ES1299711U - Sistema estructural - Google Patents

Abstract

Sistema estructural, para chasis, bastidores, esqueletos estructurales o similar, formados por piezas longitudinales rectas unidas entre sí, caracterizado por que comprende - al menos dos elementos longitudinales (1) rectos, cada uno de ellos con dos extremos (1.1) opuestos y de perfil tubular, formados mediante medios de pultrusión; - al menos una pieza de unión (2) de los extremos (1.1) coincidentes de al menos dos elementos longitudinales (1.1), formada mediante medios de impresión en 3D, y que presenta zonas de ajuste (4) para cada uno de dichos extremos (1.1) coincidentes, siendo cada una de dichas zonas de ajuste (4) de dimensiones tales que permite su acoplamiento en el interior del extremo (1.1) correspondiente, y; - unos medios de fijación de cada zona de ajuste (4) en el interior del extremo (1.1) correspondiente de un elemento longitudinal (1), formados por un material adhesivo y una barra maciza (5) formada mediante medios de pultrusión, de longitud mayor que la de la zona de ajuste (4); - donde cada zona de ajuste (4) presenta un hueco (6) pasante central de dimensiones tales que permite el encaje a través de la misma de la barra maciza (5), donde el material adhesivo está dispuesto en la superficie exterior de dicha zona de ajuste (4) y en el interior del hueco (6) pasante de la misma, y donde dicha barra maciza (5) sobresale de ambos extremos de dicho hueco (6) pasante central y queda dispuesta en el interior de la zona de ajuste (4) y del elemento longitudinal (1) al menos en una parte del mismo.

Description

DESCRIPCIÓN

Sistema estructural

Campo técnico de la invención

La presente invención corresponde al campo técnico de los sistemas estructurales, utilizados para dar forma a chasis, bastidores, esqueletos o estructuras similares, formados por piezas longitudinales rectas unidas entre sí.

Antecedentes de la Invención

En la actualidad son muchos los elementos que se conforman a partir de una estructura de barras o piezas longitudinales interconectadas entre sí. Esta estructura puede ir vista, o presentar bien en parte, bien en su totalidad, un carenado, cubierta, revestimiento... que aporta la forma final al cuerpo del elemento.

Estas estructuras se realizan de múltiples materiales, tales como el aluminio, acero, termoplásticos... En la búsqueda de encontrar salida a la construcción de formas más variadas, cada vez más se opta por la utilización de piezas a partir de catálogos prediseñados. Estas piezas se montan como un mecano mediante elementos longitudinales unidos entre sí a través de determinadas piezas de unión, de manera que en función de la estructura que se desee realizar y la forma que se trata de conseguir, se realiza el pedido de unos componentes en concreto, para proceder a continuación al montaje de los mismos.

Ejemplos de estructuras así montadas son muchos y muy variados, como grandes estanterías, escenarios de conciertos. y, en cada caso y dependiendo de la forma de estructura que se necesite, se consideran unos componentes diferentes y unos elementos de unión de los mismos.

Mediante el proceso de extrusión, es posible lograr múltiples diseños para estas piezas o componentes. Este proceso consiste en el empuje del material a través de un troquel con la sección transversal deseada y con ello se obtienen elementos longitudinales que van a presentar una sección transversal definida y fija, que puede ser de cualquier forma requerida.

Este proceso amplía las posibilidades de diseño de estructuras, pues permite realizar piezas de aluminio o cualquier otro metal, con sección de formas múltiples y variadas. No obstante, presenta la desventaja de que se limita a las propiedades y características del material utilizado, ya sea acero, aluminio, plástico..., de manera que no es posible la realización de estructuras con necesidades mecánicas más concretas, como puede ser características de resistencia superiores, aplicables por ejemplo al chasis de una moto, con propiedades de aislante no conductor, o por el contrario, que sea conductivo., pues los elementos van a tener las mismas características que el material con el que están realizados, limitándose a las mismas.

Otro inconveniente muy importante de este modo de resolver las estructuras se encuentra en las piezas de unión de los elementos longitudinales. Estas piezas de unión se obtienen igualmente a través de catálogos predeterminados que presentan una infinidad de piezas de unión pero limitadas a unas dimensiones concretas, que aunque pueden ser de distintos valores, es imposible que todos estén representados.

Es decir, el diseñador de la estructura, cuando la proyecta tiene en mente unos factores de resistencia, de capacidad, de dimensión, de coste. y ello le lleva a determinar unos valores concretos para cada una de las piezas, que en la realidad va a ser muy difícil que coincidan completamente con alguna de las piezas del catálogo.

Ello ocasiona que el diseñador no es libre para crear la estructura más eficaz y adecuada para el objetivo que persigue, sino que se ve obligado a modificar el dimensionamiento o la sección de las piezas de la misma para que se adapte a la oferta de piezas existente en el mercado.

Además, las piezas de unión existentes en catálogo, precisan de una serie de elementos complementarios de fijación, como tornillos, tuercas. que afean la estructura, que pueden perder fuerza de apriete con el tiempo, y que suponen la existencia de elementos adicionales que complican su montaje y desmontaje. Así mismo, en muchos de los casos, la pieza presenta salientes para poder ubicar estos elementos de fijación, por lo que complican y afean la forma de la estructura.

Otra opción es que las piezas se unan mediante soldado, pero ello encarece significativamente el proceso y se necesita de un soldador experimentado para poder realizar el montaje de la estructura.

No se conoce la existencia en el estado de la técnica, de un modo eficaz para resolver este tipo de estructuras abiertas, que pueden presentar cualquier forma a partir de elementos longitudinales unidos entre ellos y que permita una cómoda y sencilla construcción de la misma, con elevados valores de resistencia. Se persigue además una solución con la que se consiga una versatilidad y libertad completa para que el diseñador de la misma pueda elegir las características, formas y dimensiones que más le interesen y elaborar su proyecto a partir de estos valores y no al revés, como ocurre en la actualidad, que debe proyectarse a partir de unas piezas características predeterminadas.

Descripción de la invención

El sistema estructural, para chasis, bastidores, esqueletos estructurales o similar, formados por piezas longitudinales rectas unidas entre sí, que aquí se presenta, comprende al menos dos elementos longitudinales rectos, cada uno de ellos con dos extremos opuestos y de perfil tubular, formados mediante medios de pultrusión.

Comprende además al menos una pieza de unión de los extremos coincidentes de al menos dos elementos longitudinales, formada mediante medios de impresión en 3D. Cada pieza de unión presenta zonas de ajuste para cada uno de dichos extremos coincidentes, siendo cada una de dichas zonas de ajuste, de dimensiones tales que permiten su acoplamiento en el interior del extremo correspondiente.

Así mismo, este sistema estructural presenta unos medios de fijación de cada zona de ajuste en el interior del extremo correspondiente de un elemento longitudinal, formados por un material adhesivo y una barra maciza formada mediante medios de pultrusión, de longitud mayor que la de la zona de ajuste.

Cada una de las zonas de ajuste presenta un hueco pasante central de dimensiones tales que permite el encaje a través de la misma de la barra maciza, tal que dicha barra maciza sobresale de ambos extremos del hueco pasante central y queda dispuesta en el interior del elemento longitudinal al menos en una parte del mismo.

Con el sistema estructural que aquí se propone se obtiene una mejora significativa del estado de la técnica.

Esto es así pues se consigue un sistema con el que es posible la elaboración de estructuras que reúnen las ventajas de los productos realizados mediante impresión en 3D y las de los elementos rectos fabricados por pultrusión.

Así pues, con este sistema estructural se logran estructuras menos pesadas que pueden transportarse más fácilmente, gracias a que los perfiles pultrusionados de fibra pesan mucho menos que los perfiles metálicos utilizados tradicionalmente. Por otra parte, el menor peso de estas estructuras es posible su uso en componentes de la carrocería y transmisión, permitiendo agregar más tecnología sin aumentar el peso total, ni las emisiones de escape, lo que facilita a los fabricantes el cumplimiento de las legislaciones sobre emisiones, más estrictas cada vez.

Es posible conseguir un diseño de estructuras completamente libres en cuanto a forma y con unas características mecánicas hasta ahora imposibles de adquirir mediante los métodos de fabricación tradicionales. Además, ya no existen limitaciones por piezas ya hechas, de medidas y formas delimitadas, con lo que las posibilidades de acabados finales de la estructura es notablemente superior a cualquier solución actual.

Además, cualquier persona con unos mínimos conocimientos puede diseñar y fabricar este tipo de sistema estructural, sin depender prácticamente de ningún proveedor, pues no se precisa de personal altamente especializado para montar los componentes estructurales. No se precisan soldadores y, como no existen roscas, tornillos ni remaches, el tiempo de montaje se reduce significativamente.

Por otra parte, la ausencia de estos elementos de fijación como tornillos, roscas y remaches permite obtener una estructura mucho más limpia y continua, sin salientes ni elementos que interrumpan la idea inicial de la estructura.

Con este sistema estructural, es posible optimizar la topología y características mecánicas usando una cantidad de parámetros hasta ahora imposible.

Las estructuras obtenidas mediante este sistema, no se oxidan, al no ser metálicas, son dieléctricas y, en función de los materiales utilizados pueden llegar a ser completamente reciclables, ya que pueden utilizarse materiales biodegradables en la fabricación de todos los componentes.

Al mismo tiempo, la huella de carbono total producida durante el proceso de fabricación es infinitamente más baja que en los procesos que se llevan a cabo hoy en día, al no intervenir ninguna actividad electro-intensiva.

Por otra parte, el coste total de este tipo de estructuras puede llegar a ser notablemente más económico que si se realizase mediante cualquier modo anterior.

El hecho de utilizar elementos longitudinales realizados por pultrusión aporta al sistema estructural unas ventajas adicionales tales como una elevada capacidad de absorción y disipación de las vibraciones, muy ventajoso para montajes de equipos; una elevada resistencia y una mejor relación resistencia/peso; propiedades aislantes, a excepción de los realizados con fibra de carbono; resistencia a la corrosión y resistencia a los cambios de temperatura amplios; así como, presentar menos fatiga por lo que precisan menos mantenimiento.

Además, estos elementos realizados mediante pultrusión pueden ajustarse a características especiales muy concretas, mediante la adición al proceso de aditivos determinados, por ejemplo, pueden personalizarse los materiales compuestos utilizados para conseguir un aumento de la resistencia sin agregar peso, siendo esta solución muy conveniente en áreas críticas que se doblan o son propensas al desgaste.

Otra ventaja de este sistema es que al utilizar elementos longitudinales realizados por pultrusión, se agiliza la producción y se reduce el mantenimiento, pues una sola pieza puede reemplazar un conjunto completo de piezas metálicas.

La pultrusión tiene el único inconveniente de limitarse a producción de elementos longitudinales, pero la combinación de estos elementos longitudinales por pultrusión con otros elementos realizados por impresión en 3D, donde no existen limitaciones en cuanto a forma, permite una completa libertad en cuanto a diseño.

Se logra por tanto un sistema estructural muy eficaz, con el que es posible la resolución de todos aquellos inconvenientes de las estructuras formadas por elementos longitudinales realizadas mediante procesos actuales, de un modo sencillo y práctico, abriendo infinitamente el abanico de posibles diseños y mejorando las características de estas estructuras.

Breve descripción de los dibujos

Con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se aporta como parte integrante de dicha descripción, una serie de dibujos donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:

La Figura 1.- Muestra una vista en perspectiva de un sistema estructural, para una realización preferida de la invención.

La Figura 2.- Muestra una vista en explosión del detalle A del sistema estructural de la Figura 1, para una realización preferida de la invención.

Descripción detallada de un modo de realización preferente de la invención

A la vista de las figuras aportadas, puede observarse cómo en un modo de realización preferente de la invención, el sistema estructural, para chasis, bastidores, esqueletos estructurales o similar, formados por piezas longitudinales rectas unidas entre sí, que aquí se propone, comprende al menos dos elementos longitudinales (1) rectos que presentan cada uno de ellos dos extremos (1.1) opuestos y, al menos una pieza de unión (2) de los extremos (1.1) coincidentes de al menos dos elementos longitudinales (1).

En este caso se trata de un chasis (3) para una moto de agua, pero es igualmente válido para múltiples soluciones.

Los elementos longitudinales (1) rectos, están formados mediante medios de pultrusión y, como se muestra en la Figura 1 y 2, presentan perfil tubular.

Por su parte, la pieza de unión (2) está formada mediante medios de impresión en 3D, y presenta zonas de ajuste (4) para cada uno de los extremos (1.1) coincidentes. Cada una de estas zonas de ajuste (4) tiene dimensiones tales que permite su acoplamiento en el interior del extremo (1.1) correspondiente.

Este sistema estructural comprende además unos medios de fijación de cada zona de ajuste (4) en el interior del extremo (1.1) correspondiente de un elemento longitudinal (1), formados por un material adhesivo (no representado en las Figuras) y una barra maciza (5) formada mediante medios de pultrusión, de longitud mayor que la de la zona de ajuste (4).

Como puede observarse en la Figura 2, cada zona de ajuste (4) presenta un hueco (6) pasante central de dimensiones tales que permite el encaje a través de la misma de la barra maciza (5). De esta manera, dicha barra maciza (5) sobresale de ambos extremos del hueco (6) pasante central y queda dispuesta en el interior de la zona de ajuste y del elemento longitudinal (1) al menos en una parte de este. En este modo de realización la barra maciza (5) presenta una longitud mayor que la del elemento longitudinal (1), de manera que con una misma barra maciza (5) se atraviesan dos zonas de ajuste. No obstante, en otros modos de realización, puede tener una longitud menor y presentar una barra maciza (5) para cada una de las zonas de ajuste (4)

En este modo de realización preferente de la invención, el material adhesivo está dispuesto en la superficie exterior de la zona de ajuste (4) y en el interior del hueco (6) pasante de la misma. Además, y como se muestra en la Figura 2, en ese caso la zona de ajuste (4) comprende unas ranuras (7) de soporte del material adhesivo dispuestas alrededor de la superficie exterior de la misma.

Con estas ranuras (7) de soporte se consigue que penetre en las mismas dicho material adhesivo y permita la presencia de una mayor cantidad del mismo en la zona de ajuste (4), para obtener una perfecta fijación entre ésta y el elemento longitudinal (1).

Como puede observarse en la Figura 2, en este modo de realización preferente de la invención, la barra maciza (5) es cilíndrica y el hueco (6) pasante de la zona de ajuste (4) es circular, de diámetro igual o mayor que el de la barra maciza (5). En este modo de realización preferida, los elementos longitudinales (1) presentan igualmente sección circular. En otros modos de realización, dichos elementos longitudinales (1) presentan sección poligonal.

Además, en este modo de realización preferente, los elementos longitudinales (1) están formados por un material compuesto de al menos una resina junto a fibras de vidrio. En otros modos de realización dicho material está compuesto por al menos una resina junto a fibras naturales y/o de basalto y/o de carbono.

Así mismo, en este modo de realización preferida, el material compuesto comprende al menos un aditivo adicional, en este caso un colorante, pero en otros modos de realización puede ser un aditivo que aporte propiedades conductivas, o aislantes, o cualquier otra que se necesite según las necesidades de uso de la estructura.

Por otra parte, la al menos una pieza de unión (2) está formada por material plástico de ácido poliláctico (PLA). En otros modos de realización puede estar formada por acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), acrilonitrilo estireno acrilato (ASA), tereftalato de poliestireno (PET), o incluso materiales metálicos impresos como el acero inoxidable 316L.

La forma de realización descrita constituye únicamente un ejemplo de la presente invención, por tanto, los detalles, términos y frases específicos utilizados en la presente memoria no se han de considerar como limitativos, sino que han de entenderse únicamente como una base para las reivindicaciones y como una base representativa que proporcione una descripción comprensible así como la información suficiente al experto en la materia para aplicar la presente invención.

Claims (1)

1. REIVINDICACIONES

   1- Sistema estructural, para chasis, bastidores, esqueletos estructurales o similar, formados por piezas longitudinales rectas unidas entre sí, caracterizado por que comprende

   - al menos dos elementos longitudinales (1) rectos, cada uno de ellos con dos extremos (1.1) opuestos y de perfil tubular, formados mediante medios de pultrusión; - al menos una pieza de unión (2) de los extremos (1.1) coincidentes de al menos dos elementos longitudinales (1.1), formada mediante medios de impresión en 3D, y que presenta zonas de ajuste (4) para cada uno de dichos extremos (1.1) coincidentes, siendo cada una de dichas zonas de ajuste (4) de dimensiones tales que permite su acoplamiento en el interior del extremo (1.1) correspondiente, y;

   - unos medios de fijación de cada zona de ajuste (4) en el interior del extremo (1.1) correspondiente de un elemento longitudinal (1), formados por un material adhesivo y una barra maciza (5) formada mediante medios de pultrusión, de longitud mayor que la de la zona de ajuste (4);

   - donde cada zona de ajuste (4) presenta un hueco (6) pasante central de dimensiones tales que permite el encaje a través de la misma de la barra maciza (5), donde el material adhesivo está dispuesto en la superficie exterior de dicha zona de ajuste (4) y en el interior del hueco (6) pasante de la misma, y donde dicha barra maciza (5) sobresale de ambos extremos de dicho hueco (6) pasante central y queda dispuesta en el interior de la zona de ajuste (4) y del elemento longitudinal (1) al menos en una parte del mismo.

   2- Sistema estructural, según la reivindicación 1, donde la zona de ajuste (4) comprende unas ranuras (7) de soporte del material adhesivo dispuestas alrededor de la superficie exterior de la misma.

   3- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la barra maciza (5) es cilindrica y el hueco (6) pasante de la zona de ajuste (4) es circular de diámetro igual o mayor que el de la barra maciza (5).

   4- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los al menos dos elementos longitudinales (1) tienen sección circular.

   5- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde los al menos dos elementos longitudinales (1) tienen sección poligonal.

   6- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los elementos longitudinales (1) están formados por un material compuesto de al menos una resina junto a fibras de vidrio y/o naturales y/o de basalto y/o de carbono.

   7- Sistema estructural, según la reivindicación 6, donde el material compuesto comprende al menos un aditivo adicional.

   8- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la al menos una pieza de unión (2) está formada por material plástico de ácido poliláctico (PLA), o acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), o acrilonitrilo estireno acrilato (ASA), o tereftalato de poliestireno (PET).

   9- Sistema estructural, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde la al menos una pieza de unión (2) está formada por un material metálico impreso, siendo este el acero inoxidable 316L.