DE10119610C1 - Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil - Google Patents
Räumlich verstrebtes flächiges FormbauteilInfo
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- E04C2/30—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure
- E04C2/32—Building elements of relatively thin form for the construction of parts of buildings, e.g. sheet materials, slabs, or panels characterised by the shape or structure formed of corrugated or otherwise indented sheet-like material; composed of such layers with or without layers of flat sheet-like material
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Abstract
Offenbart ist ein räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, bestehend aus nach oben und unten ausgebildeten Höckern, die sich aus untereinander versetzten Vieleckflächen bilden, die mindestens auf 3 Ebenen liegen und die so ausgebildet sind, dass gleiche Formbauteile ineinander verzahnend in Kontakt liegend, Hohlräume bilden. DOLLAR A Durch diese Ausbildung wird eine steife Konstruktion geschaffen, die eine porige Struktur aufweist.
Description
Es ist aus der Natur bekannt, daß Hohlraumstrukturen ein hohes Maß an Steifigkeit
bei geringem Gewicht aufweisen. Die aneinander angrenzenden Hohlräume bilden
dabei eine verstrebte Struktur, die den ganzen Körper stützen und versteifen. Derar
tige Strukturen werden fabrikationstechnisch bisher durch Aufschäumen (z. B. Alumi
nium-Schaum, Styropor, . . .) erzeugt.
Die deutsche Offenlegungsschrift DE 101 01 059 A1 offenbart eine Platte mit regel
mäßigen Vorsprüngen sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung für deren Ausbil
dung. Die beschriebene Platte findet insbesondere Verwendung als Separator für
eine Brennstoffzelle. Zwei solcher Platten werden zwischen zwei Zelleneinheiten an
geordnet. Die an beiden Platten ausgebildeten Vorsprünge stoßen so aneinander,
dass zwischen den Platten ein durchströmbarer Hohlraum ausgebildet ist. Die Funk
tion der Platten ist einerseits durch die Herstellung eines definierten Abstandes, an
dererseits durch die Bereitstellung dieses Hohlraumes gekennzeichnet. Eine Verbin
dung der Platten, die eine stützende und versteifende Verstrebung bewirken könnte,
ist nicht beschrieben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine andere Methode zur Herstellung und
konstruktiven Gestaltung ähnlicher Hohlraumstrukturen aus Metall, Kunststoff oder
Papier bereit zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale erfüllt.
Wechselseitig durch nach oben und unten ausgebildete Höcker wird ein flächig ver
strebtes Formbauteil erzeugt, das mindestens auf drei Ebenen parallel zueinander
liegende Vieleckflächen aufweist. Die Vieleckflächen auf den außen liegenden Ebe
nen bilden die Hoch- und Tiefflächen der nach oben und unten ausgebildeten Höc
ker. Zwischen diesen Höckern auf der mittleren Ebene sind weitere Vieleckflächen
angeordnet.
Die Form und Größe dieser mindestens auf 3 Ebenen liegenden Vieleckflächen wird
nun derart festgelegt, daß gleichartig hergestellte räumlich verstrebte flächige Form
bauteile formschlüssig verzahnend ineinander passen. Dies wird im folgenden für
genau auf 3 Ebenen liegende Vieleckflächen beschrieben:
Zum Aufbau einer Hohlraumstruktur werden die korrespondierenden Flächen eines weiteren aufgesetzten Formbauteils auf die zugehörigen Flächen des darunter lie genden Formbauteils gesetzt. Durch die gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form der nach unten bzw. oben ausgebildeten Höcker eines Formbauteils fügen sich die Höcker des einen Formbauteils mit den Höckern eines weiteren aufgelegten mit einander verzahnenden gleichartig hergestellten Formbauteils entweder an den Sei tenflächen der Höcker und/oder an den korrespondierenden Vieleckflächen form schlüssig aneinander an. Werden diese Kontaktflächen zum Verbinden der Formbauteile verwendet, entsteht eine steife Gesamtkonstruktion.
Zum Aufbau einer Hohlraumstruktur werden die korrespondierenden Flächen eines weiteren aufgesetzten Formbauteils auf die zugehörigen Flächen des darunter lie genden Formbauteils gesetzt. Durch die gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form der nach unten bzw. oben ausgebildeten Höcker eines Formbauteils fügen sich die Höcker des einen Formbauteils mit den Höckern eines weiteren aufgelegten mit einander verzahnenden gleichartig hergestellten Formbauteils entweder an den Sei tenflächen der Höcker und/oder an den korrespondierenden Vieleckflächen form schlüssig aneinander an. Werden diese Kontaktflächen zum Verbinden der Formbauteile verwendet, entsteht eine steife Gesamtkonstruktion.
Für den Fall, daß die Vieleckflächen aus 6-Ecken bestehen und sowohl die Vie
leckflächen als auch korrespondierende Seitenflächen der Höcker von ineinander
gesetzten Formbauteilen aneinander anliegen, wird eine geschlossene würfelartige
Hohlraumstruktur erzeugt, deren Einzelhohlräume nicht miteinander kommunizieren.
Jedes Formbauteil stellt dabei je die Hälfte der würfelartigen Hohlräume bereit, die
durch das nächste aufgesetzte Formbauteil mit der zweiten Hälfte versehen werden
und damit abgeschlossene Hohlräume bilden. Je nach Wahl der 6-eckigen bis hin im
Grenzfall zu 3-eckigen Vieleckflächen können auch untereinander kommunizierende
Hohlräume geschaffen werden, wo die korrespondierenden Seitenflächen der Höcker
zweier Formbauteile im Kontakt liegen und die Vieleckflächen auf Abstand stehen
und so ein Durchgang zwischen den Hohlräumen geschaffen wird. Es entsteht eine
räumliche immer gleichartige Hohlraumstruktur aus lauter würfelartigen oder quader
förmigen Formen, die sich untereinander Seitenwände teilen und je um eine Ebene
versetzt sind. Die mit weiteren Formbauteilen korrespondierenden Seitenflächen und
Vieleckflächen bilden ebene Kontaktflächen der ineinander verzahnend eingesetzten
Formbauteile. Die korrespondierenden Seitenflächen der Sechseckhöcker (würfelar
tiger Halbkörper) mehrerer verzahnend ineinander gesetzter Formbauteile bilden
schräg in 3 Raumrichtungen verlaufende Streben einer doppelten Y-Form, die eine
hohe Knicksteifigkeit aufweisen und sich durch den gesamten zusammengesetzten
Körper fortsetzen. In Kombination mit Deckplatten, die über die außenliegenden Vie
leckflächen angebunden sind, ergibt sich ein kreuz und quer verstrebter und ausge
fachter Kern eines Sandwichs, der eine optimale Schubübertragung erlaubt. Auch
sind speziell hergestellte und die gleiche einseitige Formschlüssigkeit erfüllende
Abschlußformbauteile herstellbar, die den Deckplatten eine durchlaufende ebene
Gurtstruktur bereitstellen und sie damit kontinuierlich rasterförmig unterstützen, die
Beul- und Knickgefahr der Deckplatten wirkungsvoll herabsetzen, sowie eine vergrö
ßerte Fügefläche bereitstellen.
Für den Fall dass die Vieleckflächen aus 4- oder 8-Ecken bestehen, ergibt sich eine
röhrenartige Hohlraumstruktur, die sich längs und/oder quer über das gesamte zu
sammengesetzte Formbauteil erstreckt. Diese Struktur kann z. B. als Wärmetauscher
verwendet werden, den verschiedene Medien jeweils durch ein Formbauteil getrennt
durchströmen können.
In der bevorzugten Bauart des räumlich verstrebten flächigen Formbauteils sind die
hoch- und tiefliegenden Vieleckflächen mit gleichem Versatz zur mittleren Ebene
ausgeführt.
Es sind auch Konstruktionen machbar, bei denen die Hoch- und Tiefflächen einen
unterschiedlichen Abstand zur mittleren Ebene aufweisen. Die Höckerseitenflächen
und/oder die Vieleckflächen weiterer Formbauteile liegen dann mit dem korrespon
dierenden gleichartig hergestellten Gegenformbauteil im Kontakt, wenn die weiteren
Formbauteile je um 180 Grad gedreht und ineinander verzahnend eingesetzt werden.
Die Passgenauigkeit der in Kontakt liegenden korrespondierenden Seitenflächen
und/oder Vieleckflächen mehrerer gleichartig hergestellter Formbauteile kann eben
falls gewährleistet werden, wenn die Vieleckflächen durch Fasen oder Rundungen
modifiziert werden oder wenn die in ihrer jeweiligen Ebene liegenden Vieleckflächen
gleich verschoben werden, woraus dann z. B. verzerrte würfelartige oder längliche
quaderförmige Hohlraumstrukturen entstehen.
Weiterhin sind auch räumlich verstrebte flächige Formbauteile herstellbar, deren Vie
leckflächen auf mehr als 3 Ebenen angeordnet sind. Werden z. B. die auf der mittle
ren Ebene und der oberen Ebene angeordneten Vieleckflächen wiederum unterein
ander mit einer immer wieder kehrender Regelmäßigkeit gleichmäßig versetzt (ins
gesamt jetzt 7 Ebenen), ist die Passgenauigkeit ineinander verzahnend eingesetzter
Formbauteile weiter gewährleistet.
Entscheidend für die Konstruktion eines räumlich verstrebten flächigen Formbauteils
ist, dass sich die Vieleckflächen auf mindestens drei Ebenen befinden und die Höcker
eine gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form aufweisen, so dass weitere
ineinander verzahnend eingesetzte Formbauteile an den korrespondierenden Seiten
flächen und/oder den Vieleckflächen miteinander flächig im Kontakt anliegen.
Als Materialien für das räumlich verstrebte flächige Formbauteil sind tiefgezogene
Bleche aus Metall, tiefgezogener Kunststoff, Zellstoffe sowie faserverstärkte Materia
lien (Laminate sowie Spritzgußmaterial) einsetzbar. Die Herstellung der Formbauteile
kann über Matrizen erfolgen, zwischen denen die Bleche oder die Kunststoffe tiefge
zogen, die Laminate eingelegt oder das Spritzgußmaterial eingebracht und aushär
ten kann. Aus GFK [glasfaserverstärktem Kunststoff] und CFK [kohlefaserverstärk
tem Kunststoff] hergestellte Formbauteile bieten darüber hinaus die Möglichkeit,
hochbeanspruchte Zonen zusätzlich mit eingelegten Rovings zu verstärken.
Die Verbindung mehrerer Formbauteile geschieht, je nach Einsatzzweck und Anfor
derungsprofil, durch Kleben, Löten, Schweißen und verschiedenste Niet-Techniken.
Die Einsatzgebiete erstrecken sich auf ein weites Gebiet, wo Leichtbau und hohe
Steifigkeit gefordert sind. Auch in der Verpackungsindustrie wird ein großer Einsatz
bereich gesehen, da das zu verpackende Gut allseitig durch Wandungen gegen Ver
rutschen geschützt werden kann. Die Variante mit den geschlossenen würfelartigen
Hohlräumen, kann z. B. als Crash-Element eingesetzt werden. Die eingebrachte E
nergie wird dann teilweise in die Verformung der Würfelstrukturen, teils aber auch in
die federnde Luftpolsterung umgesetzt.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsfor
men und mit Bezug auf die Zeichnungsfiguren näher erläutert, die folgendes zeigen:
Fig. 1 zeigt ein räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, bei dem die Vieleckflä
chen alle aus 4-Ecken bestehen. Mit 1 ist die unterste Vieleckfläche, mit 2 die mittle
re und mit 3 die obere Vieleckfläche markiert, die somit die 3 Ebenen kennzeichnen.
Die korrespondierenden Seitenflächen zu weiteren einsetzbaren Formbauteilen sind
mit 4 gekennzeichnet.
Fig. 2 zeigt die immer wiederkehrende regelmäßige gleiche Form der hier nach oben
und unten ausgebildeten Höcker, für Formbauteile deren Vieleckflächen aus 3-Ecken
bestehen. Mit 1, 2, und 3 sind wieder die auf den mindestens 3 Ebenen liegenden
Vieleckflächen gekennzeichnet.
Fig. 3 zeigt die Bildung eines würfelartigen Hohlraumes, der durch ein weiteres ver
zahnend ineinander gesetztes Formbauteil entsteht, wobei die korrespondierenden
Seitenflächen 4 und die Vieleckflächen 1 und 2 des oberen Formbauteils mit den
Vieleckflächen 2 und 3 des unteren Formbauteiles in Formschluss gebracht werden.
Fig. 4 zeigt ein Formbauteil, das aus 8-eckigen Vieleckflächen entsteht. Hier bildet
sich auf der mittleren Ebene eine durchgehende Gurtstruktur aus.
Fig. 5 zeigt in Analogie zu Fig. 3, wie sich bei Formbauteilen aus 8-eckigen Vie
leckflächen die untereinander korrespondierenden Seitenflächen sowie die Vie
leckflächen formschlüssig fügen lassen.
Claims (14)
1. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil,
- - bestehend aus wechselseitig nach unten und oben ausgebildeten Höckern,
- - wobei sich mindestens auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene Vieleckflächen - die Hochfläche des nach oben ausgebildeten Höckers, die Tieffläche des nach unten ausgebildeten Höckers und eine Vieleckfläche auf der mittleren Ebene (Mittelfläche) zwischen den zwei Hoch- und Tiefhöckern - bilden
- - und dessen Höcker eine gleiche regelmäßige immer wiederkehrende Form aufweisen, die bei weiteren gleichartig hergestellten und ineinander verzah nend eingesetzten Formbauteilen über Kontakt anliegende Seitenflächen der untereinander korrespondierenden Höcker herstellt
- - oder zusätzlich zum Kontakt der Seitenflächen der Höcker auch die korres pondierenden Vieleckflächen aus Mittelfläche und Hochfläche eines unteren Formbauteil mit der Tieffläche und der Mittelfläche eines oberen Formbauteils im Kontakt anliegen.
2. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vieleckflächen auf mehr als 3 Ebenen angeordnet sind.
3. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegenden ebene
Vieleckflächen aus Vierecken bestehen.
4. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene
Vieleckflächen aus Sechsecken bestehen.
5. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die auf drei Ebenen parallel zueinander liegende ebene
Vieleckflächen aus Achtecken bestehen.
6. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass sich bei sechseckigen Vieleckflächen durch die oberen
und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile abgeschlossene
Hohlräume bilden, wenn die Seitenflächen sowie die Vieleckflächen der gegenü
berliegenden Höcker im Kontakt liegen.
7. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass die Vieleckflächen so ausgelegt sind, dass sich durch die
oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile miteinan
der kommunizierende Hohlräume bilden, wenn nur die Seitenflächen korrespon
dierender Höcker im Kontakt liegen.
8. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass sich bei viereckigen oder achteckigen Vieleckflächen
durch die oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile
röhrenförmige abgeschlossene Hohlräume bilden, wenn die Seitenflächen kor
respondierender Höcker sowie die Vieleckflächen im Kontakt liegen.
9. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, dass sich bei viereckigen oder achteckigen Vieleckflächen die
oberen und unteren Höcker untereinander verzahnender Formbauteile miteinan
der kommunizierende Hohlräume bilden, wenn nur die Seitenflächen korrespon
dierender Höcker im Kontakt liegen.
10. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach Patentanspruch 1 bis 9, da
durch gekennzeichnet, dass durch geringfügige, durch Fasen, Abrunden der Hö
ckerkanten oder dgl. gebildete Modifikationen der Höckerform vorgenommen wer
den.
11. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Formbauteil oder mehrere
ineinander verzahnte Formbauteile als Kern eines Sandwichs verwendet werden.
12. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil, nach einem der vorhergehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Abschlussformbauteile ein-
oder beidseitig in das räumlich verstrebte flächige Formbauteil eingreifend einge
setzt werden, die zur Anbindung einer Deckplatte eine ebene Gurtstruktur auf
weisen und damit die Deckplatte kontinuierlich, rasterförmig unterstützen und einen
großflächigen Anschluß gewährleisten.
13. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Formbauteile durch zusätzli
che, steifigkeitssteigernde Einlagen verstärkt werden.
14. Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil nach einem der vorhergehenden Pa
tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Formbauteile an den Kontakt
stellen durch Kleben, Schweißen, Nieten oder Löten verbunden werden.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001119610 DE10119610C1 (de) | 2001-04-21 | 2001-04-21 | Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil |
EP02008451A EP1251216A3 (de) | 2001-04-21 | 2002-04-12 | Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2001119610 DE10119610C1 (de) | 2001-04-21 | 2001-04-21 | Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10119610C1 true DE10119610C1 (de) | 2002-12-19 |
Family
ID=7682235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2001119610 Expired - Lifetime DE10119610C1 (de) | 2001-04-21 | 2001-04-21 | Räumlich verstrebtes flächiges Formbauteil |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP1251216A3 (de) |
DE (1) | DE10119610C1 (de) |
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