PT2202050E

PT2202050E - Método de ancoragem de um conector e conector

Info

Publication number: PT2202050E
Application number: PT08405314T
Authority: PT
Inventors: Laurent Torriani; Peter L Cove; William R Valance; Mario Lehmann
Original assignee: Woodwelding Ag
Priority date: 2008-12-23
Filing date: 2008-12-23
Publication date: 2011-04-13
Also published as: ES2360048T3; ATE495878T1; DE602008004673D1; EP2202050A1; EP2202050B1; PL2202050T3

Description

DESCRIÇÃO "MÉTODO DE ANCORAGEM DE UM CONECTOR E CONECTOR"

CAMPO DA INVENÇÃO A invenção refere-se ao campo de elementos de construção leves utilizados na indústria de construção e mobiliário. Refere-se, especialmente, a um método de ancoragem de um conector num elemento de construção leve e a um conector a ancorar num elemento de construção leve.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Os elementos de construção leves - uma categoria importante desses elementos são pranchas de construção leves - compreendem duas camadas de construção externas, comparativamente finas, por exemplo, em placa de fibras ou metal, e uma entretela disposta entre a camada de construção, por exemplo, uma estrutura de cartão alveolar. Os elementos de construção leves deste tipo são muito estáveis mecanicamente, podem ter um aspecto agradável e ter um peso muito baixo.

No entanto, dado que as camadas de construção são finas e a entretela não é apropriada para a ancoragem de um conector - tal como uma cavilha - à mesma, é difícil fixar um objecto aos elementos de construção leves a não ser colando-o à superfície do elemento. Também, em alguns casos, a estabilidade mecânica entre as camadas de construção proporcionadas pela entretela é 1 insuficiente e seria desejável a utilização de meios adicionais para proporcionar a estabilidade. A publicação de pedido de patente US 2007/0102094 refere-se a um método para dispor uma inserção termoplástica num produto termoplástico tipo sanduíche pela aplicação de energia ultrassónica. O documento W003/046390 refere-se a um método para fixar uma inserção num material leve incluindo as etapas de colocar um corpo termoplástico no material leve e utilizar uma cabeça de soldadura por vibração para plastificar o corpo. O documento US 5437750 divulga um método para conectar uma inserção termoplástica em painéis tipo sanduíche por soldadura ultrassónica. Nenhum destes três documentos resolve os problemas acima mencionados de um modo geral.

SUMARIO DA INVENÇÃO É um objectivo da presente invenção proporcionar um método de ancoragem de um conector que seja apropriado para ser utilizado com um elemento de construção leve e um conector respectivo.

De acordo com um aspecto da invenção, proporciona-se um método de ancoragem de um conector num elemento de construção leve. 0 conector compreende um elemento de manga e um elemento de pistão com uma parte de veio, em que a parte de veio é guiada pelo elemento de manga. O elemento de pistão e/ou o elemento de manga compreendem um material termoplástico, pelo menos, numa parte de interface entre a parte de cabeça e a parte de manga. O método compreende as etapas de proporcionar o conector, de proporcionar um furo de passagem na primeira camada de 2 construção do elemento de construção leve, de inserir o conector através do furo de passagem e até que uma parte distai fique assente na segunda camada de construção. Aí, pode ser o elemento de manga ou o elemento de pistão ou o elemento de manga ou ambos, o elemento de pistão que fica(m) assente (s) na segunda amada de construção. 0 método compreende, em seguida, a etapa adicional de aplicar oscilações mecânicas ao elemento de pistão ao mesmo tempo que se pressiona o elemento de pistão na direcção do lado distai e, desse modo, liquefazendo partes do material termoplástico numa parte de interface entre o elemento de manga e o elemento de pistão enquanto uma periferia da parte de interface estiver adjacente à parede circunferencial (ou ligeiramente distai relativamente a esta) e levando-as a escoar-se radialmente para fora da periferia e para o interior de estruturas da primeira camada de construção e/ou ao longo de uma superfície interna (i. e., superfície virada para a segunda camada de construção) da primeira camada de construção. Depois de o material se ter novamente solidificado, as partes do material termoplástico formam uma ligação positiva com a primeira camada de construção.

Pelo menos, na fase em que ocorre a liquefacção na parte de interface designada, o elemento de manga está assente na superfície da segunda camada de construção enquanto a força de compressão é aplicada ao elemento de pistão: o conector é "comprimido" entre a segunda camada de construção e a ferramenta de aplicação da força de compressão.

De acordo com este aspecto, por conseguinte, a liquefacção de, pelo menos, uma parte do material termoplástico liquefeito no processo é efectuada numa interface entre o elemento de manga e o elemento de pistão e sob a aplicação comum de oscilações 3 mecânicas e de uma força de compressão. Verificou-se que esta aproximação, ao contrário da liquefacção numa interface de contacto com o material de construção, como ensinado, por exemplo, no documento US 6913666, é, às vezes, mais fácil de controlar, tendo em conta, especialmente, que a primeira camada de construção é comparativamente fina, que seria dificil aplicar forças de compressão laterais e que a ancoragem no interior da e/ou na primeira camada de construção é, não obstante, desejada.

Além disso, o processo de liquefacção que conduziu à ancoragem no interior da e/ou na primeira camada de construção é independente das propriedades, especialmente da resistência mecânica do material da primeira camada de construção. Além disso, a abordagem escolhida impede, eficazmente, a rotura de material termoplástico na direcção do lado proximal.

Como explicado posteriormente em mais pormenor, numa forma de realização preferida para muitas aplicações, esta abordagem é combinada com liquefacção do material termoplástico em contacto com a segunda camada de construção num segundo local de ancoragem.

Isto conduz a uma ancoragem em dois niveis e, consequentemente, a uma maior resistência de ancoragem. 0 elemento de construção leve pode, por exemplo, ser um painel leve do tipo utilizável em indústria de mobiliário ou de construção ou, ainda, um outro elemento compreendendo duas camadas de construção de um material comparativamente denso com uma entretela - ou um espaço vazio - entre elas com uma densidade substancialmente menor. As camadas de construção podem ter materiais idênticos ou diferentes, incluindo os materiais 4 possíveis, madeira, compósitos de madeira, tais como placas de fibras, metal (tal como alumínio), plástico ou compósitos destes materiais, tais como placas de fibras revestidas de plástico e qualquer outro material adequado suficientemente estável mecanicamente. A entretela - caso exista - pode ser um cartão alveolar, um material de espuma, tal como plástico celular ou uma espuma metálica, um outro material isolante macio (tal como lã mineral), etc.

Nos casos em que a parte de material termoplástico se escoa para dentro das estruturas de, pelo menos, a primeira camada de construção, o material de camada de construção compreende, pelo menos, um de

Poros abertos numa superfície outras estruturas numa superfície (tal como, uma configuração de arestas com ranhuras) uma característica não homogénea que possibilita a penetração de uma superfície por um líquido sob pressão, criando, desse modo, poros preenchidos pelo líquido por baixo da superfície.

Além disso ou como uma alternativa, a camada de construção ou camadas de construção podem compreender um revestimento termoplástico ou serem mesmo constituídos por material termoplástico. Então, pode fazer-se com que a parte de material termoplástico seja soldada por ultrassons ao material termoplástico da(s) camada(s) de construção. 5

Além disso ou como uma alternativa, o material termoplástico pode escoar-se para fora ao longo da superfície interior do primeiro elemento de construção, penetrando no espaço entre as camadas de construção, deslocando possivelmente, desse modo, material de entretela (se presente). Isto criará um tipo de efeito rebite cego que conduz ou intensifica a ancoragem do conector e, especialmente, o prende, contrariando forças de tracção. Se o elemento de pistão e o elemento de manga forem, além disso, ligados, no processo de ancoragem, por um efeito de soldadura ultrassónica (ver abaixo), a estabilidade de toda a configuração pode ser adicionalmente reforçada, especialmente se a manga for uma manga híbrida metálica-não metálica. A direcção em que o elemento de pistão pode ser deslocado em relação ao elemento de manga define a direcção axial. Também se define um lado proximal e um distai em relação à direcção axial, em que "proximal" é mais perto da posição de inserção do conector e "distai" é mais longe, portanto, na direcção de inserção do conector. A parte de interface em que ocorre liquefacção não é paralela à direcção axial. 0 elemento de pistão do conector pode compreender, para além da parte de veio, também uma parte de cabeça com um diâmetro maior (no caso geral, quando o conector não é necessariamente simétrico em termos rotacionais, deve compreender-se que um "diâmetro maior" indica que o contorno externo abrange uma área maior, o "diâmetro", em geral, pode referir-se à dimensão da área abrangida pelo contorno externo em termos de secção perpendicular à direcção axial). A face de extremidade distai da parte de cabeça e a face de extremidade proximal do elemento de manga definem, então, em conjunto, inicialmente e/ou durante o processo de ancoragem, esta parte de 6 interface na qual o material termoplástico é liquefeito. Assim, nas formas de realização em que o elemento de pistão compreende uma parte de cabeça, pelo menos, um de entre o elemento de pistão e do elemento de manga compreende material termoplástico na referida parte de interface. A parte de cabeça - se tiver um diâmetro aproximadamente igual ao diâmetro do furo de passagem - além de proporcionar a parte de superfície também tem a função de vedar a configuração contra a entrada de material que se escoa para o lado proximal e proveniente do furo de passagem. Desse modo, elimina os efeitos indesejáveis do material termoplástico que sobressai da superfície no lado proximal e aumenta a pressão possível - dada uma determinada força de compressão - sobre o material liquefeito e melhora a ancoragem. No entanto, dado que a liquefacção ocorre na interface entre o elemento de pistão e o elemento de manga, as tolerâncias entre o tamanho do furo de passagem e o diâmetro da parte de cabeça não são críticas. A extensão axial (espessura) da parte de cabeça pode corresponder, aproximadamente, à espessura da primeira camada de construção. Mais concretamente, de um modo preferido, satisfaz-se a relação di/2<dh<2 dlf em que di é a espessura da primeira camada de construção e dh a espessura da parte de cabeça. A face de extremidade distai do elemento de pistão e a face de extremidade proximal do elemento de manga não têm que ser paralelas entre si, mas também podem ser inclinadas. Neste último caso e/ou se a parte de veio for mais comprida que o elemento de manga, o elemento de pistão e o elemento de manga (no início das oscilações mecânicas) não têm que, inicialmente, 7 estar em contacto directo entre si, imediatamente adjacentes à parede de furo circunferencial; no entanto, de acordo com a definição aqui utilizada, a interface é mantida adjacente à parede de furo circunferencial porque, no decorrer do processo, o material liquefeito escoa-se radialmente para o exterior, penetrando em estruturas da primeira camada de construção e/ou ao longo da superfície interna da primeira camada de construção.

Pelo menos, um de entre o elemento da manga e do elemento de pistão (de um modo preferido, pelo menos, o elemento de pistão, especialmente se a parte de veio do elemento de pistão for mais comprida que o elemento de manga) pode compreender uma parte de material termoplástico, também na face de extremidade distai. Devido ao efeito das oscilações mecânicas, essas partes de material termoplástico distais também podem ser levadas a derreter na face de extremidade distai e partes de material termoplástico liquefeito podem ser levadas a escoar-se para dentro de estruturas da segunda camada de construção e também levar o conector a ser ancorado no seu interior. 0 elemento de manga numa situação deste tipo envolve, de um modo preferido, o elemento de pistão, pelo menos parcialmente, próximo da face de extremidade distai, de modo a impedir que material liquefeito do elemento de pistão se escoe radialmente para o exterior na face de extremidade distai.

Em particular, o elemento de pistão e/ou o elemento de manga podem ser constituídos por material termoplástico. Se forem os dois, o elemento de pistão e o elemento de manga são constituídos por partes de material termoplástico, podem ser constituídos pelo mesmo material termoplástico ou por materiais termoplásticos diferentes que podem ser, de um modo preferido, soldados entre si. 8

Se o elemento de pistão compreender uma parte de extremidade distai termoplástica, o comprimento total do elemento de pistão é, de um modo preferido, superior à distância entre a primeira e segunda camadas de construção mais a espessura da primeira camada de construção e é, por exemplo, aproximadamente igual à espessura de todo o elemento de construção leve.

De igual modo, então, numa forma de realização, o comprimento da parte de veio do elemento de pistão é maior que o comprimento do elemento de manga, pelo que a ancoragem começa, em primeiro lugar, na extremidade distai do elemento de pistão e só depois de o elemento de pistão ter sido deslocado para a segunda camada de construção surge, em determinada medida, uma força de compressão na interface. Esta forma de realização é favorável em situações - muitas vezes encontradas - em que o inicio da liquefacção em contacto com o segundo elemento de construção requer uma maior força de compressão do que a liquefacção na interface entre o elemento de pistão e o elemento de manga. Assim, relativamente à diferença em comprimento entre o veio do elemento de pistão e o elemento de manga, assegura-se que a ancoragem também ocorre na extremidade distai do conector, logo, em dois níveis, e esta é uma vantagem em termos de ancoragem.

De igual modo, se o conector compreender uma parte de material termoplástico distai, a força de compressão que comprime o elemento de pistão na direcção da segunda camada de construção pode, opcionalmente, ser aplicada antes das oscilações mecânicas para, de algum modo, fazer avançar o material termoplástico para dentro do material da segunda camada de construção, como descrito no documento 7160405 aqui incorporado a título de referência na sua totalidade. 9

Se o elemento de pistão compreender uma parte de material termoplástico distai para a ancoragem da segunda camada de construção, o elemento de manga - também compreenda ou não partes de material termoplástico distais - pode contribuir para uma melhor ancoragem porque impede que as partes de material termoplástico liquefeito se escoem radialmente para o exterior ao longo da superfície interna do segundo elemento de construção.

Nas formas de realização em que a primeira camada de construção é de madeira ou de um compósito de madeira, ou de outros materiais porosos ou não homogéneos, o comprimento do elemento de manga é, de um modo preferido, escolhido para que a interface entre a face de extremidade proximal do elemento de manga e o elemento de pistão fique próximo da parede circunferencial do furo de passagem quando a liquefacção se inicia. Isto significa que o comprimento do elemento de manga é maior que a distância entre as camadas de construção e mais pequeno que a distância entre as camadas de construção mais a espessura da primeira camada de construção. 0 diâmetro do elemento de manga corresponde, de um modo preferido, ao diâmetro da parte de cabeça do elemento de pistão. 0 elemento de manga pode ter uma forma tubular e envolver completamente uma secção axial da parte de veio. Em alternativa, também pode compreender aberturas, fendas ou outras estruturas. 0 elemento de pistão e/ou o elemento de manga podem, com a eventual excepção de dispositivos de direcção de energia, ser simétricos relativamente a uma rotação em torno do eixo, mas isto não é uma necessidade. 0 elemento de pistão pode compreender um furo de passagem axial ou incluir outras 10 características estruturais afastando-se de um corpo totalmente rotacional de modo a reduzir a quantidade de material necessário.

Embora, como mencionado, o elemento de pistão e o elemento de manga poderem ser constituídos por material termoplástico, há aplicações em que é vantajoso proporcionar um conector híbrido em que, pelo menos um, do elemento de êmbolo e do elemento de manga compreende um constituinte mecanicamente mais forte, por exemplo, metálico. Se, por exemplo, o elemento de manga ou a parte de veio ou uma parte de um dos dois for metálica, isto irá aumentar a resistência ao impacto e proporcionar maior resistência e rigidez.

Daqui em diante, a ancoragem provocada pelas partes de material termoplástico liquefeito (e novamente solidificado) na (ou distai em relação a e adjacente à) parede circunferencial do furo na primeira camada de construção é denominada "primeira ancoragem" e a sua localização é designada por "primeira localização de ancoragem". A ancoragem opcional adicional provocada pelas partes de material termoplástico liquefeito (e novamente solidificado) na extremidade distai do conector e na segunda camada de construção é a "segunda ancoragem" e a sua localização é a "segunda localização de ancoragem".

Pelo menos, a parte de material termoplástico liquefeito que provoca a primeira ancoragem pode, ainda, gerar uma ligação entre o elemento de pistão e o elemento de manga. Se o elemento de pistão e o elemento de manga compreenderem partes de material termoplástico na primeira localização de ancoragem, a ligação pode ser realizada por uma soldadura das partes de material termoplástico umas às outras, em que essa soldadura acontece 11 automaticamente devido à liquefacção das partes de material termoplástico em contacto umas com as outras. Se um do elemento de pistão e o elemento de manga não compreender material termoplástico na primeira localização de ancoragem (ou material termoplástico com um ponto de fusão substancialmente mais elevado do que o do material termoplástico do outro elemento respectivo), estes podem compreender, em alternativa, estruturas, tais como uma rosca ou uma pluralidade de arestas ou outras estruturas ranhuradas, que podem provocar uma ligação positiva das partes de material termoplástico liquefeito e de novo solidificado e o material não liquefeito na interface.

Além disso, se disponível, opcionalmente, também a parte de material termoplástico liquefeito que provoca a segunda ancoragem pode provocar uma soldadura e/ou ligação positiva entre o elemento de pistão e o elemento de manga. 0 elemento de pistão e/ou o elemento de manga podem compreender um dispositivo de direcção de energia na interface para a primeira ancoragem ou na face de extremidade distai, ou em ambas. Estes dispositivos de direcção de energia podem ser dispositivos de direcção de energia estruturais, tais como, pelo menos, um de entre - uma redução de uma secção transversal em função da posição ao longo do eixo, na direcção da interface onde se deseja que haja liquefacção, - pelo menos, uma saliência com um diâmetro de entre um leque variado de diâmetros, situando-se a saliência na interface onde se deseja que haja liquefacção, 12

Os dispositivos de direcção de energia podem, contudo, além disso ou como uma alternativa, resultarem também de propriedades dos materiais. Assim, podem compreender: uma distribuição de material não homogéneo por cima do elemento de ancoragem (e/ou do segundo e/ou do terceiro elemento), para que o material adjacente à interface onde se deseja que haja liquefacção tenha uma maior absorção da energia de vibração mecânica do que um material adjacente a uma outra interface (por exemplo, a interface oposta). Por exemplo, o elemento de ancoragem pode compreender duas partes aderentes uma à outra, sendo a parte adjacente à interface com o terceiro elemento mais macia do que a parte adjacente à interface com o segundo elemento (ou vice versa). Noutro exemplo, o elemento de ancoragem pode compreender um amaciador com um gradiente de concentração ao longo do comprimento do elemento de ancoragem, etc. 0 conector pode - e isto refere-se a todas as formas de realização - ser adequado para fixar um outro objecto ao elemento de construção leve (funcionando, assim, como 'cavilha' ou base de ancoragem) e/ou para proporcionar estabilidade mecânica entre as camadas de construção. Com o intuito de fixar um outro elemento, o conector pode compreender outras estruturas não descritas, aqui, em mais pormenor, por exemplo, uma rosca, estruturas de retenção de aperto ou uma outra ligação positiva, etc.; estes meios para fixar um outro elemento como esse são conhecidos na técnica e não vão continuar a ser descritos aqui.

Durante o processo de ancoragem, a distância entre as camadas de construção pode ser definida pela entretela (se presentes) ou por outros meios dispostos entre as camadas de 13 construção. Além disso ou como uma alternativa, a distância entre as camadas de construção pode ser definida por um meio de retenção externo, tal como uma estrutura de retenção ou semelhante, e pode ser fixa ou ainda consolidada pelo conector.

Para fabricar o conector, podem utilizar-se métodos que são bem conhecidos na técnica. Por exemplo, se o conector for totalmente fabricado em material termoplástico, pode ser fabricado por moldagem por injecção. 0 conector de duas peças como descrito e ilustrado no presente pedido também é adequado para ser fabricado num único molde para duas peças. Isto é especialmente vantajoso por razões económicas. De acordo com uma forma de realização especial, por conseguinte, um método de fabrico de um conector inclui proporcionar um único molde incorporando uma réplica negativa do elemento de pistão e do elemento de manga, interligados por uma parte de ponte (que constitui um local de fractura predeterminado) e moldar por injecção o conector pela injecção de um material termoplástico no molde. A etapa final - após o arrefecimento do material termoplástico - de fractura da ponte para separar o elemento de pistão do elemento de manga pode ser feita na fábrica ou pode ser feita pelo utilizador durante o processo de ancoragem, i. e., o conector, na etapa de inserção até que uma parte distai fique assente na segunda camada de construção, pode ainda compreender a ponte. Deve compreender-se que a propriedade de o elemento de manga e o elemento de pistão se poderem deslocar numa direcção axial entre si é, naturalmente, uma propriedade "após a fractura da ponte". 14

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS

Daqui em diante, as formas de realização da invenção são descritas com referência aos desenhos. Os desenhos são esquemáticos e não estão à escala. Nos desenhos, algarismos iguais referem-se a elementos iguais ou correspondentes. Os desenhos mostram: - As Figuras la e lb mostram um primeiro exemplo de um conector colocado num elemento de construção leve e ancorado no seu interior, respectivamente; - As Figuras 2 e 3 representam variantes da configuração da Figura la, em que a segunda camada de construção é penetrada; - As Figuras 4-12 mostram formas de realização alternativas de conectores ou de seus elementos de pistão ou elementos de manga; - As Figuras 13a e 13b representam uma configuração com camadas de construção metálicas; - As Figuras 14-16 mostram vistas de topo de elementos de pistão não simétricos em termos de rotação; e - As Figuras 17-19 mostram outras formas de realização alternativas de conectores. DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇAO PREFERIDAS A prancha de construção leve da Figura la compreende uma 15 primeira camada 1 de construção, uma segunda camada 2 de construção e uma entretela 3 entre a primeira e segunda camada de construção. As composições de material da primeira e segunda camadas de construção podem ser idênticas ou diferentes. Podem, por exemplo, ser um material à base de madeira, tal como material compósito de madeira como uma placa de fibras (placa de partículas, placa de fibras de densidade média ou placas duras) ou semelhantes. As espessuras di, d2 das camadas de construção das duas camadas de construção podem ser iguais ou diferentes e podem, por exemplo, estar compreendidas entre 1 mm e 15 mm, especialmente entre 2 mm e 10 mm. A distância di das camadas de construção pode ser escolhida dentro de um grande intervalo em função das necessidades. Muitas vezes, está entre 20 mm e 50 mm, no entanto, não se excluem outras distâncias, dado que a distância di para a maior parte das formas de realização da invenção não é um número critico. A entretela 3 pode, por exemplo, ser uma estrutura alveolar de cartão ou, em alternativa, um material de isolamento leve, tal como um material com espuma ou plástico alveolar, ou uma estrutura de suporte com espaços etc. Em geral, a entretela 3 pode ter a função de acoplar as camadas 1, 2 de construção entre si, definir a distância entre elas, isolá-las, pode ter a função de absorver forças de corte e/ou outras funções bem conhecidas na técnica. Durante o processo de ancoragem descrito em seguida, a entretela 3 pode ter a função de fixar a distância entre as camadas 1, 2, de construção e/ou absorver forças de corte, mas, fora isso, não desempenha qualquer papel decisivo. Se a distância entre a camada de construção for fixa por outros meios tal como um elemento de suporte temporário - a camada intermédia pode ser facultativa e o método de ancoragem descrito 16 em seguida pode ser adequado para acoplar a primeira e segunda camadas de construção uma à outra. A primeira camada I de construção está dotada com um furo 5 de passagem no qual se insere o conector 11. 0 conector 11 compreende um elemento 12 de manga e um elemento 13 de pistão. 0 elemento de pistão na forma de realização ilustrada tem um furo 14 de passagem axial, i. e., é oco. 0 elemento de pistão compreende uma parte 13.2 de veio e uma parte 13.1 de cabeça. Dado que a parte de cabeça se estende radialmente, ultrapassando a parte de veio, forma uma face 13.4 de extremidade de cabeça distai virada para a face 12.2 de extremidade proximal do elemento de manga.

Na forma de realização ilustrada, o elemento de pistão e o elemento de manga são, essencialmente, simétricos, em termos de rotação, em relação a uma rotação em torno do eixo 15. Essa simetria, pelo menos, de um contorno externo do conector, é especialmente vantajosa dado que o conector, então, está preparado para ser inserido num furo 5 de passagem redondo que é fácil de fabricar com ferramentas convencionais. No entanto, a simetria rotacional não é uma necessidade porque não é exigida no processo de ancoragem. Por exemplo, contornos externos elípticos ou contornos externos com uma secção plana também são exequíveis. Na realidade, qualquer forma prolongada numa direcção (longitudinal) é possível. A secção transversal externa da parte de veio corresponde, essencialmente, à secção transversal interna do elemento de manga e o elemento de pistão pode ser deslocado axialmente em relação ao elemento de manga e seu veio portanto. A parte de 17 veio na forma de realização ilustrada é cilíndrica, mas, novamente, isto não é uma exigência. A secção transversal externa do elemento de manga corresponde, essencialmente, à secção transversal externa da parte de cabeça e esta última corresponde, essencialmente, à secção transversal do furo de passagem na primeira camada de construção. A parte de veio tem, de um modo preferido, uma extensão (comprimento) axial que é maior que o comprimento do elemento de manga, para que, quando a face de extremidade distai da parte de veio e da manga ficar assente na superfície interna da segunda camada de construção, exista uma folga 16 entre a face de extremidade proximal do elemento 12 de manga e a face de extremidade distai da parte 13.2 de cabeça se 0 elemento 12 de manga e o elemento 13 de pistão estiverem encostados à superfície interna da segunda camada 2 de construção.

Além disso, a espessura (extensão axial) da parte de cabeça corresponde, aproximadamente, à espessura da primeira camada de construção, o comprimento de todo o elemento de pistão é, aproximadamente, igual à espessura do elemento de construção leve, o comprimento do elemento de manga é superior (ou, pelo menos, aproximadamente igual) ao espaçamento entre as camadas de construção - e, assim, à espessura da entretela 3. 0 elemento de pistão, distalmente, é afunilado na direcção da face 13.5 de extremidade distai. Na forma de realização ilustrada, o afunilamento é formado por um alargamento progressivo do furo 14 de passagem na direcção do lado distai. Isto é vantajoso dado que permite que o elemento de pistão esteja em contacto com e envolvido intimamente pelo elemento de manga na interface com a segunda camada de construção. No 18 entanto, além disso ou como uma alternativa, seria igualmente possível configurar o pistão para ser afunilado no sentido em que o seu diâmetro externo se tornasse progressivamente menor na direcção da face de extremidade distai. Em alternativa ao afunilamento, o elemento de pistão pode nem sequer ser afunilado ou pode compreender outros tipos de dispositivos de direcção de energia, tais como uma aresta, etc. 0 furo 14 de passagem axial do elemento de pistão é opcional. Se não houver furo de passagem axial, o elemento de pistão pode, não obstante, compreender, pelo menos, um dispositivo de direcção de energia na direcção da face de extremidade distai ao, por exemplo, compreender uma secção transversal que tenha a forma de cauda de andorinha. 0 elemento de pistão e o elemento de manga na forma de realização ilustrada são constituídos por material termoplástico. Materiais adequados para as peças termoplásticas do conector, em todas as formas de realização, incluem, por exemplo, um plástico como poliamida, um policarbonato ou um poliéster carbonato ou ainda um acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), um Éster acrílico-Estirol-Acrilonitrilo (ASA), Estireno-acrilonitrilo, poli(metilmetacrilato), poli(cloreto de vinilo), polietileno, polipropileno e poliestireno, ou seus copolímeros ou misturas. Além do polímero termoplástico, o material também pode compreender um enchimento adequado, por exemplo fibras de reforço, tais como fibras de vidro e carbono. Em geral, todos os materiais com uma solidez suficientemente elevada e um módulo de elasticidade suficientemente elevado de, por exemplo, pelo menos, 0,5 GPa, que, por meio de ultrassons, possam ser localmente liquefeitos. Em geral, estes materiais são 19 os que são também adequados para soldadura ultrassónica. Um exemplo de um material especialmente adequado é ABS.

Os materiais do elemento de pistão e do elemento de manga podem, de um modo geral, ser idênticos ou podem ser diferentes. Se forem constituídos por materiais diferentes, os materiais devem, de um modo preferido, poder ser soldados entre si por ultrassons. Um exemplo de uma combinação adequada de diferentes materiais é proporcionar o elemento de pistão com um reforço, por exemplo, um reforço de fibras e proporcionar o elemento de manga com um reforço diferente ou sem qualquer reforço, enquanto os materiais de matriz são idênticos. Um reforço de fibras do elemento de pistão aumenta a resistência ao choque e, ao mesmo tempo que mantém o elemento de manga flexível, reforça a tenacidade de ancoragem. 0 processo de ancoragem do conector da Figura la inclui pressionar uma cabeça 17 de soldadura por vibração oscilante contra a face 13.3 de extremidade proximal do elemento de pistão. Ao contrário da forma de realização ilustrada, a cabeça de soldadura por vibração pode compreender uma espiga saliente (ou outra forma) para orientar o elemento de pistão. A face de extremidade proximal do elemento de pistão funciona como superfície de acoplamento; isto é válido para todas as formas de realização mostradas nas figuras. Em todas as formas de realização, as oscilações podem ser vibrações ultrassónicas. Geralmente, as oscilações estão compreendidas no intervalo de frequências de 2 kHz e 100 kHz, de um modo preferido, entre 10 kHz e 40 kHz, por exemplo, em torno de 20 kHz; não se excluem outras frequências. A potência do aparelho gerador das oscilações - pode ser um aparelho disponível no mercado 20 depende das dimensões escolhidas, pode estar compreendida entre 100 W e 4 kW.

Além de ou como uma alternativa às faces de acoplamento planas, o acoplamento também pode ser feito por estruturas mais sofisticadas, como ilustrado, em parte, em seguida, com referência a estruturas de orientação. Além disso, embora todas as formas de realização aqui descritas se refiram a uma cabeça de soldadura por vibração axial, esta também não é uma exigência. Em vez disso, além de ou em alternativa a essas oscilações, também se podem prever oscilações de torção e/ou movimentos de rotação. A força com que o elemento de pistão é empurrado na direcção do lado distai pode, opcionalmente, ser aplicada logo antes do inicio das oscilações mecânicas, de modo a pressionar a extremidade distai do conector ligeiramente contra a superfície da segunda camada de construção. Quando as oscilações começam, isto irá facilitar a orientação e garantir um fornecimento optimizado das oscilações mecânicas ao elemento de pistão.

Logo que as oscilações mecânicas são aplicadas ao elemento de pistão, a energia mecânica será absorvida, especialmente na região da face de extremidade distai e, por isso, a liquefacção do material termoplástico na face 13.5 de extremidade distai irá começar. Devido à força de compressão aplicada simultaneamente e, especialmente, devido à orientação do elemento de manga, o material liquefeito é levado a penetrar na segunda camada de construção para criar uma segunda localização 22 de ancoragem (Figura lb). 21

Devido ao movimento de avanço, sob a força de compressão e devido à liquefacção distai do material termoplástico e penetração da sua segunda camada de construção, a face 13.4 de extremidade distai entrará brevemente em contacto com a face 12.2 de extremidade proximal do elemento 2 de manga. Isto também irá dar inicio à absorção de energia mecânica e liquefacção nesta interface. Se, como na forma de realização ilustrada, o elemento de manga e o elemento de pistão forem ambos de material termoplástico com pontos de fusão aproximadamente iguais, as partes de material dos dois elementos serão liquefeitas. 0 material liquefeito irá escapar da força de compressão escoando-se radialmente para fora e penetrando em estruturas da primeira camada de construção e/ou ao longo da superfície interna da primeira camada de construção no espaço (inicialmente vazio ou preenchido) entre as camadas de construção, como ilustrado na primeira localização 21 de ancoragem na Fig. lb. Além disso, na primeira localização de ancoragem ocorre uma soldadura do elemento de pistão no elemento de manga. Dependendo dos parâmetros de funcionamento no processo, também se pode fazer com que as oscilações mecânicas interajam, em certa medida, com o elemento de manga e provoquem, também, alguma liquefacção na face de extremidade distai do elemento de manga, como mostrado na Fig. lb. 0 movimento de avanço do elemento de pistão durante o processo de ancoragem - logo, a redução efectiva do seu comprimento - depende dos materiais envolvidos e pode estar compreendido entre 1 mm e 5 mm, por exemplo, 2-4 mm.

As estruturas que são penetradas pelo material termoplástico liquefeito podem incluir estruturas pré-existentes do material, tais como espaços entre lascas de madeira na parede do furo 22 circunf erencial. Além isso ou como uma alternativa, as estruturas podem ser geradas pela pressão do material termoplástico liquefeito em interacção com não homogeneidades do material respectivo. 0 principio de interpenetração das estruturas de diversos materiais, incluindo madeira e compósitos de madeira, por material termoplástico liquefeito devido ao efeito de vibração ultrassónica é descrito, por exemplo, nos documentos US 6913666, US 7160405, US 2008/0047107, WO 2008/034278 ou no pedido não publicado US 60/982449. A variante mostrada na Figura 2 é distinta da forma de realização da Figura 1 na medida em que a segunda camada 2 de construção é pré-perfurada, í. e., compreende um furo 2.1 cego (superficial). O furo 2.1 cego pode, por exemplo, ser aberto pelo mesmo berbequim ou fresadora que também cria o furo 5 de passagem, na mesma etapa de fabrico. Garante que a superfície para a segunda ancoragem é limpa, especialmente nos casos em que a superfície interna da segunda camada de construção é, inicialmente, revestida, por exemplo, por uma cola ou um verniz ou semelhante. Além disso, a pré-perfuração melhora a orientação do conector durante o processo de ancoragem e garante uma ancoragem mais profunda. A variante da Figura 3 também inclui pré-perfuração. No entanto, o furo 2.1 cego tem o diâmetro da parte de veio e, em vez do elemento 12 de manga (como na Fig. 2), o elemento 13 de pistão é guiado por este durante a ancoragem. A variante da Figura exige uma ferramenta diferente para o furo 2.1 cego diferente da utilizada para o furo 4 de passagem (ou uma ferramenta escalonada), no entanto, apresenta a vantagem adicional de a segunda ancoragem incluir uma ancoragem em dois níveis. 23

Na variante da Figura 3, a relação opcional acima descrita entre o comprimento da parte de veio e o comprimento do elemento de manga é modificada na medida em que o comprimento do elemento de manga mais a profundidade do furo cego superficial é, de um modo preferido, inferior ao comprimento da parte de veio. 0 furo 2.1 cego também pode (isto também é válido para a configuração da Fig. 2), opcionalmente, ser dotado com uma estrutura especial, tal como uma parte de rosca, para aumentar a acção de ancoragem e também para a interpenetração fraca do material de camada de construção pelo material termoplástico.

As configurações, como na Figura 2 ou 3, também podem ser uma opção para os conectores dos tipos descritos a seguir, incluindo, especialmente, para um furo cego como mostrado na Fig. 2, a configuração das Figuras 13a/13b (a ancoragem num elemento de construção leve com camadas de construção não é adequada para interpenetração por material termoplástico liquefeito), em que a orientação do conector proporcionada pelo furo cego também pode ser vantajosa.

Embora não ilustrado nas Figuras la-3, o elemento de pistão ou o elemento de manga ou ambos podem incluir dispositivos de direcção de energia na interface entre a face de extremidade de parte de cabeça distai e a face de extremidade proximal do elemento de manga. A Figura 4 ilustra a parte de cabeça compreendendo uma aresta 13.6, sendo essa aresta apenas uma de muitas formas de realização de dispositivos de direcção de energia, como a pessoa, por exemplo, especialista na técnica da soldadura ultrassónica saberá. 24

As Figuras 5 e 6 mostram, como alternativas ou além do tipo de dispositivo de direcção de energia da Figura 4, a parte 13.1 de cabeça e a face de extremidade proximal do elemento de manga, respectivamente, compreendendo uma pluralidade de entalhes 13.7; 12.7. Essa estrutura tipo coroa tem o efeito de se fundir facilmente na interface. Uma estrutura tipo coroa pode, além disso ou como uma alternativa, como opção, também estar presente na face de extremidade distai do elemento de pistão e/ou do elemento de manga.

Na variante representada na Figura 7, o elemento de pistão na face de extremidade distai da parte de cabeça é afunilado para o exterior, para que, quando é pressionado contra o elemento de manga no processo de ancoragem, uma pressão lateral para o exterior aja sobre a parte de extremidade proximal do elemento de manga e sobre o material liquefeito. A Figura 7, por conseguinte, apresenta um exemplo de uma interface não horizontal entre a face de extremidade distai de parte de cabeça e a face de extremidade proximal de elemento de manga. A forma de realização do conector da Figura 8 difere da da Figura la na medida em que não apenas o elemento 13 de pistão, mas também o elemento 12 de manga, compreendem um dispositivo de direcção de energia na face de extremidade distai. Mais concretamente, o elemento de manga da forma de realização representada afunila-se, na extremidade distai, na direcção do elemento de pistão.

Na forma de realização da Figura 9, o elemento 14 de pistão não tem o furo de passagem axial, mas é um corpo sólido em forma de pistão. Na face de extremidade distai, compreende um dispositivo de direcção de energia, ou seja, com uma secção 25 transversal em forma de cauda de andorinha. A forma de realização da Figura 9 está especialmente adaptada para ser dimensionada com um pequeno diâmetro, por exemplo, para configurações de poupança de espaço ou se não se desejar, por algum motivo, um furo de passagem de grande diâmetro na primeira camada de construção.

As Figuras 10-13 lidam com variantes do conector que não são feitas exclusivamente de um material termoplástico. O elemento 12 de manga do conector da Figura 10 é de um material que não é passível de ser liquefeito pelas vibrações mecânicas que liquefazem o material termoplástico do elemento de pistão. Mais concretamente, o elemento 12 de manga na forma de realização representada é metálico, por exemplo, de Alumínio ou Aço. Perto da face de extremidade proximal compreende estruturas 12.3 que estão aptas para construir, em conjunto com material termoplástico liquefeito e de novo solidificado do elemento de pistão, uma ligação positiva que prende o elemento de pistão e o elemento de manga um ao outro. 0 princípio de funcionamento da forma de realização da Figura 10 pode ser, dependendo da configuração escolhida do elemento de construção leve, semelhante à descrita nas figuras la e lb, ou seja, material termoplástico do elemento de pistão liquefeito pela absorção energia de vibrações mecânicas penetra no material da primeira e segunda camada de construção numa primeira e segunda localização de ancoragem, respectivamente, e/ou na primeira localização de ancoragem o material termoplástico é pressionado radialmente para o exterior escoando-se ao longo da superfície interna da primeira camada de construção, agindo, desse modo, como um rebite cego. 26

Se as camadas de construção forem em material termoplástico ou compreenderem material termoplástico, além de ou como uma alternativa, o processo pode ser semelhante ao representado nas Figuras la e lb, com a diferença de o acoplamento ser uma soldadura entre as camadas e o conector se o material termoplástico do conector e das camadas for escolhido de forma a poderem ser soldados. A forma de realização da Figura 11, em contrapartida, compreende um elemento 13 de pistão de um material que não pode ser liquefeito pelas vibrações mecânicas que liquefazem o material termoplástico do elemento 12 de manga, ou seja, um metal, tal como alumínio ou aço na forma de realização representada. 0 elemento de pistão na proximidade da interface da parte 13.1 de cabeça e face de extremidade proximal do elemento 12 de manga compreende estruturas 13.8 que são adequadas para construir uma ligação positiva com partes de material termoplástico liquefeito e de novo solidificado do elemento de manga. Na forma de realização da Figura 11, o veio do elemento de pistão é substancialmente mais curto que o elemento 12 de manga, para que possa haver um movimento axial do elemento de pistão durante a ancoragem sem que a face de extremidade distai do elemento pistão fique encostada à superfície da segunda camada de construção. Também na forma de realização da Figura 11, a liquefacção ocorre na proximidade da parede periférica do furo de passagem na primeira camada de construção e na superfície da segunda camada de construção.

Além de ou como uma alternativa às estruturas 13.8 ilustradas, dispostas de modo proximal no elemento de pistão, o elemento de pistão também pode compreender mais estruturas distais (não mostradas), especialmente se o veio do elemento de 27 pistão for suficientemente longo para chegar à superfície da segunda camada de construção no fim do processo de ancoragem. Naturalmente, as estruturas também podem ser distribuídas por todo o comprimento do veio; por exemplo, o veio pode compreender uma rosca que se estende desde o lado distai até à parte de cabeça. A Figura 12 apresenta um exemplo de um conector em que o elemento 13 de pistão e/ou o elemento 12 de manga é/são elementos híbridos metal/termoplástico. Na Figura 12, o elemento 13 de pistão e o elemento 12 de manga compreendem partes 13.9/12.9 metálicas e partes 13.10/12.10 termoplásticas firmemente acopladas (por exemplo, por uma ligação positiva, um adesivo ou outros meios não mostrados) às partes metálicas. Há muitas configurações exequíveis, sendo uma condição que na primeira localização de ancoragem e, de um modo preferido, também na segunda localização de ancoragem, pelo menos, um de entre o elemento de pistão e o elemento de manga compreenda material termoplástico.

No que se refere às Figuras 13a e 13b, ilustra-se um método de ancoragem de um conector num elemento de construção leve compreendendo camadas 1, 2 de construção de material desprovido de estruturas que podem ser penetradas por material termoplástico liquefeito. Na forma de realização mostrada, as duas camadas 1, 2 de construção são em metal, por exemplo, folha de alumínio fina. A entretela - tal como uma espuma - pode estar presente entre as camadas de construção, embora as figuras não mostrem essa - opcional - entretela. Ao contrário das formas de realização descritas anteriormente (excepto a mostrada na Fig. 11), o comprimento da parte 13.2 de veio é menor que a distância das camadas de construção. No processo de ancoragem, como nas 28 outras formas de realização, o elemento 13 de pistão é submetido a uma força de compressão e oscilações mecânicas por uma cabeça 17 de soldadura por vibração. 0 elemento de manga está assente na segunda camada de construção e partes de material termoplástico liquefazem-se na interface entre a face de extremidade distai de parte de cabeça e a face de extremidade proximal do elemento de manga. 0 material termoplástico liquefeito, como representado na Figura 13a, escoa-se radialmente para o exterior ao longo da superfície interna da primeira camada de construção e bloqueia o conector, como um rebite cego, impedindo-o de sair. Estruturas 12.3 opcionais são dispostas na superfície externa do elemento de manga metálico para aumentar a intimidade da ligação após o processo de ancoragem. A variante do processo de ancoragem mostrada nas Figuras 13a e 13b também pode, evidentemente, ser aplicada com um elemento de manga termoplástico e/ou um elemento de pistão metálico e/ou, pelo menos, um de entre o elementos de pistão e o elemento de manga sendo um elemento híbrido passível de liquefacção/não passível de liquefacção. Em especial, o conector das Figuras 13a e 13b também poderia ser, totalmente, um material termoplástico.

As estruturas 12.3 no elemento de manga são vantajosas para proporcionar uma melhor ligação entre o elemento de manga e o elemento de pistão, no entanto, não são uma exigência porque o efeito de rebite cego também impede o deslocamento do elemento de manga.

De igual modo, a forma de realização das Figuras 13a e 13b pode, em analogia com a configuração da Figura 3, ser ancorada num elemento de construção leve quando a segunda camada 2 de 29 construção compreende um furo cego. Então, a parte de veio do elemento de pistão pode ser mais comprida que o comprimento do elemento de manga e a liquefacção do material termoplástico disposto distalmente pode ocorrer em contacto com a segunda camada de construção. 0 furo cego, nesta configuração, compreende ainda uma rosca ou outra estrutura ranhurada, para que ocorra uma ancoragem por meio do material termoplástico liquefeito e de novo solidificado.

Além disso ou como uma alternativa, a primeira camada 1 de construção pode ser dotada com uma rosca ou outra estrutura de retenção ao longo da parede circunferencial do furo de passagem para intensificar a ancoragem.

Num exemplo, proporciona-se a seguinte combinação de características: - a primeira camada de construção compreende uma rosca (ou estrutura semelhante constituindo uma ranhura); - a segunda camada de construção compreende um furo cego com um diâmetro correspondente, aproximadamente, ao diâmetro da parte de veio do elemento de pistão e o furo cego compreende uma rosca (ou estrutura semelhante constituindo uma ranhura); - 0 pistão é de um material termoplástico, pelo menos, na zona de contacto com as duas camadas de construção; - 0 elemento de manga tem um comprimento que corresponde à distância entre as camadas de construção; 30 - A parte de veio do elemento de pistão é mais longa que o elemento de manga.

Então, no processo de ancoragem, em primeiro lugar, o material termoplástico do elemento de pistão ir-se-á liquefazer distalmente e escoar-se para a estrutura de rosca (ou outra) do furo cego. Depois, a parte de cabeça começará a sustentar-se na manga e o material termoplástico vai liquefazer-se na interface respectiva. Escoa-se para a retaguarda ao longo da rosca e liga a cabeça do elemento de pistão à primeira camada de construção.

Embora os conectores das formas de realização descritas anteriormente, com a possível excepção de entalhes, estruturas tipo coroa ou outros dispositivos de direcção de energia modificadores de simetria, tenham, de um modo geral, uma simetria essencialmente rotacional em relação a rotações em torno do eixo 15, isto não é, de forma alguma, uma exigência. Apenas a título de exemplo, a Figura 14 apresenta uma vista de topo de uma parte 13.1 de cabeça alternativa de um elemento 13 de pistão de um conector não rotacional. Embora o furo 14 de passagem (opcional) na forma de realização representada seja cilíndrico, este não é o caso da parte 13.2 de veio e, assim, também não o é para o elemento de manga (não mostrado) . De um modo mais geral, os conceitos aqui descritos são adequados para uma secção transversal do conector com praticamente qualquer forma, desde que a forma da parte de veio seja aproximadamente coincidente com a forma do furo 5 de passagem na primeira camada de construção ou vice-versa.

Estas configurações não simétricas em termos rotacionais são exequíveis no que se refere aos princípios de todas as formas de realização anteriormente descritas e, assim, todas as 31

Figuras la-13b também podem, igualmente, referir-se a configurações de conector que não sejam simétricas em termos rotacionais. A Figura 15 mostra uma variante com um conector em forma de estrela com uma pluralidade de asas radialmente salientes. Na variante representada, a parte 13.2 de veio é cilíndrica, mas também pode, em alternativa, ter a forma de estrela. Essas formas de realização com uma grande superfície externa para um determinado diâmetro externo são vantajosas se existir um material com capacidade de carga elevada e isto em termos de resistência contra forças de tracção - e também em termos de resistência contra forças de torção. Outras formas incluem geometrias tipo 'torx', geometrias rectangulares ou pentagonais, hexagonais, triangulares,..., ou, por exemplo geometrias em forma de barra em T, como ilustrado na Figura 16. Geometrias rectangulares ou em forma de barra em T (ou duplo T) são especialmente vantajosas em termos de resistência contra forças de flexão. A Figura 17 ilustra um conector, semelhante ao conector da Figura la, constituído pelo material termoplástico e que pode ser ancorado em duas localizações de ancoragem pela interpenetração de estruturas da(s) camada(s) de construção e/ou como um rebite cego e/ou por soldadura a material termoplástico da(s) camada(s) de construção. No entanto, ao contrário das formas de realização ilustradas nas figuras anteriores, o diâmetro do conector é comparativamente grande e, por exemplo, maior do que a sua extensão axial. Um conector do tipo ilustrado na Figura 17 pode, por exemplo, servir para acomodar um maior elemento a ser ancorado no elemento de construção leve, tal como uma articulação oculta. Para esse fim, o elemento de pistão pode 32 compreender, por exemplo, no interior de um furo 14 axial, estruturas correspondentes (não mostradas na Fig. 17) que também possam divergir de uma simetria rotacional. Na forma de realização representada, o elemento de pistão compreende, ainda, pontes 13.11 opcionais esquematicamente ilustradas, que aumentam a estabilidade mecânica. Estas pontes ou estruturas de reforço ou semelhantes no furo 14 de passagem (se presente) também constituem desvios de uma configuração simétrica em termos rotacionais e podem estar presentes em qualquer forma de realização, quando desejado, por questões de estabilidade ou fabrico.

Embora nas Figuras la e 13a o contacto entre a cabeça 17 de soldadura por vibração e o elemento de pistão tenha sido ilustrado na forma de apenas um plano, este não tem que ser necessariamente o caso. Especialmente no caso de aplicações que envolvam etapas manuais, também pode ser desejável prever uma função de orientação da cabeça de soldadura por vibração. A cabeça 17 de soldadura por vibração representada na Figura 18 compreende um pino guia que sobressai da superfície de acoplamento que está em contacto com a face 13.3 de extremidade proximal do elemento de pistão. Este pino 17.1 guia pode facilitar a inserção do conector e proporcionar estabilidade mecânica durante o processo de ancoragem, especialmente se a resistência do material do conector for tal que o conector se desmoronaria durante a ancoragem sem a presença do pino. Nestas configurações, o pino guia pode suportar o elemento de pistão por dentro, por exemplo, ao longo de uma grande parte do comprimento deste último. Também se verificou que em algumas configurações este pino guia pode ajudar a estabilizar todo o processo e diminuir a energia necessária. 33

Na forma de realização representada, o pino guia compreende ainda estruturas 17.2 de retenção para prender o conector. Se essas estruturas de retenção estiverem presentes e/ou se a estrutura de orientação da cabeça de soldadura por vibração se encaixar numa estrutura correspondente (furo 14 de passagem na forma de realização representada) do elemento de pistão, o conector pode ser montado na cabeça de soldadura por vibração antes de ser colocado no elemento de construção leve. A Figura 19 representa uma forma de realização na qual a estrutura para receber um pino guia (ou espigão guia; em geral, pode utilizar-se qualquer estrutura) não é formada por um furo de passagem axial no elemento 13 de pistão, mas por um furo 13.12 cego proximal. Além disso, também se ilustra um furo 13.13 cego distai, com um efeito de enfraquecer distalmente o elemento de pistão de forma a facilitar a fusão do material termoplástico nessa zona - semelhante à estrutura de cauda de andorinha da Figura 9. Em geral, o furo de passagem representado na maioria das formas de realização anteriores não é, de forma alguma, uma exigência, mas, além das funções também conseguidas pelos furos 13.12, 13.3 cegos e/ou com a potencialidade de servir para ancoragem de um outro elemento no mesmo, tem apenas a função, de alguma forma, de reduzir a quantidade de material utilizado; em função da aplicação, isto pode não ser desejado em todas as situações, pelo que formas de realização sem o furo de passagem axial podem ser uma boa alternativa às formas de realização representadas acima compreendendo o furo 14 de passagem.

Lisboa, 6 de Abril de 2011 34

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Método de ancoragem de um conector (11) num elemento de construção leve, compreendendo o elemento de construção leve uma primeira camada (1) de construção e uma segunda camada (2) de construção disposta a uma distância da primeira camada (1) de construção, compreendendo o método as seguintes etapas: proporcionar o conector (11) que compreende um elemento (12) de manga e um elemento (13) de pistão, compreendendo o elemento (13) de pistão uma parte (13.2) de veio e podendo ser deslocado numa direcção axial em relação ao elemento (12) de manga, enquanto o elemento (12) de manga envolve, pelo menos parcialmente, a parte (13.2) de veio, em que, pelo menos, um do elemento (12) de manga e o elemento (13) de pistão compreende um material termoplástico; proporcionar um furo (5) de passagem na primeira camada (1) de construção, compreendendo o furo (5) de passagem uma parede circunferencial; inserir o conector (11) até que uma sua parte distai fique assente na segunda camada de construção; aplicar oscilações mecânicas ao elemento (13) de pistão enquanto se pressiona o elemento (13) de pistão na direcção do lado distai e liquefazendo, desse modo, pelo menos, uma parte do material termoplástico numa parte de interface entre o elemento (12) de manga e o 1 elemento (13) de pistão enquanto a parte de interface está adjacente à parede circunferencial ou distai em relação à mesma, gerando, desse modo, uma parte de material termoplástico liquefeito e fazendo com que o material termoplástico liquefeito da parte de material termoplástico liquefeito se escoe radialmente para fora, penetrando em estruturas da primeira camada (1) de construção e/ou ao longo de uma superfície interior da primeira camada de construção; e permitir que a parte de material termoplástico liquefeito se torne a solidificar para formar uma ligação positiva com a primeira camada (1) de construção.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que material termoplástico do elemento (13) de pistão e/ou do elemento (12) de manga inclui uma parte de material termoplástico distai numa extremidade distai do elemento de pistão e/ou do elemento de manga, respectivamente, e em que a etapa de aplicar oscilações mecânicas ao elemento de pistão enquanto se pressiona o elemento (13) de pistão na direcção do lado distai, pelo menos, uma parte de material termoplástico distai é liquefeito devido ao efeito das oscilações mecânicas e é pressionado a entrar em estruturas da segunda camada (2) de construção para formar, depois de se tornar a solidificar, uma ligação positiva com a segunda camada (2) de construção.
3/5

3. Método de acordo com a reivindicação 2, em que, pelo menos, o elemento (13) de pistão compreende uma parte de material termoplástico distai e, em que uma extensão axial do 2 elemento (13) de pistão é maior que a distância entre a primeira e segunda camadas (1, 2) de construção mais uma espessura da primeira camada (1) de construção.
4/5

13.10

12.10-¾ 15 13.10 Fig. 12 Fig.11

4. Método de acordo com a reivindicação 2 ou 3, em que uma extensão axial da parte (13.1) de veio é maior que uma extensão axial do elemento (12) de manga.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo a nova etapa seguinte: proporcionar, antes da etapa de inserção do conector (11), um furo (2.1) cego na segunda camada (2) de construção e em que a etapa de inserção do conector (11) inclui a inserção do conector até que uma sua parte distai fique assente numa base do furo (2.1) cego na segunda camada (2) de construção.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o elemento (12) de manga e o elemento (13) de pistão compreendem, cada, material termoplástico, em que a etapa de aplicar oscilações mecânicas ao elemento (13) de pistão enquanto se pressiona o elemento de pistão na direcção do lado distai faz com que partes de material termoplástico distais do elemento (13) de pistão e do elemento (12) de manga se fundam e, em que a etapa de permitir que as partes de material termoplástico liquefeito gera uma soldadura entre o elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que, pelo menos, um do elemento (12) de manga e o elemento (13) de pistão compreende um material que não pode ser liquefeito por oscilações mecânicas e compreende 3 estruturas (12.3; 13.8) aptas a formar uma ligação positiva no material não passível de liquefacção e, em que a etapa de aplicação de oscilações mecânicas ao elemento de pistão enquanto se pressiona o elemento (13) de pistão na direcção do lado distai faz com que partes de material termoplástico se escoem para dentro destas estruturas (12.3; 13.8).

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o elemento de compreende uma parte (13.1) de cabeça com um contorno externo correspondente, essencialmente, a uma secção transversal do furo (5) de passagem.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que um contorno externo do elemento (12) de manga corresponde, essencialmente, à secção transversal do furo (5) de passagem na primeira camada (1) de construção.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, em que uma extensão ls axial do elemento (12) de manga satisfaz a relação d1-d1/2<ls<dJ+d1, em que dj é a distância entre a primeira e segunda camadas (1, 2) de construção e di é uma espessura da primeira camada (1) de construção.

11. Conector (11) para ser ancorado a um elemento de construção leve, especialmente por um método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, compreendendo o elemento de construção leve uma primeira camada (1) de construção e uma segunda camada (2) de construção disposta a uma distância da primeira camada (1) de construção, em que o conector 4 compreende material termoplástico passível de liquefacção por oscilações mecânicas, caracterizado por - o conector compreender um elemento (12) de manga e um elemento (13) de pistão; - o elemento (13) de pistão compreender uma parte (13.1) de cabeça e uma parte (13.2) de veio e poder ser deslocado numa direcção axial em relação ao elemento (12) de manga enquanto o elemento (12) de manga envolve, pelo menos parcialmente, a parte (13.2) e veio; - o elemento (13) de pistão ter ainda uma superfície de acoplamento não paralela à direcção axial, servindo a superfície (13.3) de acoplamento para a aplicação de oscilações mecânicas ao elemento (13) de pistão; e - pelo menos um, do elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga compreender material termoplástico, podendo uma parte do material termoplástico ser liquefeita, numa interface entre o elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga, não sendo essa interface paralela à direcção axial, por oscilações mecânicas aplicadas ao elemento (13) de pistão através da superfície (13.3) de acoplamento enquanto o elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga são comprimidos entre si numa direcção axial.

12. Conector de acordo com a reivindicação 11, em que o elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga consistem em material termoplástico. 5

13. Conector de acordo com a reivindicação 11, em que, pelo menos, um de entre o elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga compreende uma parte metálica e, por exemplo, é totalmente metálico.

14. Conector de acordo com qualquer uma das reivindicações 11-13, em que, pelo menos um, do elemento (13) de pistão e o elemento (12) de manga compreende um dispositivo (13.6) de direcção de energia que é construído pelo material termoplástico ou está disposto numa parte não termoplástica que constitui uma interface com material termoplástico quando o elemento (12) de manga e o elemento (13) de pistão são comprimidos entre si. Lisboa, 6 de Abril de 2011 6 1/5

Fig.lb 2/5
5/5