil de unión de dos estratos sucesivos se define matemática y numéricamente utilizando un algoritmo en el cual la superficie de la junta (7) en la zona de extremo cerca de la parte que aflora es siempre sustancialmente perpendicular (vector n) al plano tangente a la superficie en el punto de afloramiento, sea cual fuere el decalaje (b) del plano de estrato con respecto al punto de afloramiento.

Description

Procedimiento para la optimización de las juntas de estratos en una modelización o prototipificación por descomposición en estratos y piezas así obtenidas.

La presente invención tiene por objeto un procedimiento para la optimización de juntas de estratos por la parte que aflora a la superficie de una pieza obtenida por modelización o prototipificación del tipo de descomposición en estratos asistida por ordenador.

La invención tiene igualmente por objeto los estratos elementales así obtenidos, así como las piezas resultantes de su ensamblaje.

En un procedimiento de tipo conocido de prototipificación rápido, objeto por ejemplo de la patente europea EP 0 585 502 -B1, se realiza una pieza prototipo utilizando un soporte lógico de descomposición de la pieza a realizar en estratos elementales, ensamblándose los indicados estratos entre sí y luego pudiendo el ensamblaje final ser retomado exteriormente en particular para eliminar las eventuales asperezas o imperfecciones de ensamblaje.

En las figuras 3 y 4 se ha representado esquemáticamente un detalle de ensamblaje de estratos con ilustración del problema encontrado.

En un ensamblaje de dos estratos (1, 2) una parte de junta (3) aflora al exterior según (4). Se comprende que la zona (5) del estrato (1) lleve en este lugar poco material, lo cual por mecanizado, pulido, puede producir un levantamiento del material a nivel precisamente de esta junta como se ha representado esquemáticamente en la figura 4 en (6).

Con ello se produce una pieza imperfecta, de superficie no regular y por consiguiente no satisfactoria para ciertas aplicaciones.

Esta concepción de junta clásica presenta además otros inconvenientes:

-

baja resistencia;

-

mal comportamiento en el mecanizado;

-

mal comportamiento a las solicitaciones mecánicas durante la utilización (en particular solicitaciones a la presión, ya sea de origen mecánico o fluídico);

-

mal comportamiento en todas las operaciones de ensamblaje: pegado, soldadura, enmasillamiento;

-

deformaciones posibles durante el mecanizado, manipulaciones y durante el ensamblaje.

La invención tiene por objeto remediar estos inconvenientes.

La técnica anterior conoce el documento D_{1} US-A-5 776 409 que se refiere a una mejora de un procedimiento de estereolitografía, no pertinente respecto al procedimiento según la invención y que no resuelve los inconvenientes citados anteriormente.

Según la invención se propone en efecto un procedimiento para la optimización de juntas de estratos por la parte que aflora a la superficie de una pieza obtenida por modelización o prototipificación del tipo por descomposición en estratos asistida por ordenador, caracterizado porque el perfil de unión de dos estratos sucesivos se define matemática y numéricamente utilizando un algoritmo en el cual la superficie de la junta en la zona de extremo cerca de la parte que aflora es siempre sustancialmente normal al plano tangente a la superficie en el punto de afloramiento, sea cual fuere el decalaje entre el plano de estrato y el punto de afloramiento.

La invención se comprenderá mejor con la ayuda de la descripción dada a continuación de un cierto número de variantes de realización, haciendo referencia a los dibujos adjuntos en los cuales:

\bullet La figura 1A es una representación en CAO de una pieza compleja de realizar, con algunas variantes de situación posibles.

\bullet La figura 1B ilustra en CAO un estrato obtenido con el procedimiento de la invención, que ilustra esta en tres dimensiones.

\bullet Las figuras 2A y 2B representan un estrato obtenido conforme a la invención, visto por encima (fig. 2A) y en sección (fig. 2B).

\bullet Las figuras 3 y 4 ilustran problemas encontrados potencialmente en los estratos de la técnica anterior.

\bullet Las figuras 5 y 6 ilustran esquemáticamente el principio de base del procedimiento según la invención.

\bullet Las figuras 7, 8A, 8B y 8C ilustran variantes simples de realización.

\bullet La figura 9 ilustra una aplicación con perfiles en destalonado y/o contradestalonado.

\bullet La figura 10 ilustra un detalle sobre un estrato de un ensamblaje según la figura 9.

\bullet La figura 11 ilustra un detalle sobre el estrato de un ensamblaje en contradestalonado según la figura 9, con dos variantes.

\bullet Las figuras 12A a 12F ilustran la aplicación a una pared.

Se hace referencia primeramente a la figura 5.

En la figura se han indicado los parámetros esenciales de una junta obtenida según el procedimiento de la invención:

-

\alpha: ángulo entre la tangente y el plano de estrato,

-

a: longitud de la junta

-

b: decalaje del plano de estrato,

-

n^{\rightarrow}: perpendicular al punto de unión.

Según la invención, la junta (7) es perpendicular al plano tangente (T) en una longitud a.

Se apreciará que:

-

si a es constante, b es f (\alpha);

-

si \alpha = \pi/2, b=0.

Se resuelve así el problema de la junta, tal como se ha expuesto anteriormente, pero los estratos así obtenidos que necesitan este tipo de cálculo, serán de espesor variable.

Además, el perfil del estrato es variable a todo lo largo de la periferia. Además, la línea de la junta no se encuentra necesariamente en un mismo plano.

Para ángulos \alpha próximos a \pi/2, será preciso además prever medios de posicionamiento relativo de los estratos entre sí, como se explica a continuación.

Se hace ahora referencia a la figura 6.

Se realiza, siendo todo lo demás igual a la realización de la figura 5, lo siguiente:

-

un control del material en la junta (fin buscado),

-

un control del posicionamiento en (X, Y) mediante un elemento de inserción de centrado (8),

-

un control de la precisión en (Z) mediante el perfil de posicionamiento (8'),

-

un control y refuerzo del ensamblaje y de su comportamiento mecánico.

Diferentes observaciones pueden ser aportadas a este respecto:

-

el perfil de posicionamiento se calcula con relación al contorno exterior del estrato, siendo el ángulo \alpha variable a lo largo de este contorno;

-

el perfil puede ser obtenido en microfresado, en fresado del producto o con la ayuda de una fresa de forma. En este último caso, se entiende constante sobre la periferia;

-

el empalme es hiperestático; es posible prever en él holguras para privilegiar ciertos contactos.

A continuación se describirán brevemente diferentes variantes:

-

en la figura 7, el empalme se hace indesmontable por la presencia de un contradestalonado (\beta) sobre el perfil de posicionamiento (9), siendo el montaje posible debido al hecho de las elasticidad de los materiales;

\newpage

-

como se aprecia en las figuras 8A, 8B y 8C, es igualmente posible disponer la junta por fuera en función del grado de estanqueidad buscado, a saber:

\bullet

para llevar material suplementario lo cual produce un reborde exterior por deformación: 8B y luego 8C,

\bullet

para disponer de una reserva de junta, figura 8A.

En las figuras 9, 10 y 11 se han representado ejemplos de aplicación con destalonados y contradestalonados.

Los detalles sobre estratos en las figuras 8 y 9 muestran que las descomposiciones son posibles en el destalonado y contradestalonado, siempre con el mismo principio de unión, siendo la elección además posible por el lado del empalme (estrato superior o inferior), incluso su combinación en el espacio.

Por último, en las figuras 12A a 12F se han representado variantes de aplicación a las paredes:

- sin empalme; figura 12A;

- con empalme exterior solamente y plano: figura 12B;

- con empalme exterior e interior y plano: figura 12C;

- con empalme exterior e interior en el mismo plano: figura 12D;

- con descomposición normal simple: figura 12E;

- con empalme doble de desgarre: figura 12 F.

Se observará por lo que antecede que es la numeración del perfil la que permite obtener un perfil de unión y de imbricación matemáticamente definido, parametrado funcionalmente.

No existe ningún límite, pudiendo el perfil ser alabeado, pudiendo las superficies de la junta ser complejas y calculadas.

Se comprenderá que la innovación principal reside en el principio de empalme, siendo las formas completamente parametradas y dependientes de la superficie de sección en la cual se realiza la imbricación; puede tratarse de una superficie plana pero también de una superficie alabeada, como se ha ilustrado en las figuras 1B; 2A y 2B.

Mediante la realización de un algoritmo geométrico, la forma de las uniones de imbricación se obtiene por cálculo informático sistemático.

Consecuentemente, la forma de la junta depende del plano de estratificación, y por consiguiente puede no ser conocida de antemano.

Se podrá, en los empalmes, prever las partes funcionales de las funciones inducidas en la pieza final, por ejemplo no limitativa, de los canales de regulación (refrigeración, calefacción, etc.) y/o de llegada de productos de ensamblaje y/o de circulación de fluidos.

Este procedimiento encuentra su aplicación en todos los ámbitos de la concepción de piezas por estratos mediante prototipificación y utillaje rápido ya mencionados, con todas las extensiones posibles imaginables por el experto en la materia para la descomposición de pieza existente o para la concepción de nuevas piezas.

Claims (10)

1. Procedimiento para la optimización de juntas de estratos en su parte aflorante a la superficie de una pieza obtenida por modelización o prototipificación del tipo de descomposición en estratos asistida por ordenador, caracterizado porque el perfil de unión de dos estratos sucesivos se define matemática y numéricamente utilizando un algoritmo en el cual la superficie de la junta (7) en la zona de extremo cerca de la parte que aflora es siempre sustancialmente perpendicular (^{\rightarrow}_{n}) al plano tangente a la superficie en el punto de afloramiento, sea cual fuere el decalaje (b) del plano de estrato con respecto al punto de afloramiento.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque el perfil de cada estrato es variable a todo lo largo de la periferia.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el empalme de dos estratos superpuestos se hace indesmontable por la presencia de un contradestalonado (\beta) sobre un perfil de posicionamiento (9).

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la unión se realiza con aporte de material suplementario o espacio de sellado.

5. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque los perfiles se adaptan al destalonado y contradestalonado.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque se realiza un control del posicionamiento en (X, Y) mediante un elemento de inserción de centrado (8) y en (Z) por un perfil de posicionamiento (8').

7. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el empalme es hiperestático.

8. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el ángulo \alpha entre la tangente T y el plano de estrato no es constante a todo lo largo de un mismo perfil de junta.

9. Estrato elemental, caracterizado porque se obtiene por la realización del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, y cuyo plano de estrato y el punto de afloramiento presentan un decalaje (b).

10. Pieza de modelización, de prototipificación o de utillaje, caracterizada porque se obtiene por la unión de los estratos según la reivindicación 9.