ES2982530T3

ES2982530T3 - Procedimiento de fabricación de una estructura de torre

Info

Publication number: ES2982530T3
Application number: ES21206750T
Authority: ES
Inventors: Norman Arnold Turnquist; Xiaopeng Li; Christopher James Kenny; Gregory Edward Cooper; Biao Fang; Pascal Meyer
Original assignee: General Electric Renovables Espana SL
Current assignee: General Electric Renovables Espana SL
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2021-11-05
Publication date: 2024-10-16
Anticipated expiration: 2041-11-05
Also published as: US11613904B2; EP4008511B1; US20220154486A1; EP4008511A1; DK4008511T3; CN114542396A

Abstract

Un método para fabricar una estructura de torre (12) incluye proporcionar un dispositivo de impresión aditiva (40) que tiene al menos un cabezal de impresión (42) encima de una superficie de soporte (15). El método también incluye colocar un componente prefabricado (90) adyacente a la superficie de soporte (15). El componente prefabricado (90) está construido de un material compuesto (34) reforzado con una pluralidad de elementos de refuerzo (30). Además, partes de la pluralidad de elementos de refuerzo (30) sobresalen del material compuesto (34). Además, el método incluye imprimir y depositar, a través del al menos un cabezal de impresión (42), un material cementoso (36) sobre la superficie de soporte (15) para construir la estructura de torre (12) capa por capa alrededor del componente prefabricado (90). De este modo, las partes de la pluralidad de elementos de refuerzo (30) que sobresalen del material compuesto (34) refuerzan el material cementoso (36) alrededor del componente prefabricado (34). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fabricación de una estructura de torre

Campo

[0001] La presente divulgación se refiere a un procedimiento de fabricación de una estructura de torre.

Antecedentes

[0002] La energía eólica se considera una de las fuentes de energía más limpias y más ecológicas disponibles en la actualidad, y las turbinas eólicas han obtenido una creciente atención a este respecto. Una turbina eólica moderna típicamente incluye una torre, un generador, una multiplicadora, una góndola y una o más palas de rotor. Las palas de rotor captan energía cinética del viento usando principios de perfil alar conocidos. Las palas de rotor transmiten la energía cinética en forma de energía de rotación para girar un eje que acopla las palas de rotor a una multiplicadora o, si no se usa una multiplicadora, directamente al generador. A continuación, el generador convierte la energía mecánica en energía eléctrica que se puede distribuir en una red de suministro.

[0003] La torre de turbina eólica, en general, se construye con tubos de acero, secciones de hormigón prefabricadas o combinaciones de los mismos. Además, los tubos y/o las secciones de hormigón típicamente se forman fuera del emplazamiento, se envían al emplazamiento y, a continuación, se disponen conjuntamente para levantar la torre. Por ejemplo, un procedimiento de fabricación incluía formar anillos de hormigón premoldeado (“pre-cast”), enviar los anillos al emplazamiento, disponer los anillos uno encima del otro y, a continuación, asegurar los anillos conjuntamente. Sin embargo, a medida que las turbinas eólicas continúan creciendo en tamaño, los procedimientos de fabricación convencionales están limitados por las normas de transporte que prohíben el envío de secciones de torre que tengan un diámetro mayor de aproximadamente 4 a 5 metros. Por tanto, determinados procedimientos de fabricación de torres incluyen formar una pluralidad de segmentos de arco y asegurar los segmentos conjuntamente en el emplazamiento para formar el diámetro de la torre, por ejemplo, por medio de empernado y/o soldadura. Dichos procedimientos, sin embargo, requieren mucho trabajo y pueden llevar mucho tiempo.

[0004] En vista de lo anterior, la técnica busca continuamente procedimientos mejorados para fabricar torres de turbina eólica. Por ejemplo, más recientemente se ha avanzado en la construcción de torres de turbina eólica, al menos en parte, usando técnicas de impresión aditiva. Dichos procedimientos permiten levantar las estructuras de torre en el emplazamiento y también permiten que las estructuras se construyan a alturas más altas. La solicitud de patente FR 3 073 170 A1 describe un dispositivo y un procedimiento de producción aditiva de una estructura arquitectónica que incluye al menos un componente fijo. El documento ES 2525 400 A1 se refiere a productos y al aparato para su fabricación y transporte. La solicitud de patente internacional WO2020/068122A1 describe un sistema y procedimiento para fabricar una estructura de torre de turbina eólica. Durante la construcción de torres existentes, a menudo puede ser deseable incluir en la estructura un componente prefabricado, tal como una puerta o una sección de una cimentación prefabricada. Sin embargo, también se debe incluir refuerzo adicional alrededor de dichos componentes a medida que se construye la torre. Además, el reemplazo de refuerzo puede ser difícil de automatizar puesto que los refuerzos (por ejemplo, barra de refuerzo) se deben colocar en diversas orientaciones alrededor del componente prefabricado.

[0005] En consecuencia, la presente divulgación está dirigida a un componente prefabricado para su uso en una estructura de torre de turbina eólica fabricada de forma aditiva que aborda los problemas mencionados anteriormente.

Breve descripción

[0006] Los aspectos y ventajas de la invención se expondrán en parte en la siguiente descripción, o pueden ser obvios a partir de la descripción, o se pueden aprender a través de la práctica de la invención.

[0007] La presente invención está dirigida a un procedimiento de fabricación de una estructura de torre. El procedimiento incluye proporcionar un dispositivo de impresión aditiva que tiene al menos un cabezal de impresión encima de una superficie de soporte. El procedimiento también incluye situar un componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte (por ejemplo, tal como dentro o encima de la superficie de soporte). El componente prefabricado está construido con un material compuesto reforzado con una pluralidad de miembros de refuerzo. Además, partes de la pluralidad de miembros de refuerzo sobresalen del material compuesto. Además, el procedimiento incluye imprimir y depositar, por medio de al menos un cabezal de impresión, un material cementoso sobre la superficie de soporte para construir la estructura de torre capa por capa alrededor del componente prefabricado. Por tanto, las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo que sobresalen del material compuesto refuerzan el material cementoso alrededor del componente prefabricado.

[0008] En un modo de realización, proporcionar el dispositivo de impresión aditiva que tiene el al menos un cabezal de impresión encima de una superficie de soporte de la estructura de torre puede incluir situar una estructura de soporte vertical encima de la superficie de soporte de la estructura de torre, suspender un miembro de soporte de la estructura de soporte vertical, y acoplar de forma móvil el al menos un cabezal de impresión al miembro de soporte.

[0009] En otro modo de realización, el componente prefabricado puede ser, por ejemplo, un conjunto de puerta prefabricada o un conjunto de cimentación prefabricada.

[0010] Por ejemplo, en modos de realización particulares, el conjunto de puerta prefabricada incluye un armazón de puerta que define una abertura de acceso y una puerta para moverse entre una posición abierta que expone la abertura de acceso y una posición cerrada que cubre la abertura de acceso. En dichos modos de realización, la pluralidad de miembros de refuerzo están dispuestos dentro del material compuesto alrededor de la abertura de acceso. Más en particular, en determinados modos de realización, la pluralidad de miembros de refuerzo están dispuestos dentro del material compuesto en una pluralidad de ángulos diferentes con respecto a la abertura de acceso.

[0011] En otros modos de realización, el conjunto de cimentación prefabricada puede incluir una pluralidad de segmentos de cimentación. Por tanto, en determinados modos de realización, el procedimiento puede incluir disponer la pluralidad de segmentos de cimentación conjuntamente para formar una cimentación de la estructura de torre. En dichos modos de realización, existe un hueco entre cada uno de la pluralidad de segmentos de cimentación sobresaliendo las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo del material compuesto dentro de los huecos.

[0012] En modos de realización adicionales, el procedimiento puede incluir construir el componente prefabricado por medio de premoldeado del material compuesto para formar el componente prefabricado fuera del emplazamiento.

[0013] En otro modo de realización, el procedimiento puede incluir construir el componente prefabricado por medio de moldeado del material compuesto para formar el componente prefabricado en el emplazamiento antes de situar el componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte de la estructura de torre.

[0014] En otros modos de realización, el procedimiento puede incluir construir el componente prefabricado imprimiendo y depositando el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado antes de situar el componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte de la estructura de torre.

[0015] Como ejemplo, en un modo de realización, el procedimiento puede incluir imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del/de los cabezal(es) de impresión para formar el componente prefabricado. En dichos modos de realización, imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado en el emplazamiento puede incluir imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado con una pluralidad de orificios formados en el mismo y colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios para reforzar el componente prefabricado.

[0016] Todavía en otros modos de realización, el procedimiento puede incluir imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del/de los cabezal(es) de impresión para formar el componente prefabricado fuera del emplazamiento y colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios para reforzar el componente prefabricado en el emplazamiento.

[0017] En modos de realización particulares, el procedimiento puede incluir además colocar un ojal (“grommet”) en cada uno de la pluralidad de orificios antes de colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios.

[0018] Aún en otro modo de realización, el procedimiento puede incluir imprimir y depositar horizontalmente el material compuesto por medio del/de los cabezal(es) de impresión para formar el componente prefabricado. En dichos modos de realización, el procedimiento puede incluir colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo entre capas del componente prefabricado a medida que el componente prefabricado se imprime y deposita horizontalmente.

[0019] En otros modos de realización, el material compuesto y el material cementoso pueden ser iguales o pueden ser diferentes. En un modo de realización, el material compuesto puede ser un polímero, hormigón, resina de alquitrán, asfalto, arcilla, cemento, mortero, una composición cementosa y similares. Además, el material cementoso puede incluir hormigón, resina de alquitrán, asfalto, arcilla, cemento, mortero, una composición cementosa y similares.

[0020] En varios modos de realización, la estructura de torre descrita en el presente documento es parte de una turbina eólica.

[0021] En otro aspecto, la presente divulgación está dirigida a un procedimiento de fabricación de una estructura de torre. El procedimiento incluye imprimir y depositar, por medio de al menos un cabezal de impresión, un material compuesto para construir un componente prefabricado capa por capa. El procedimiento también incluye reforzar el material cementoso con una pluralidad de miembros de refuerzo de modo que partes de la pluralidad de miembros de refuerzo sobresalgan del material compuesto. Además, el procedimiento incluye incorporar el componente prefabricado en un material cementoso para formar la estructura de torre, en el que las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo que sobresalen del material compuesto refuerzan el material cementoso alrededor del componente prefabricado.

[0022] Por ejemplo, en un modo de realización, incorporar el componente prefabricado en el material cementoso para formar la estructura de torre puede incluir situar el componente prefabricado encima de una superficie de soporte e imprimir y depositar, por medio del al menos un cabezal de impresión, el material cementoso sobre la superficie de soporte para construir la estructura de torre capa por capa alrededor del componente prefabricado.

[0023] Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se entenderán mejor con referencia a la siguiente descripción y reivindicaciones adjuntas. Los dibujos adjuntos, que se incorporan en y constituyen parte de esta memoria descriptiva, ilustran modos de realización de la invención y, conjuntamente con la descripción, sirven para exponer los principios de la invención.

Breve descripción de los dibujos

[0024] Una divulgación completa y suficiente de la presente invención, incluyendo el mejor modo de la misma, dirigida a un experto en la técnica, se expone en la memoria descriptiva, que hace referencia a las figuras adjuntas, en las que:

la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 2 ilustra una vista en sección transversal de un modo de realización de una estructura de torre de una turbina eólica de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 3 ilustra una vista esquemática de un dispositivo de impresión aditiva que se puede usar para imprimir la estructura de torre de ejemplo de la FIG. 2 de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 4 ilustra una vista de cerca de determinados componentes del dispositivo de impresión aditiva de ejemplo de la FIG. 3 de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 5 ilustra otra vista de cerca de determinados componentes de un dispositivo de impresión aditiva de ejemplo de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 6 ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador de un dispositivo de impresión aditiva de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 7 ilustra un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento para fabricar una estructura de torre, por ejemplo, de una turbina eólica, de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 8 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una estructura de torre que tiene un conjunto de puerta prefabricada integrado con la misma y formado usando procedimientos de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 9 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de un conjunto de cimentación prefabricada de acuerdo con la presente divulgación;

la FIG. 10 ilustra una vista frontal de un modo de realización de un conjunto de puerta prefabricada de acuerdo con la presente divulgación formado por medio de impresión vertical;

la FIG. 11 ilustra una vista lateral parcial del conjunto de puerta prefabricada de la FIG. 10;

la FIG. 12 ilustra una vista frontal parcial de un modo de realización de una trayectoria de flujo para material cementoso para formar el conjunto de puerta prefabricada de la FIG. 10;

la FIG. 13 ilustra una vista frontal de un modo de realización de un conjunto de puerta prefabricada de acuerdo con la presente divulgación formado por medio de impresión horizontal; y

la FIG. 14 ilustra una vista lateral del conjunto de puerta prefabricada de la FIG. 13 formado por medio de impresión horizontal.

[0025] Se pretende que el uso repetido de caracteres de referencia en la presente memoria descriptiva y dibujos represente características o elementos iguales o análogos de la presente invención.

Descripción detallada

[0026] Ahora se hará referencia en detalle a modos de realización de la invención, de los que uno o más ejemplos se ilustran en los dibujos. Cada ejemplo se proporciona a modo de explicación de la invención, no de limitación de la invención. De hecho, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden realizar diversas modificaciones y variaciones en la presente invención sin apartarse del alcance de la invención. Por ejemplo, se pueden usar características ilustradas o descritas como parte de un modo de realización con otro modo de realización para proporcionar todavía otro modo de realización. Por tanto, se pretende que la presente invención cubra dichas modificaciones y variaciones como vengan dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

[0027] En general, la presente divulgación está dirigida a un dispositivo de impresión aditiva y procedimientos para fabricar torres de turbina eólica usando el depósito automatizado de materiales cementosos por medio de tecnologías tales como fabricación aditiva, impresión 3D, depósito por pulverización, fabricación aditiva por extrusión, impresión en hormigón, depósito de fibras automatizado, así como otras técnicas que utilizan control numérico por ordenador y múltiples grados de libertad para depositar material. Más específicamente, los procedimientos de la presente divulgación incluyen el uso de un dispositivo de impresión aditiva automatizado para imprimir una estructura de torre mientras se incorpora un componente prefabricado en la misma. Por ejemplo, en un modo de realización, el componente prefabricado puede incluir un conjunto de puerta prefabricada o un conjunto de cimentación prefabricada. Además, el componente prefabricado está construido con un material compuesto reforzado con una pluralidad de miembros de refuerzo, sobresaliendo partes de los miembros de refuerzo del material compuesto. En particular, se deja intencionadamente que los miembros de refuerzo alrededor del componente prefabricado se extiendan más allá del componente y en la sección impresa o vertida por impresión circundante de la estructura de torre global. En consecuencia, el dispositivo de impresión aditiva imprime material cementoso adicional para construir la estructura de torre capa por capa alrededor del componente prefabricado de modo que las partes de los miembros de refuerzo que sobresalen del material compuesto refuerzan el material cementoso alrededor del componente prefabricado.

[0028] Por tanto, los procedimientos descritos en el presente documento proporcionan muchas ventajas no presentes en la técnica anterior. Por ejemplo, el componente prefabricado incluye el refuerzo necesario para fortalecer la estructura de torre global en la región del componente, simplificando de este modo el proceso de colocación de refuerzo (que es relativamente complejo alrededor del componente prefabricado, en comparación con la estructura de torre general). Además, la presente divulgación puede permitir la impresión en el emplazamiento de estructuras de torre que tengan cualquier tamaño deseable (por ejemplo, mayor de cuatro metros de diámetro), posibilitando de este modo la construcción de estructuras de torre y turbinas eólicas más grandes. Estas estructuras altas se pueden formar sin requerir una grúa alta o, de otro modo, sin estar limitadas por restricciones de fabricación o logística comunes a los procedimientos de fabricación anteriores. Los procedimientos también incrementan la flexibilidad de diseño, eliminan las restricciones de tamaño global y permiten la formación de estructuras de torre que tienen cualquier perfil y forma de sección transversal deseables. El dispositivo de impresión aditiva también puede utilizar cualquier número adecuado de cabezales de impresión para disminuir el tiempo de fabricación. Otras características y ventajas resultarán evidentes para los expertos en la técnica.

[0029] En referencia ahora a los dibujos, la FIG. 1 ilustra una vista en perspectiva de un modo de realización de una turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la turbina eólica 10 incluye una torre 12 que se extiende desde una cimentación 15 o superficie de soporte con una góndola 14 montada encima de la torre 12. Una pluralidad de palas de rotor 16 están montadas en un buje de rotor 18, que, a su vez, está conectado a una brida principal que gira un eje de rotor principal. Los componentes de control y generación de potencia de turbina eólica (no mostrados) típicamente están alojados dentro de la góndola 14. Además, como se muestra, la torre 12 también puede incluir una puerta 17.

[0030] La vista de la FIG. 1 se proporciona solo con propósitos ilustrativos para colocar la presente invención en un campo de uso de ejemplo. Se debe apreciar que la invención no se limita a ningún tipo particular de configuración de turbina eólica. Además, la presente invención no se limita al uso con torres de turbina eólica, sino que se puede utilizar en cualquier aplicación que tenga construcciones de hormigón y/o estructuras de torre alta además de torres eólicas, incluyendo, por ejemplo, casas, puentes, torres altas y otros aspectos de la industria del hormigón. Además, los procedimientos descritos en el presente documento también se pueden aplicar a la fabricación de cualquier estructura similar que se beneficie de las ventajas descritas en el presente documento.

[0031] En referencia ahora a la FIG. 2, la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 de la FIG. 1 se describe con más detalle de acuerdo con un modo de realización de ejemplo de la presente divulgación. Específicamente, la FIG. 2 ilustra una vista en sección transversal parcial de un modo de realización de la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 de acuerdo con la presente divulgación. Como se muestra, la estructura de torre 12 define una pared de torre en general circunferencial 20 que tiene una superficie exterior 22 y una superficie interior 24. Además, como se muestra, la pared de torre circunferencial 20 define, en general, un interior hueco 26 que se usa comúnmente para alojar diversos componentes de turbina (por ejemplo, un convertidor de potencia, un transformador, etc.). Además, como se describirá con más detalle a continuación, la estructura de torre 12 se forma usando fabricación aditiva.

[0032] Además, como se muestra, la estructura de torre 12 se forma con uno o más materiales cementosos 28 que están reforzados con uno o más miembros de refuerzo 30 (FIG. 2), tales como cables o alambres alargados, cables o alambres helicoidales, barras de refuerzo (también denominadasrebar),mallas reforzadas con fibras (metálicas o poliméricas), anillos metálicos de refuerzo (circulares, ovalados, espirales y otros que como puedan ser pertinentes) y/o acoplamientos. De acuerdo con modos de realización de ejemplo, el material cementoso 28 se puede proporcionar a través de cualquier sistema de suministro 32 adecuado (véase, por ejemplo, la FIG. 4). Además, como se muestra, los miembros de refuerzo 30 se pueden incrustar en el material cementoso 28 durante el proceso de impresión, como se describe con más detalle a continuación. Como se usa en el presente documento, el material cementoso 28 puede incluir cualquier pasta maleable adecuada que esté configurada para unirse después del curado para formar una estructura. Los materiales cementosos adecuados incluyen, por ejemplo, hormigón, resina de alquitrán, asfalto, arcilla, cemento, mortero, composiciones cementosas o materiales o composiciones similares.

[0033] De acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación, también se puede proporcionar un material adhesivo (no mostrado) entre uno o más de los materiales cementosos 28 y la cimentación 15, el material cementoso 28 y los miembros de refuerzo 30, o múltiples capas del material cementoso 28 y los miembros de refuerzo 30. Por tanto, el material adhesivo puede complementar además la unión entre capas entre materiales.

[0034] El material adhesivo descrito en el presente documento puede incluir, por ejemplo, material cementoso tal como mortero, materiales poliméricos y/o mezclas de material cementoso y material polimérico. Las formulaciones adhesivas que incluyen material cementoso se denominan en el presente documento "mortero cementoso". El mortero cementoso puede incluir cualquier material cementoso que se pueda combinar con árido fino. El mortero cementoso fabricado usando cemento Portland y árido fino a veces se denomina "mortero de cemento Portland" u "OPC". Las formulaciones adhesivas que incluyen una mezcla de material cementoso y material polimérico se denominan en el presente documento "mortero polimérico". Cualquier material cementoso se puede incluir en una mezcla con un material polimérico y, opcionalmente, árido fino. Las formulaciones adhesivas que incluyen un material polimérico se denominan en el presente documento "adhesivo polimérico".

[0035] Los materiales poliméricos de ejemplo que se pueden utilizar en una formulación adhesiva incluyen/pueden incluir cualquier material polimérico termoplástico o termoendurecible, tal como resinas acrílicas, poliepóxidos, polímeros vinílicos (por ejemplo, poli(acetato de vinilo) (PVA), etileno-acetato de vinilo (EVA)), estirenos (por ejemplo, estireno-butadieno), así como copolímeros o terpolímeros de los mismos. Se describen características de materiales poliméricos de ejemplo en ASTM C1059 / C1059M-13, especificación estándar para agentes de látex para unir hormigón fresco a endurecido.

[0036] En referencia ahora, en general, a las FIGS. de 3 a 5, se describe un dispositivo de impresión aditiva 40 de acuerdo con un modo de realización de ejemplo de la presente divulgación. Notablemente, toda o parte de la estructura de torre 12 se puede imprimir, capa por capa, usando el dispositivo de impresión aditiva 40, que puede usar cualquier mecanismo adecuado para depositar capas de material aditivo, tal como hormigón, para formar la estructura de torre 12. Por tanto, aspectos de la presente divulgación están dirigidos a procedimientos para fabricar torres de turbina eólica por medio de fabricación aditiva. La fabricación aditiva, como se usa en el presente documento, se entiende, en general, que engloba procesos usados para sintetizar objetos tridimensionales en los que se forman sucesivas capas de material bajo control informático para crear los objetos. Como tal, se pueden producir objetos de casi cualquier tamaño y/o forma a partir de datos de modelos digitales. Se debe entender además que los procedimientos de fabricación aditiva de la presente divulgación pueden englobar tres grados de libertad, así como más de tres grados de libertad de modo que las técnicas de impresión no se limitan a imprimir capas bidimensionales apiladas, sino también pueden imprimir formas curvadas y/o irregulares.

[0037] Se debe entender además que el dispositivo de impresión aditiva 40 descrito en el presente documento, en general, se refiere a cualquier dispositivo de impresión aditiva adecuado que tenga una o más boquillas para depositar material (tal como el material cementoso 28) sobre una superficie que se controla automáticamente por un controlador para formar un objeto programado dentro del ordenador (tal como un archivo CAD). Más específicamente, como se muestra en la FIG. 3 y se describe a continuación, el dispositivo de impresión aditiva 40 incluye uno o más cabezales de impresión 42 que tienen cualquier número adecuado de boquillas 44 y que son independientemente móviles para imprimir simultáneamente capas de la estructura de torre 12.

[0038] Todavía en referencia a la FIGS. de 3 a 5, el dispositivo de impresión aditiva 40 se describe con más detalle de acuerdo con modos de realización de ejemplo de la presente divulgación. Como se ilustra, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir una estructura de soporte vertical 50 que en general está configurada para suspender uno o más de los cabezales de impresión 42 por encima de la estructura de torre 12 durante el proceso de impresión. A este respecto, la estructura de soporte vertical 50 se puede extender desde el suelo o desde la cimentación 15 hacia arriba sustancialmente a lo largo de una dirección vertical V hasta una posición al menos parcialmente por encima de una parte superior 52 de la estructura de torre 12 (por ejemplo, y también por encima de la cimentación 15 antes de que se imprima la primera capa).

[0039] Como se ilustra, la estructura de soporte vertical 50 puede incluir una pluralidad de torres de soporte 54 y una o más vigas de pórtico (“gantry beams”) 56 que se extienden entre al menos dos de las torres de soporte 54. Aunque se ilustran dos torres de soporte 54 y una única viga de pórtico 56 en las FIGS. de 3 a 5, se debe apreciar que se puede usar cualquier número y posición adecuados de torres de soporte 54 de acuerdo con modos de realización alternativos. Además, las torres de soporte 54 y las vigas de pórtico 56 se ilustran como estructuras de tipo armadura (“truss-like structures”) (por ejemplo, similares a una grúa torre), pero se podrían formar de cualquier otra manera adecuada o tener cualquier otra configuración de acuerdo con modos de realización alternativos.

[0040] Además, aunque la estructura de soporte vertical 50 se ilustra estando situada en el exterior de la estructura de torre 12, se debe apreciar que de acuerdo con modos de realización alternativos, la estructura de soporte vertical 50 se puede situar en el interior de la estructura de torre 12. De acuerdo con todavía otros modos de realización, la estructura de soporte vertical 50 puede incluir las torres de soporte 54 situadas tanto en el interior como en el exterior de la estructura de torre 12. Además, el dispositivo de impresión aditiva 40 se puede suspender de la estructura de soporte vertical 50 usando cualquier otro sistema o mecanismo adecuado.

[0041] En particular, durante el proceso de impresión aditiva, la parte superior 52 de la estructura de torre 12 se construye capa por capa, elevándose a lo largo de la dirección vertical V. Por lo tanto, la estructura de soporte vertical 50 puede ser una estructura de soporte expandible que se puede elevar junto con la altura de la estructura de torre 12. A este respecto, la estructura de soporte vertical 50 se puede formar a partir de una pluralidad de segmentos apilados 60 que se sitúan adyacentes entre sí a lo largo de la dirección vertical V y se unen para formar la estructura de soporte vertical rígida 50. Por tanto, cuando la estructura de torre 12 se acerca a la parte superior 58 de la estructura de soporte vertical 50, se pueden añadir segmentos adicionales 62 a los segmentos apilados 60 para elevar la altura global de la estructura de soporte vertical 50.

[0042] En referencia específicamente a la FIG. 3, se pueden combinar segmentos adicionales 62 con segmentos apilados 60 para elevar la estructura de soporte vertical 50 usando un sistema de elevación 64. En general, como se muestra, el sistema de elevación 64 se puede situar cerca de la cimentación 15 y está configurado para elevar la estructura de soporte vertical 50 (por ejemplo, incluyendo los segmentos apilados 60 y las vigas de pórtico 56) e insertar los segmentos adicionales 62. Específicamente, se puede situar un sistema de elevación 64 separado en la parte inferior de cada torre de soporte 54.

[0043] De acuerdo con un modo de realización de ejemplo, el sistema de elevación 64 puede incluir un armazón de elevación 66 y un mecanismo de elevación 68 que se sitúan en la parte inferior de los segmentos apilados 60. El mecanismo de elevación 68 descrito en el presente documento puede ser, en general, cualquier sistema adecuado accionado hidráulica, neumática o mecánicamente para elevar la estructura de soporte vertical 50. En consecuencia, cuando es necesario añadir segmentos adicionales 62, un mecanismo de elevación 68 especializado eleva simultáneamente cada una de las torres de soporte 54 de modo que se puedan insertar segmentos adicionales 62. Específicamente, el armazón de elevación 66 puede soportar el peso de la estructura de soporte vertical 50 a medida que se sitúan segmentos adicionales 62 por debajo de los segmentos apilados 60 más bajos. Los segmentos adicionales 62 se unen a los segmentos apilados 60 usando cualquier fijador mecánico adecuado, soldadura, etc. Este proceso se puede repetir como sea necesario para elevar la altura total de la estructura de soporte vertical 50.

[0044] En determinadas situaciones, puede ser deseable proteger la estructura de torre 12 y los componentes del dispositivo de impresión aditiva 40 del entorno externo en el que se usan. En dichos modos de realización, la cubierta de torre 70 puede ser, en general, cualquier material adecuado situado alrededor de la estructura de soporte vertical 70. Por ejemplo, la cubierta de torre 70 puede ser un material de tipo tela que cubre o fijado a la estructura de soporte vertical 50 (por ejemplo, sobre las torres de soporte 54 y/o las vigas de pórtico 56).

[0045] Como se menciona anteriormente de forma breve, la estructura de soporte vertical 50 está configurada en general para soportar uno o más de los cabezales de impresión 42 y/u otros módulos que facilitan la formación de la estructura de torre 12. En referencia específicamente a las FIGS. de 3 a 5, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir además uno o más miembros de soporte, tales como anillos de soporte 80, que están suspendidos de la estructura de soporte vertical 50, o más específicamente de vigas de pórtico 56, por encima de la estructura de torre 12. Por ejemplo, como se ilustra, el anillo de soporte 80 está montado en la viga de pórtico 56 usando un mecanismo de posicionamiento vertical 82. En general, el mecanismo de posicionamiento vertical 82 está configurado para ajustar una altura o distancia vertical 84 medida entre la viga de pórtico 56 y una parte superior del anillo de soporte 80 a lo largo de la dirección vertical V. Por ejemplo, el mecanismo de posicionamiento vertical 82 puede incluir uno o más accionadores hidráulicos 86 que se extienden entre la viga de pórtico 56 y el anillo de soporte 80 para mover el anillo de soporte 80 y los cabezales de impresión 42 a lo largo de la dirección vertical V a medida que la estructura de torre 12 se construye capa por capa.

[0046] Como se ilustra, los accionadores hidráulicos 86 están configurados para ajustar la distancia vertical 84 para situar con precisión las boquillas 44 de los cabezales de impresión 42 inmediatamente por encima de la parte superior 52 de la estructura de torre 12. De esta manera se puede controlar con precisión el proceso de impresión aditiva. Sin embargo, se debe apreciar que de acuerdo con modos de realización alternativos, el movimiento vertical de los cabezales de impresión 42 se puede ajustar de cualquier otra manera adecuada. Por ejemplo, de acuerdo con modos de realización de ejemplo, el anillo de soporte 80 se puede fijar de forma rígida a la viga de pórtico 56 mientras se usan el anillo de soporte 80 y/o los cabezales de impresión 42 para facilitar el movimiento vertical para situar con precisión las boquillas 44. Por ejemplo, los cabezales de impresión 42 se pueden montar de forma deslizable en el anillo de soporte 80 usando un carril vertical y un mecanismo de posicionamiento para ajustar la posición vertical con respecto al anillo de soporte 80 y la estructura de torre 12.

[0047] De acuerdo con el modo de realización ilustrado, el/los cabezal(es) de impresión 42 está(n) acoplado(s) de forma móvil al anillo de soporte 80 de modo que las boquillas 44 pueden depositar material cementoso 28 alrededor de un perímetro de la estructura de torre 12 mientras que el anillo de soporte 80 permanece fijo de forma rotatoria con respecto a la viga de pórtico 56. A este respecto, por ejemplo, un mecanismo de accionamiento 100 puede acoplar de forma operativa el/los cabezal(es) de impresión 42 al anillo de soporte 80 de modo que el/los cabezal(es) de impresión 42 se puede(n) configurar para moverse alrededor de un perímetro 102 del anillo de soporte 80 (por ejemplo, alrededor de una dirección circunferencial C) mientras se deposita selectivamente el material cementoso 28. Un mecanismo de accionamiento 100 de ejemplo se describe a continuación y se ilustra en las figuras, pero se debe apreciar que se contemplan otros mecanismos de accionamiento y están dentro del alcance de la presente divulgación.

[0048] Como se muestra mejor en la FIG. 4, por ejemplo, el mecanismo de accionamiento 100 puede incluir una corona dentada 104 que está situada en el anillo de soporte 80 y un engranaje de accionamiento 106 que está montado de forma rotatoria en el cabezal de impresión 42. Específicamente, como se ilustra, la corona dentada 104 se define en una parte inferior 108 del anillo de soporte 80. Por tanto, cuando el/los cabezal(es) de impresión 42 42 está(n) montado(s) en la parte inferior 108 del anillo de soporte 80, el engranaje de accionamiento 106 engrana la corona dentada 104. El mecanismo de accionamiento 100 puede incluir además un motor de accionamiento 110 que está acoplado mecánicamente al engranaje de accionamiento 106 para rotar selectivamente el engranaje de accionamiento 106 para mover el/los cabezal(es) de impresión 42 alrededor de un perímetro 102 del anillo de soporte 80. De esta manera, el anillo de soporte 80 puede permanecer estacionario mientras el/los cabezal(es) de impresión 42 se mueve(n) alrededor del anillo de soporte 80 mientras se deposita el material cementoso 28 para formar una capa en sección transversal de la estructura de torre 12.

[0049] Aunque el mecanismo de accionamiento 100 se ilustra en el presente documento como una disposición de engranaje de piñón y cremallera que usa un engranaje de accionamiento 106 y una corona dentada 104, se debe apreciar que se puede usar cualquier otro mecanismo de accionamiento 100 adecuado de acuerdo con modos de realización alternativos. Por ejemplo, el mecanismo de accionamiento 100 puede incluir un sistema de accionamiento magnético, un sistema de accionamiento por correa, un sistema de accionamiento de rodillos de fricción o cualquier otro acoplamiento mecánico entre el/los cabezal(es) de impresión 42 y el anillo de soporte 80 que permita y facilite el movimiento selectivo entre los dos.

[0050] Además, en un modo de realización, el anillo de soporte 80 puede tener en general un diámetro que es sustancialmente equivalente a un diámetro de la estructura de torre 12. Sin embargo, puede ser deseable imprimir la estructura de torre 12 teniendo un diámetro no fijo o un perfil que se estrecha. Además, como se ilustra por ejemplo en la FIG. 5, la estructura de torre 12 puede incluir una pared de torre exterior 120 espaciada a lo largo de una dirección radial R de una pared de torre interior 122. Por ejemplo, la pared de torre exterior 120 se puede imprimir para definir un molde para recibir hormigón vertido, por ejemplo, para disminuir el tiempo de impresión y el tiempo de construcción total.

[0051] Por tanto, como se muestra, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir una pluralidad de anillos de soporte concéntricos 80 y cabezales de impresión 42 para imprimir simultáneamente cada una de la pared de torre exterior 120 y la pared de torre interior 122. Específicamente, como se ilustra, un anillo de soporte exterior 124 se puede situar encima de la pared de torre exterior 120 y tener un diámetro sustancialmente equivalente al de la pared de torre exterior 120. De forma similar, el anillo de soporte interior 126 se puede situar encima de la pared de torre interior 122 y tener un diámetro sustancialmente equivalente al de la pared de torre interior 122. Se debe apreciar que, como se usa en el presente documento, términos de aproximación, tales como "aproximadamente", "sustancialmente" o "alrededor", se refieren a estar dentro de un margen de error de un diez por ciento. De acuerdo con este modo de realización de ejemplo, cada uno del anillo de soporte exterior 124 y el anillo de soporte interior 126 puede incluir cabezales de impresión 42 especializados y/u otros módulos para facilitar el proceso de impresión de la pared de torre exterior 120 y la pared de torre interior 122, respectivamente.

[0052] En referencia de nuevo a la FIG. 4, el/los cabezal(es) de impresión 42 puede(n) incluir mecanismos para ajustar la posición de las boquillas 44 en el/los cabezal(es) de impresión 42. Por ejemplo, el/los cabezal(es) de impresión 42 puede(n) incluir un mecanismo de ajuste radial 130 que está configurado para mover la boquilla de impresión 44 a lo largo de la dirección radial R. Específicamente, de acuerdo con el modo de realización ilustrado, el mecanismo de ajuste radial 130 incluye un carril deslizante 132 montado en una parte inferior 134 del cabezal de impresión 42. El carril deslizante 132 se extiende sustancialmente a lo largo de la dirección radial y está configurado para recibir de forma deslizable la boquilla 44.

[0053] El mecanismo de ajuste radial 130 puede incluir además un mecanismo de accionamiento 136 que mueve la boquilla de impresión 44 a lo largo de la dirección radial R dentro del carril deslizante 132. Por ejemplo, el mecanismo de accionamiento 136 puede incluir cualquier accionador o mecanismo de posicionamiento adecuado para mover la boquilla 44 dentro del carril deslizante 132. A este respecto, por ejemplo, el mecanismo de accionamiento 136 puede incluir uno o más de una pluralidad de accionadores lineales, servomotores, sistemas transportadores de orugas, mecanismos de piñón y cremallera, correderas lineales de husillo de bolas, etc.

[0054] Todavía en referencia a la FIGS. 3 y 4, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir cualquier otro número adecuado de subsistemas o módulos para facilitar y mejorar el proceso de impresión o mejorar el acabado de la estructura de torre 12. Por ejemplo, como se ilustra mejor en la f Ig .4, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir un módulo de refuerzo 140 que está acoplado de forma móvil al anillo de soporte 80 y está configurado para insertar uno o más miembros de soporte 142 al menos parcialmente dentro de la estructura de torre 12. A este respecto, por ejemplo, el módulo de refuerzo 140 puede ser similar al/a los cabezal(es) de impresión 42 en cuanto a que engrana el anillo de soporte 80 y se puede mover alrededor de un perímetro 102 del anillo de soporte 80 mientras deposita los miembros de soporte 142.

[0055] Por ejemplo, de acuerdo con los modos de realización de ejemplo, los miembros de soporte 142 pueden ser barras de refuerzo (es decir,rebar),cables tensores o cualquier otro miembro de soporte estructural adecuado, como se expone brevemente a continuación. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2, el módulo de refuerzo 140 puede insertar uno o más miembros de refuerzo 30 al menos parcialmente dentro de una o más partes de la estructura de torre 12. A este respecto, el módulo de refuerzo 140 sitúa miembros de refuerzo 30 al menos parcialmente dentro de la estructura de torre 12. Se debe entender que dichos miembros de refuerzo 30 se pueden extender a lo largo de toda la altura de la estructura de torre 12 (por ejemplo, como se muestra en la FIG. 2) o solo a lo largo de una parte de la altura de torre.

[0056] De acuerdo con un modo de realización de ejemplo, a medida que se construye la estructura de torre 12, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede alternar entre depositar miembros de refuerzo 30 usando el módulo de refuerzo 140 e imprimir el material cementoso 28 usando los cabezales de impresión 42 y las boquillas 44. De forma alternativa, como se ilustra en la FIGS. 3 y 4, el módulo de refuerzo 140 se puede situar adyacente a los cabezales de impresión 42 y configurarse para desenrollar o desplegar los miembros de refuerzo 30 o barra de refuerzo en el área de impresión antes de depositar material cementoso 28 de modo que los miembros de refuerzo 30 queden insertados dentro o impresos sobre con material cementoso 28. De forma alternativa, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede incluir cualquier otra característica adecuada para comprimir o insertar el cable tensor 30 en el material cementoso 28 antes de que se haya solidificado o curado. En modos de realización alternativos, el dispositivo de impresión aditiva 40 está configurado para expulsar el material cementoso 28 con anillos o fibras poliméricas y/o metálicas cortas como refuerzos para mejorar la resistencia estructural de la estructura de torre 12.

[0057] Además, los miembros de refuerzo 30 se pueden configurar, en general, para garantizar que las tensiones en el material cementoso 28, por ejemplo, hormigón, puedan permanecer en gran medida compresivas. Por tanto, los miembros de refuerzo 30 se pueden pretensar en el material cementoso 28 y se pueden imprimir alrededor de los miembros de refuerzo 30 o el proceso de impresión puede definir orificios en toda la estructura de torre 12 a través de los que se pueden colocar los miembros de refuerzo 30 después del curado, y, después de esto, postensarse. Además, los miembros de refuerzo 30 pueden ser cables, tendones y/o posteriormente enlecharse en su lugar. En modos de realización alternativos, el dispositivo de impresión aditiva 40 se puede configurar para proporcionar tensión a los miembros de refuerzo 30 durante la impresión de la estructura de torre 12. En dichos modos de realización, el dispositivo de impresión aditiva 40 puede variar la tensión de los miembros de refuerzo 30 en función de una sección transversal de la estructura de torre 12 durante el proceso de impresión. Por tanto, dichos miembros de refuerzo 30 están configurados para gestionar las tensiones de tracción de la estructura de torre 12.

[0058] En otro modo de realización, la estructura de torre 12 puede incluir, por ejemplo, una pluralidad de barras de refuerzo que formen una malla metálica (no mostrada) dispuesta en una configuración cilíndrica para corresponder a la forma de la estructura de torre 12. Además, la malla metálica cilíndrica se puede insertar en el material cementoso 28 de la estructura de torre 12 antes de que el material 28 se cure y periódicamente a lo largo de la altura de la torre 12. Además, el dispositivo de impresión aditiva 40 está configurado para imprimir el material cementoso 28 de una manera que tenga en cuenta la tasa de curado del mismo de modo que la pared de torre 20, a medida que se forma, se pueda unir a sí misma. Además, el dispositivo de impresión aditiva 40 está configurado para imprimir la estructura de torre 12 de manera tal que pueda soportar el peso de la pared 20, ya que el material cementoso 28 formado de forma aditiva puede ser débil durante la impresión.

[0059] Además, aunque la descripción en el presente documento se refiere a que la estructura de torre 12 se imprime a partir de un único material, por ejemplo, hormigón, se debe apreciar que la estructura de torre 12 se puede imprimir usando cualquier material adecuado, incluso si es diferente de otras secciones. Además, la estructura de torre 12 puede tener cualquier perfil de sección transversal adecuado. A este respecto, como se ilustra, la estructura de torre 12 puede ser sustancialmente cilíndrica o tener una sección transversal circular. Sin embargo, de acuerdo con todavía otros modos de realización, la estructura de torre 12 puede ser poligonal, elíptica, ovalada, cuadrada, en forma de lágrima, de perfil alar o cualquier otra forma adecuada. Además, de acuerdo con todavía otro modo de realización, la estructura de torre 12 puede ser estrechada o variar en el área de sección transversal dependiendo de la posición vertical a lo largo de la estructura de torre 12.

[0060] En referencia ahora a la FIG. 6, se ilustra un diagrama de bloques de un modo de realización de un controlador 190 del dispositivo de impresión aditiva 40. Como se muestra, el controlador 190 puede incluir uno o más procesadores 192 y dispositivo(s) de memoria asociado(s) 194 configurados para realizar una variedad de funciones implementadas por ordenador (por ejemplo, realizar los procedimientos, etapas, cálculos y similares y almacenar datos pertinentes como se divulga en el presente documento). Adicionalmente, el controlador 190 también puede incluir un módulo de comunicaciones 196 para facilitar las comunicaciones entre el controlador 190 y los diversos componentes del dispositivo de impresión aditiva 40. Además, el módulo de comunicaciones 196 puede incluir una interfaz de sensor 198 (por ejemplo, uno o más convertidores de analógico a digital) para permitir que las señales transmitidas desde uno o más sensores o dispositivos de realimentación se conviertan en señales que se puedan entender y procesar por el/los procesador(es) 192. Se debe apreciar que estos sensores y dispositivos de realimentación se pueden acoplar de forma comunicativa al módulo de comunicaciones 196 usando cualquier medio adecuado, por ejemplo, por medio de una conexión por cable o inalámbrica usando cualquier protocolo de comunicaciones inalámbricas adecuado conocido en la técnica.

[0061] Como se usa en el presente documento, el término "procesador" no solo se refiere a circuitos integrados a los que se hace referencia en la técnica como incluidos en un ordenador, sino que también se refiere a un controlador, un microcontrolador, un microordenador, un controlador de lógica programable (PLC), un circuito integrado específico de la aplicación y otros circuitos programables. El procesador 192 también está configurado para calcular algoritmos de control avanzados y comunicarse con una variedad de protocolos basados en Ethernet o en serie (Modbus, OPC, CAN, etc.). Adicionalmente, el/los dispositivo(s) de memoria 194 puede(n) comprender, en general, elemento(s) de memoria que incluye(n), pero sin limitarse a, un medio legible por ordenador (por ejemplo, memoria de acceso aleatorio (RAM)), un medio no volátil legible por ordenador (por ejemplo, una memoriaflash),un disquete, una memoria de solo lectura en disco compacto (CD-ROM), un disco magnetoóptico (MOD), un disco versátil digital (DVD) y/u otros elementos de memoria adecuados. Dicho(s) dispositivo(s) de memoria 194 se puede(n) configurar, en general, para almacenar instrucciones legibles por ordenador adecuadas que, cuando se implementan por el/los procesador(es) 192, configuran el controlador 190 para realizar las diversas funciones como se describe en el presente documento.

[0062] En referencia ahora a la FIG. 7, se proporciona un diagrama de flujo de un modo de realización de un procedimiento 200 para fabricar una estructura de torre de una turbina eólica usando un dispositivo de impresión aditiva. En particular, el procedimiento 200 se puede usar para formar la estructura de torre 12 de la turbina eólica 10 usando el dispositivo de impresión aditiva 40, o para formar cualquier otra torre o estructura de hormigón alta adecuada usando cualquier otro dispositivo de impresión aditiva adecuado. A este respecto, por ejemplo, el controlador 190 se puede configurar para implementar el procedimiento 200. Sin embargo, se debe apreciar que el procedimiento 200 de ejemplo se analiza en el presente documento solo para describir aspectos de ejemplo de la presente divulgación y no se pretende que sea limitante.

[0063] Además, aunque la FIG. 7 representa un procedimiento de control que tiene etapas realizadas en un orden particular con propósitos de ilustración y análisis, los expertos en la técnica, usando las divulgaciones proporcionadas en el presente documento, entenderán que las etapas de cualquiera de los procedimientos analizados en el presente documento se pueden adaptar, reorganizar, ampliar, omitir o modificar de diversas maneras sin desviarse del alcance de la presente divulgación. Además, aunque se exponen aspectos de los procedimientos con respecto a la estructura de torre 12 y el dispositivo de impresión aditiva 40 como ejemplo, se debe apreciar que estos procedimientos se pueden aplicar al funcionamiento del dispositivo de impresión aditiva para formar cualquier estructura de torre adecuada.

[0064] Además, como se describe en el presente documento, puede ser ventajoso incorporar uno o más componentes prefabricados en la estructura de torre 12. En consecuencia, el procedimiento 200 descrito en el presente documento proporciona un procedimiento para fabricar una estructura de torre que incorpora dicho(s) componente(s) prefabricado(s) usando un dispositivo de impresión aditiva. En particular, como se muestra en (202), el procedimiento 200 incluye proporcionar el dispositivo de impresión aditiva 40 que tenga al menos un cabezal de impresión 42 dispuesto encima de una superficie de soporte. Por ejemplo, el dispositivo de impresión aditiva 40 de las FIGS. 3-5 se puede usar para completar el procedimiento 200 descrito en el presente documento. Por tanto, como se expone previamente, el procedimiento 200 puede incluir situar la estructura de soporte vertical 50 por encima de la superficie de soporte 15 de la estructura de torre 12, suspender un miembro de soporte de la estructura de soporte vertical 50 (tal como el anillo de soporte 80), y acoplar de forma móvil el/los cabezal(es) de impresión 42 al miembro de soporte.

[0065] En referencia de nuevo a la FIG. 7, como se muestra en (204), el procedimiento 200 también incluye situar un componente prefabricado 90 adyacente a la superficie de soporte 15 (véase, por ejemplo, la FIG. 8). En particular, como se muestra en las FIGS. 8 y 9, el componente prefabricado 90 puede ser, por ejemplo, un conjunto de puerta prefabricada 92 (FIG. 8) de la estructura de torre 12 o un conjunto de cimentación prefabricada 94 (FIG.

9) de la estructura de torre 12. Además, como se muestra, el componente prefabricado 90 está construido con un material compuesto 34 (que puede ser igual o diferente que el material cementoso 28 descrito previamente) y está reforzado con una pluralidad de miembros de refuerzo 30. Por tanto, como se muestra, partes 38 de los miembros de refuerzo 30 sobresalen del material compuesto 34.

[0066] En consecuencia, como se muestra en la FIG. 7 en (206), el procedimiento 200 incluye imprimir y depositar, por medio del/de los cabezal(es) de impresión 42 del dispositivo de impresión aditiva 40, un material cementoso 36 (que puede ser igual o diferente que el material cementoso 28 descrito previamente) sobre la superficie de soporte 15 para construir la estructura de torre 12 capa por capa alrededor del componente prefabricado 90. Por tanto, las partes 38 de los miembros de refuerzo 30 que sobresalen del material compuesto 34 refuerzan el material cementoso 36 alrededor del componente prefabricado 90 una vez que la estructura de torre 12 está completa y solidificada.

[0067] En referencia ahora a la FIGS. 8 y 9, el/los componente(s) prefabricado(s) 90 descrito(s) en el presente documento puede(n) incluir cualquier componente prefabricado adecuado formado de varias maneras. Por ejemplo, en modos de realización particulares, como se muestra en la FIG. 8 y como se menciona, el componente prefabricado 90 puede ser el conjunto de puerta prefabricada 92 de la estructura de torre 12. En particular, como se muestra en el recuadro de la FIG. 8, el conjunto de puerta prefabricada 92 tiene un armazón de puerta 93 que define una abertura de acceso 95 y una puerta 97 para moverse entre una posición abierta que expone la abertura de acceso 95 y una posición cerrada que cubre la abertura de acceso 95. En dichos modos de realización, como se muestra en el recuadro de la FIG. 8, los miembros de refuerzo 30 están dispuestos dentro del material compuesto 34 alrededor de la abertura de acceso 95. Más particular, en determinados modos de realización, como se muestra, los miembros de refuerzo 30 pueden estar dispuestos dentro del material compuesto 34 en una pluralidad de ángulos diferentes con respecto a la abertura de acceso 95.

[0068] En referencia ahora a la FIG. 9, como se menciona, el componente prefabricado 90 puede ser el conjunto de cimentación prefabricada 94. Además, como se muestra, el conjunto de cimentación prefabricada 94 puede incluir una pluralidad de segmentos de cimentación 97. Por tanto, en determinados modos de realización, el procedimiento 200 puede incluir disponer la pluralidad de segmentos de cimentación 97 conjuntamente para formar una cimentación de la estructura de torre 12. En dichos modos de realización, como se muestra, existe un hueco 98 entre cada uno de la pluralidad de segmentos de cimentación 97 sobresaliendo las partes 38 de los miembros de refuerzo 30 del material compuesto 34 dentro de los huecos 98.

[0069] Además, como se menciona, dichos componentes prefabricados 90 se pueden construir antes de imprimir la estructura de torre 12 de modo que los componentes 90 se puedan incorporar fácilmente en la misma. Por ejemplo, en un modo de realización, el componente prefabricado 90 se puede formar por medio de moldeado tanto en como fuera del emplazamiento. En modos de realización alternativos, el componente prefabricado 90 se puede formar por medio del dispositivo de impresión aditiva 40, es decir, imprimiendo y depositando el material compuesto 34 por medio del/de los cabezal(es) de impresión 42 para formar el componente prefabricado 90 antes de situar el componente 90 adyacente a la superficie de soporte 15 de la estructura de torre 12 para imprimir las partes restantes de la estructura 12.

[0070] En un modo de realización, como se muestran en la FIGS. 10-12, el procedimiento 200 puede incluir imprimir y depositar verticalmente el material compuesto 34 por medio del/de los cabezal(es) de impresión 42 para formar el componente prefabricado 90. En dichos modos de realización, como se muestra en la FIG. 12 como ejemplo, el/los cabezal(es) de impresión 42 puede(n) imprimir y depositar verticalmente el material compuesto 34 a través de una trayectoria que tiene una entrada 101 de modo que el material compuesto 34 fluya verticalmente hacia abajo y a través de la trayectoria definida por uno o más deflectores 103. Además, como se muestra en la FIG. 12, la trayectoria también puede incluir un respiradero 105 para ayudar con el flujo del material compuesto 34 a través del mismo.

[0071] Además, como se muestra en la FIG. 11, se pueden formar una o más de las capas 107 del componente prefabricado 90 para incluir uno o más orificios 99. Por tanto, en dichos modos de realización, como se muestra en la FIG. 10, el procedimiento 200 puede incluir además colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo 30 dentro de cada uno de la pluralidad de orificios para reforzar el componente prefabricado 90. En determinados modos de realización, el/los cabezal(es) de impresión 42 puede(n) imprimir y depositar verticalmente el material compuesto 34 para formar el componente prefabricado 90 fuera del emplazamiento, en este caso el/los miembro(s) de refuerzo 30 se puede(n) colocar dentro de los orificios 99 para reforzar el componente prefabricado 90 en el emplazamiento. En consecuencia, el componente prefabricado 90 sin el/los miembro(s) de refuerzo 30 se puede transportar más fácilmente al emplazamiento (por ejemplo, porque es más ligero y no tiene el/los miembro(s) de refuerzo 30 que sobresale(n)), momento en el que se puede(n) añadir el/los miembro(s) de refuerzo 30 al mismo.

[0072] Todavía en referencia a la FIG. 11, en modos de realización particulares, el procedimiento 200 puede incluir además colocar un ojal 109 en cada uno de la pluralidad de orificios 99 antes de colocar los miembros de refuerzo 30 dentro de los orificios 99. En dichos modos de realización, los ojales 109 (por ejemplo, que se pueden formar con un material flexible tal como caucho(“rubber”) o un material metálico tal como acero) llenan al menos parcialmente los orificios 99 y rodean el/los miembro(s) de refuerzo 30 para evitar fugas.

[0073] En referencia ahora a la FIGS. 13 y 14, el procedimiento 200 puede incluir imprimir y depositar horizontalmente el material compuesto 34 por medio del/de los cabezal(es) de impresión 42 para formar el componente prefabricado 90. Como se usa en el presente documento, la impresión horizontal se refiere, en general, a que el/los cabezal(es) de impresión 42 imprime(n) las capas 107 en la dirección del espesor. En dichos modos de realización, como se muestra en particular en la FIG. 14, el procedimiento 200 puede incluir colocar al menos uno de los miembros de refuerzo 30 entre las capas 107 del componente prefabricado 90 a medida que el componente prefabricado 90 se imprime y deposita horizontalmente. Además, en dichos modos de realización, como se muestra en la FIG. 13, el/los cabezal(es) de impresión 42 puede(n) imprimir el material compuesto 34 para formar características de cola de milano 111 (por ejemplo, alrededor de un perímetro del armazón de puerta 93).

[0074] De acuerdo con modos de realización, se describe un procedimiento de fabricación de una estructura de torre. Comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un dispositivo de impresión aditiva que tenga al menos un cabezal de impresión encima de una superficie de soporte;

situar un componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte, estando construido el componente prefabricado con un material compuesto reforzado con una pluralidad de miembros de refuerzo, en el que partes de la pluralidad de miembros de refuerzo sobresalen del material compuesto; y

imprimir y depositar, por medio del al menos un cabezal de impresión, un material cementoso sobre la superficie de soporte para construir la estructura de torre capa por capa alrededor del componente prefabricado, en el que las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo que sobresalen del material compuesto refuerzan el material cementoso alrededor del componente prefabricado.

[0075] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, proporcionar el dispositivo de impresión aditiva que tiene el al menos un cabezal de impresión encima de una superficie de soporte de la estructura de torre puede incluir además:

situar una estructura de soporte vertical encima de la superficie de soporte de la estructura de torre;

suspender un miembro de soporte de la estructura de soporte vertical; y acoplar de forma móvil el al menos un cabezal de impresión al miembro de soporte.

[0076] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el componente prefabricado puede incluir al menos uno de un conjunto de puerta prefabricada o un conjunto de cimentación prefabricada.

[0077] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el conjunto de puerta prefabricada puede incluir un armazón de puerta que define una abertura de acceso y una puerta para moverse entre una posición abierta que expone la abertura de acceso y una posición cerrada que cubre la abertura de acceso.

[0078] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, la pluralidad de miembros de refuerzo puedes estar dispuestos dentro del material compuesto alrededor de la abertura de acceso.

[0079] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, la pluralidad de miembros de refuerzo pueden estar dispuestos dentro del material compuesto en una pluralidad de ángulos diferentes con respecto a la abertura de acceso.

[0080] En algunos modos de realización, que se pueden combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el conjunto de cimentación prefabricada puede incluir además una pluralidad de segmentos de cimentación, el procedimiento puede incluir además: disponer la pluralidad de segmentos de cimentación conjuntamente para formar una cimentación de la estructura de torre, en la que existe un hueco entre cada uno de la pluralidad de segmentos de cimentación, sobresaliendo las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo del material compuesto dentro de los huecos.

[0081] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el procedimiento descrito en el presente documento puede incluir construir el componente prefabricado por medio de moldeado del material compuesto para formar el componente prefabricado fuera del emplazamiento.

[0082] El procedimiento de acuerdo con algunos modos de realización, que se pueden combinar con otros modos de realización, puede incluir además construir el componente prefabricado por medio de moldeado del material compuesto para formar el componente prefabricado en el emplazamiento antes de situar el componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte de la estructura de torre.

[0083] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el procedimiento puede incluir además construir el componente prefabricado imprimiendo y depositando el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado antes de situar el componente prefabricado adyacente a la superficie de soporte de la estructura de torre.

[0084] El procedimiento descrito en el presente documento de acuerdo con algunos modos de realización, que se pueden combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, puede incluir además imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado.

[0085] En un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado en el emplazamiento puede incluir además:

imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado con una pluralidad de orificios formados en el mismo; y

colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios para reforzar el componente prefabricado.

[0086] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el procedimiento puede incluir además imprimir y depositar verticalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado fuera del emplazamiento y colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios para reforzar el componente prefabricado en el emplazamiento.

[0087] En un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el procedimiento puede incluir además colocar un ojal en cada uno de la pluralidad de orificios antes de colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo dentro de cada uno de la pluralidad de orificios.

[0088] El procedimiento de acuerdo con algunos modos de realización, que se pueden combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, puede incluir además imprimir y depositar horizontalmente el material compuesto por medio del al menos un cabezal de impresión para formar el componente prefabricado.

[0089] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el procedimiento puede incluir además colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo entre capas del componente prefabricado a medida que el componente prefabricado se imprime y deposita horizontalmente.

[0090] En un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, el material compuesto puede incluir al menos uno de un polímero, hormigón, resina de alquitrán, asfalto, arcilla, cemento, mortero o una composición cementosa, y en el que y el material cementoso. puede incluir al menos uno de hormigón, resina de alquitrán, asfalto, arcilla, cemento, mortero o una composición cementosa.

[0091] De acuerdo con un modo de realización, que se puede combinar con otros modos de realización descritos en el presente documento, la estructura de torre puede ser parte de una turbina eólica.

[0092] En un modo de realización se describe un procedimiento de fabricación de una estructura de torre, el procedimiento puede incluir:

imprimir y depositar, por medio de al menos un cabezal de impresión, un material compuesto para construir un componente prefabricado capa por capa;

reforzar el material cementoso con una pluralidad de miembros de refuerzo de modo que partes de la pluralidad de miembros de refuerzo sobresalgan del material compuesto; e

incorporar el componente prefabricado en un material cementoso para formar la estructura de torre, en el que las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo que sobresalen del material compuesto refuerzan el material cementoso alrededor del componente prefabricado.

[0093] En un modo de realización del procedimiento mencionado anteriormente, incorporar el componente prefabricado al material cementoso para formar la estructura de torre puede incluir además:

situar el componente prefabricado encima de una superficie de soporte; e

imprimir y depositar, por medio del al menos un cabezal de impresión, el material cementoso sobre la superficie de soporte para construir la estructura de torre capa por capa alrededor del componente prefabricado.

[0094] Esta descripción escrita usa ejemplos para divulgar la invención, incluyendo el mejor modo, y también para posibilitar que cualquier experto en la técnica ponga en práctica la invención, incluyendo fabricar y usar cualquier dispositivo o sistema y realizar cualquier procedimiento incorporado. El alcance patentable de la invención se define por las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un procedimiento de fabricación de una estructura de torre (12), comprendiendo el procedimiento:

proporcionar un dispositivo de impresión aditiva (40) que tiene al menos un cabezal de impresión (42) encima de una superficie de soporte (15);

situar un componente prefabricado (90) adyacente a la superficie de soporte (15), estando construido el componente prefabricado (90) con un material compuesto (34) reforzado con una pluralidad de miembros de refuerzo (30), en el que partes de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) sobresalen del material compuesto (34); e

imprimir y depositar, por medio del al menos un cabezal de impresión (42), un material cementoso (28) sobre la superficie de soporte (15) para construir la estructura de torre (12) capa por capa alrededor del componente prefabricado (90), en el que las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) que sobresalen del material compuesto (34) refuerzan el material cementoso (28) alrededor del componente prefabricado (90).

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que proporcionar el dispositivo de impresión aditiva (40) que tiene el al menos un cabezal de impresión (42) encima de una superficie de soporte (15) de la estructura de torre (12) comprende además:

situar una estructura de soporte vertical (50) encima de la superficie de soporte (15) de la estructura de torre (12);

suspender un miembro de soporte (80) de la estructura de soporte vertical (50); y

acoplar de forma móvil el al menos un cabezal de impresión (42) al miembro de soporte (80).

3. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el componente prefabricado (90) comprende al menos uno de un conjunto de puerta prefabricada (92) o un conjunto de cimentación prefabricada (94).

4. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el conjunto de puerta prefabricada (92) comprende un armazón de puerta (93) que define una abertura de acceso (95) y una puerta (97) para moverse entre una posición abierta que expone la abertura de acceso y una posición cerrada que cubre la abertura de acceso (95).

5. El procedimiento de la reivindicación 4, en el que la pluralidad de miembros de refuerzo (30) están dispuestos dentro del material compuesto (34) alrededor de la abertura de acceso (95).

6. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, en el que la pluralidad de miembros de refuerzo (30) están dispuestos dentro del material compuesto (34) en una pluralidad de ángulos diferentes con respecto a la abertura de acceso (95).

7. El procedimiento de la reivindicación 3, en el que el conjunto de cimentación prefabricada comprende además una pluralidad de segmentos de cimentación, comprendiendo además el procedimiento: disponer la pluralidad de segmentos de cimentación conjuntamente para formar una cimentación de la estructura de torre (12), en la que existe un hueco entre cada uno de la pluralidad de segmentos de cimentación sobresaliendo las partes de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) del material compuesto (34) dentro de los huecos.

8. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones precedentes, que comprende además construir el componente prefabricado (90) por medio de moldeado del material compuesto (34) para formar el componente prefabricado (90) fuera del emplazamiento.

9. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además construir el componente prefabricado (90) por medio de moldeado del material compuesto (34) para formar el componente prefabricado (90) en el emplazamiento antes de situar el componente prefabricado (90) adyacente a la superficie de soporte (15) de la estructura de torre (12).

10. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además construir el componente prefabricado (90) imprimiendo y depositando el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90) antes de situar el componente prefabricado (90) adyacente a la superficie de soporte (15) de la estructura de torre (12).

11. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además imprimir y depositar verticalmente el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90).

12. El procedimiento de la reivindicación 11, en el que imprimir y depositar verticalmente el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90) en el emplazamiento comprende además:

imprimir y depositar verticalmente el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90) con una pluralidad de orificios formados en el mismo; y

colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) dentro de cada uno de la pluralidad de orificios (99) para reforzar el componente prefabricado (90).

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que comprende además imprimir y depositar verticalmente el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90) fuera del emplazamiento y colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) dentro de cada uno de la pluralidad de orificios (99) para reforzar el componente prefabricado (90) en el emplazamiento.

14. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, que comprende además colocar un ojal en cada uno de la pluralidad de orificios (99) antes de colocar al menos uno de la pluralidad de miembros de refuerzo (30) dentro de cada uno de la pluralidad de orificios (99).

15. El procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende además imprimir y depositar horizontalmente el material compuesto (34) por medio del al menos un cabezal de impresión (42) para formar el componente prefabricado (90).