DE102008007516A1 - Core structure for the construction of multilayer plates or shells - Google Patents

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Abstract

Um Sandwich-Strukturen kostengünstig, leicht und hoch belastbar, dabei auch leicht zurichtbar oder mit engen Krümmungsradien herstellbar zu machen, wird eine Kernstruktur aus vorzugsweise tiefgezogenen Folien vorgeschlagen, die Ausformungen in der Art von Kegel- oder Pyramidenstümpfen aufweisen und mehrlagig miteinander und mit Deckflächen verbunden sind.In order to make sandwich structures cost-effective, lightweight and highly resilient, while also easy to calibrate or produce with narrow radii of curvature, a core structure of preferably thermoformed films is proposed, which have formations in the manner of conical or truncated pyramids and connected in multiple layers with each other and with cover surfaces are.

Description

Aus DE 19921037 C2 und DE 19937847 C1 sind Sandwichplatten bekannt, die mit einem Klingenmesser zurichtbar sind. Dazu wird eine ihrer Deckschichten durchschnitten und die gegenüber liegende Deckschicht an einer Abrichtkante angelegt und abgebrochen – ein Verfahren, wie es zur Zurichtung von Gipskartonplatten bekannt und verbreitet ist.Out DE 19921037 C2 and DE 19937847 C1 Sandwich panels are known, which can be aligned with a blade knife. For this purpose, one of their outer layers is cut through and the opposite cover layer is applied to a dressing edge and broken off - a method as it is known and widely used for finishing plasterboard.

Voraussetzung für eine gerade Bruchkante und das Vermeiden von Überständen ist dabei eine Kernstruktur, die nur senkrecht zu den Deckflächen Zusammenhalt aufweist bzw. entsprechend in Längs- und Querrichtung lamelliert ist. Denn verlaufen die Trennungen zwischen den Kernelementen nicht unterbrechungslos senkrecht, geraten Buchkanten unsauber, evtl. amorphes Material mehlt daran sogar aus (wie der Gips bei GK-Platten).requirement for a straight breaking edge and avoiding protrusions is a core structure that only cohesion perpendicular to the top surfaces has or laminated accordingly in the longitudinal and transverse directions is. Because the divisions between the core elements do not run uninterrupted vertical, book edges get dirty, possibly. amorphous material even floats on it (like plaster on GK boards).

So ergaben z. B. Versuche mit Hirnholz-Kernen und Paketen senkrecht angeordneter Furnierstreifen scharfe Überstände an den Bruchkanten aufgrund unvermeidlich divergierender Wuchsrichtung bei diesen Naturmaterialien, auch die elektrostatisch unterstützte Anordnung von Spänen bei extrudierten Spanplatten ergab gefährliche abstehende Spitzen von Spänen an Bruchkanten, weil eine stets perfekte Ausrichtung kaum erreichbar ist. Feines Lamellieren ausreichend dichter Kernmaterialien erwies sich dagegen als zu aufwändig.So gave z. B. Trials with end grain cores and parcels vertically arranged veneer strips sharp protrusions at the breaklines due to unavoidably divergent growth direction These natural materials, including the electrostatically supported Arrangement of chips resulted in extruded chipboard dangerous protruding tips of chips at break edges, because an always perfect alignment is hardly achievable. fine Laminating sufficiently dense core materials proved against it as too expensive.

Geeignet erscheint dagegen dazu die Verwendung von zwischen Deckschichten laminierter Röhrchenstrukturen, wie bereits 1945 unter US 2.477.852 von Bacon vorgeschlagen. Natürliche Röhrenkerne, wie etwa unter DE 4238562 und DE 102 17 815 beschrieben, zeigten sich jedoch wiederum wegen der Toleranzen im Halmwuchs als dafür ungeeignet, sie stellen schon ein Problem bei der Verarbeitung zu Kernen dar.On the other hand, the use of tube structures laminated between cover layers appears suitable, as was the case in 1945 US 2,477,852 proposed by Bacon. Natural tubular cores, such as under DE 4238562 and DE 102 17 815 However, again, because of the tolerances in the stalk growth, they proved to be unsuitable for this, they are already a problem in processing into cores.

Einzig mit Verwendung hochgenau extrudierter Röhrchen ist es möglich, entsprechende Strukturen ohne die Problematik größerer und in der Verarbeitung problematischer Zwischenräume (wie etwa bei DE 4429779 ) zwischen den Röhrchen herzustellen (siehe auch DE 43 14 861.1 ). Wie groß der Aufwand hierfür schon in der Produktion geeigneter Röhrchen ist, ist aus G 9103010.2 (Seite 3 ff.) zu ersehen, hinzu tritt die Problematik des Bündels und Abrichten des Materials (vergl. DE 103 22 420 des Anmelders, oder G 91 03 009.9 und US 5.032.208 ) und die der Assemblage (vergl. DE 43 14 861 und DE 42 08 812 / EP 0 697 955 , aber auch DE 195 28 251 ), die letztlich bis auf die Erstgenannte voraussetzen, dass die Röhrchen längs aneinander laminiert werden, was die gewünschte einfache Zurichtung wiederum ausschließt.Only with the use of highly accurate extruded tubes, it is possible to construct corresponding structures without the problem of larger and problematic gaps in the processing (such as DE 4429779 ) between the tubes (see also DE 43 14 861.1 ). How big the effort for this is already in the production of suitable tubes, can be seen from G 9103010.2 (page 3 ff.), Added to the problem of the bundle and dressing of the material (see. DE 103 22 420 the applicant, or G 91 03 009.9 and US 5,032,208 ) and the assemblage (comp. DE 43 14 861 and DE 42 08 812 / EP 0 697 955 , but also DE 195 28 251 ), which ultimately require, except for the former, that the tubes are laminated together longitudinally, which in turn excludes the desired simple dressing.

Daher sind derartige Strukturen als Kerne für Sandwichplatten allenfalls für Groß-Ausführungen, etwa nach DE 44 39 159 und EP 0 897 331 einsetzbar, sie sind ansonsten – vor allem in gekreuzter Ausführung nach DE 39 19 557 – als Plattenmaterial unbezahlbar und kommen nur für spezielle Zwecke, z. B. als Strömungsgleichrichter oder Frequenz-definierte Schallabsorber (wie DE 38 13 2378 ) zur Anwendung.Therefore, such structures as cores for sandwich panels at most for large-scale versions, as for example DE 44 39 159 and EP 0 897 331 can be used, they are otherwise - especially in a crossed execution DE 39 19 557 - As a plate material priceless and come only for special purposes, eg. B. as a flow straightener or frequency-defined sound absorbers (such DE 38 13 2378 ) for use.

Es war daher bislang nicht möglich, leicht zurichtbare Sandwichplatten kostengünstig so herzustellen, dass keine unsauberen und/oder verletzungsträchtigen Überstände an den Bruchkanten verblieben.It was therefore previously not possible, easily calibrated sandwich panels inexpensive to manufacture so that no messy and / or injury supernatant to the Fracture edges remained.

Als vorteilhaft, insbesondere hinsichtlich ihres Verhältnisses von Steife zu Gewicht, erwiesen sich andererseits Sandwichplatten mit wabenförmigen Kernen aus Papier, Nomex oder dünnem Aluminium, deren Flächen senkrecht auf den Deckschichten angeordnet sind. Sie sind eigentlich eine Weiterentwicklung der im traditionellen Schreinerhandwerk für leichte Türen üblichen Reckplatten [1] und werden z. B. in US 2.477.852 (5 und 6), US 2.908.037 (16) und US 5.116.688 noch so dargestellt.On the other hand, sandwich panels with honeycomb cores made of paper, Nomex or thin aluminum, the surfaces of which are arranged perpendicular to the cover layers, have proved to be advantageous, in particular with regard to their stiffness to weight ratio. They are actually a further development of the traditional joiner's trade for lightweight doors usual stretch plates and z. In US 2,477,852 ( 5 and 6 ) US 2,908,037 ( 16 ) and US 5,116,688 still shown.

Hierbei ergeben sich jedoch einerseits Probleme der Verklebung und insbesondere der Alterung bei schwingender Belastung aufgrund der geringen Kontaktflächen zwischen Kern und Deckschichten. Dagegen wurden verschiedenartige Lösungen der Beleimung und Verpressung der Schnittkanten der Kerne mit den Deckschichten (z. B. DE 03 13 055 von Homag), auch unterstützt durch haftkräftige Zwischenlagen (z. B. US 5.518.796 , JP 63-329372 oder DE 10 2004 032 833 ) vorgeschlagen, die die Elemente jedoch teurer und schwerer machen.On the one hand, however, problems of bonding and, in particular, aging under oscillating stress arise due to the small contact surfaces between core and cover layers. In contrast, various solutions of gluing and compression of the cut edges of the cores with the outer layers (eg. DE 03 13 055 from Homag), also supported by adhesive liners (eg US 5,518,796 . JP 63-329372 or DE 10 2004 032 833 ), which make the elements more expensive and heavier.

Bei Papier- und Nomex-Waben ist dagegen dem Problem durch Quellen oder Aufbürsten der Wabenkern-Grenzschicht zu begegnen (vergl. NL 9101860 von Honicel), obwohl die damit verbundene Schwächung der Grenzschicht als Rissauslöser in der Kernstruktur wirken kann.In the case of paper and Nomex honeycombs, however, the problem of swelling or brushing of the honeycomb core boundary layer has to be counteracted (cf. NL 9101860 by Honicel), although the associated weakening of the boundary layer can act as a crack trigger in the core structure.

Andererseits sind all diese Strukturen nicht lamelliert und daher sind daraus geformte Sandwichs nicht einfach mit der Klinge (s. o.) zurichtbar, sondern müssen jeweils ganz durchschnitten werden.on the other hand All these structures are not laminated and therefore are from it shaped sandwiches not easy to align with the blade (see above), but each must be cut completely.

Weiter ist es ein Problem bei der Herstellung von Sandwichstrukturen für dreidimensional gekrümmte Schalen, wie Bootsrümpfe und allseits gerundeten Tanks, entsprechende Kerne aus inkompressiblen Plattenmaterialien flächig vorzufabrizieren und einzusetzen. Will man nicht auf die aufwendige Methode einzeln passend "geshapter" Kernstücke zurückgreifen, wie u. a. in DE 3540352 von MBB vorgeschlagen, werden Kernmaterialien wie Balsa-Hirnholz (nach US 4.351.680 ) oder Hartschäume in kleinen Quadern ausgeführt und auf textile Deckschichten aufgebracht, die dem jeweiligen äußeren Krümmungsradius angeformt sind. Die sich dadurch ergebenden Spalte zwischen den Quadern auf der Außenseite sind dann zu verspachteln, sowie die äußere Oberfläche in Form zu schleifen, bevor eine äußere Deckschicht flächendeckend aufgebracht werden kann.Furthermore, it is a problem in the manufacture of sandwich structures for three-dimensionally curved shells, such as boat hulls and well-rounded tanks, to pre-fabricate corresponding cores of incompressible sheet materials area and use. If you do not want to resort to the elaborate method individually fitting "geshapter" core pieces, such as in DE 3540352 from MBB beaten, core materials such as balsa end grain (after US 4,351,680 ) or rigid foams are executed in small cuboids and applied to textile cover layers, which are formed to the respective outer radius of curvature. The resulting gaps between the cuboids on the outside are then to be leveled, as well as to grind the outer surface in shape before an outer cover layer can be applied area-wide.

Honeycomb-Wabenkerne, die üblicherweise aus gefalteten und sektionsweise verklebten Materialstreifen bestehen, lassen sich dagegen aus geometrischen Gründen nur bedingt dreidimensional anformen: so werden aus gerade herzustellenden Zylinderwänden zwangsläufig Hyperboloide. Die sich ergebenden Tragstrukturen für komplex geformte Deckschichten sind bei handwerklicher Verarbeitung kaum vorhersehbar und nur aufwendig voraus zu berechnen. Die unterschiedlichen Zug- und Druckverhältnisse und daraus resultierenden Scherkräfte bei dynamischer Belastung an den schmalen Verbindungszonen gewaltsam angeformter Waben sind jedoch wegen der Delaminationsgefahr kritisch.Honeycomb honeycomb cores, usually made of folded and sectioned glued Material strips can be, however, can be geometric Forms only partially conditionally three-dimensional: so be From straight to be produced cylinder walls inevitably Hyperboloids. The resulting support structures for complex Shaped cover layers are barely crafted predictable and only expensive to calculate in advance. The different ones Tensile and pressure conditions and resulting shear forces forcible under dynamic load at the narrow connection zones However, molded honeycombs are critical because of the danger of delamination.

Zwar eröffnet eine geometrische Form der Zellen mit negativem Poisson-Verhältnis, wie unter WO 91/01186 beschrieben, die Möglichkeit, Sandwichs aus gefalteten Zellstrukturen mit gewissen Krümmungsradien auszuführen.Although opened a geometric shape of the cells with negative Poisson ratio, as under WO 91/01186 described the possibility to perform sandwiches of folded cell structures with certain radii of curvature.

Dies gilt jedoch nur für zweidimensional gekrümmte Flächen, sofern eine dritte Dimension nicht durch Hinzufügen ergänzender Flächenelemete realisiert wird, nur ermöglichst dies keine kontinuierliche Krümmung in der dritten Dimension.This however, it only applies to two-dimensionally curved ones Areas provided a third dimension not by adding complementary Flächenelemete is realized, only this does not allow continuous curvature in the third dimension.

Zudem ist die Herstellung der Wabenkerne nach WO 91/01186 selbst und eine derartige Zusammensetzung nochmals wesentlich aufwändiger – was erklären kann, warum dieser seit 1989 bekannte Lösungsansatz nicht verbreitet ist.In addition, the production of honeycomb cores is after WO 91/01186 itself and such a composition again significantly more complex - which can explain why this since 1989 known approach is not widespread.

Im Yacht- und Bootsbau besteht ferner die Anforderung an Sandwich-Kernstrukturen, dass diese eine geschlossene Zellstruktur aufweisen, damit sie sich bei Lecks durch Beschädigung der Deckschichten nicht mit Wasser vollsaugen. Aus diesem Grunde werden hier neben Wabenkernen aus hydrophoben Materialien teure geschlossenporige Schäume (AIREX®, Dyvincell® oder Rohacell®) eingesetzt.In yacht and boat building, there is also a requirement for sandwich core structures that they have a closed cell structure so that they do not become saturated with water due to damage to the outer layers in the event of leaks. For this reason, expensive closed-foams are used here next honeycomb cores made of hydrophobic materials (AIREX ®, ® or Dyvincell rohacell ®).

Ein weiteres Problem von Sandwichplatten und -Schalen ist die Abdeckung von Schnitt- und Bruchkanten, die bei Vollmaterial durch einfaches Aufkleben von Kantenprofilen (sog. Anleimer) erfolgen kann.One Another problem of sandwich panels and shells is the cover of cut and broken edges, which in case of solid material by simply sticking on Edge profiles (so-called. Binder) can be done.

Sandwichstrukturen enthalten jedoch überwiegend Kerne aus schwer in Querrichtung verklebbarem Material, wie Hartschäume oder insbesondere dünne Waben.sandwich structures However, they contain mostly heavy cores in the transverse direction bondable material, such as rigid foams or especially thin Honeycomb.

Hier müsste entweder eine ganze Randzone mit massivem Material gefüllt werden, was nur bei einer dreidimensional gefalteten Kernwabenstruktur (wie bei DE 10 2004 013 144 , -145 und -146 ) sinnvoll erscheint, die sich naturgemäß auch nicht einfach w. o. zurichten lassen.Here, either a whole edge zone would have to be filled with solid material, which is only possible with a three-dimensionally folded core honeycomb structure (as in the case of DE 10 2004 013 144 . -145 and -146 ) makes sense, which, of course, not easy to set where.

Ansonsten wird das Kernmaterial meist ausgefräst und das Kantenprofil (als sog. Einleimer) mit seinen schmalen Stirnseiten oder einem entsprechend ausgefrästen Einsatzbereich zwischen die Deckschichten geklebt [2], was handwerklich schwierig zu bewerkstelligen und in der industriellen Fertigung aufwendig ist. Zudem sind Korrekturen durch Abziehen des Kantenprofils (wie bei Vollmaterial) unmöglich, ohne die Kante und/oder den Rand der Deckschichten zu beschädigen.Otherwise the core material is usually milled out and the edge profile (as so-called. Einleimer) with its narrow end faces or one appropriately milled area of application between the cover layers glued [2], which is technically difficult to accomplish and in the industrial production is complicated. There are also corrections by removing the edge profile (as with solid material) impossible without damaging the edge and / or the edge of the cover layers.

Eine ähnliche Problematik betrifft die Montage solcher Sandwichplatten aneinander, sei es in der Zusammensetzung zu durchgehenden Flächen, oder im Winkel zueinander, wie bei Gehäusezargen, Treppen, Kisten und dergleichen. Die Verbindung muss bisher entweder mit zusätzlichen Leisten, bzw. T- oder U-förmigen Trägern oder Ständerschienen erfolgen, auf denen die Platten befestigt werden müssen, oder mit aufwändig in die Kernstrukturen eingesetzten Verstärkungen (vergl. DE 10 2004 013 147 ) oder großflächig eingesetzten Verbindungselementen (z. B. von Titus, Lama und Hutwil) und verschraubten Einsätzen wie von Häfele, oder Zimmer und Homag, ausgeführt werden [3].A similar problem relates to the mounting of such sandwich panels together, whether in the composition to continuous surfaces, or at an angle to each other, as in Gehäuszargen, stairs, boxes and the like. The connection must hitherto be either with additional strips, or T- or U-shaped beams or stand rails on which the plates must be attached, or with elaborate inserted into the core structures reinforcements (see FIG. DE 10 2004 013 147 ) or large-scale fasteners used (eg by Titus, Lama and Hutwil) and bolted inserts as Häfele, or Zimmer and Homag be executed.

Bei Sandwichelementen mit plastischen oder elastischen Deckschichten ist auch eine Eckenbildung durch Winkelformung wie unter WO94/10406 mit oder ohne Ausfräsung einer V-förmigen Nut bekannt. Jedoch ist ersteres nur bei plastischen Schaum-Kernlagen machbar, die schon wegen der eingeschränkten Distanzhaltung zwischen den Deckschichten und durch die Gefahr der Delamination der Kernschicht auf der Lastseite (wenn das Kernmaterial im Übergangsbereich zur Deckschicht nicht ausreichend stauchfest ist) und durch die, wenn plastisch oder elastisch, dann auch weniger zugfesten Deckschichten in Steife und Belastbarkeit eingeschränkt sind.In sandwich elements with plastic or elastic cover layers is also a corner formation by angle forming as under WO94 / 10406 with or without cutout of a V-shaped groove known. However, the former is feasible only in plastic foam core layers, which are already because of the limited distance between the cover layers and the risk of delamination of the core layer on the load side (if the core material in the transition region to the cover layer is not sufficiently compressible) and by the, if plastic or elastic, then less tensile cover layers are limited in stiffness and resilience.

Oder es sind nach US 6.372.322 Honeycombs aus duktilen Materialien einzusetzen, die mit geringem Innenradius zusammengestaucht werden können, oder nach US 4.548.665 vorgestaucht, bzw. nach US 3.933.020 thermisch angeformt wurden.Or it is after US 6,372,322 Honeycombs made of ductile materials that can be compressed with low internal radius, or after US 4,548,665 pre-compressed, or after US 3,933,020 thermally formed.

Bei der Lösung mit Ausfräsung, wie sie bei Holzwerkstoff-Platten mit Flexibler Deckschicht zur Herstellung von Boxen üblich, und die auch bei steifen Schaumkernen machbar wäre, bleibt dagegen die Verbindung zwischen den Schnittflächen ein Bereich, der nach zusätzlichen verstärkungen verlangt, die für Honeycomb-Ausführungen nur schwer – z. B. mit zusätzlichen Vollmaterial-Einsätzen – machbar sind.In the solution with cutout, as used in wood-based panels with flexible cover layer for Manufacture of boxes usual, and which would be feasible even with rigid foam cores, on the other hand, the connection between the cut surfaces remains an area that calls for additional reinforcements, which is difficult for honeycomb designs -. B. with additional solid material inserts - are feasible.

Ansonsten sind bisher nur ebenso aufwändige, wie unlösare Verbindungen bekannt, wie die in DE 38 08750 für lineare und EP 0335 150 und DE 43 33 449 für Eckverbindungen beschriebenen Ausführungen, oder die Benutzung außen überstehender Profile, in die die Sandwich-Platten eingesteckt und meist eingeklebt werden.Otherwise, so far only as complex as insoluble compounds are known as in DE 38 08750 for linear and EP 0335 150 and DE 43 33 449 For embodiments described for corner joints, or the use of outside projecting profiles, in which the sandwich plates are inserted and usually glued.

Gravierend ist dies insbesondere bei der Anwendung in Falttüren, für die Sandwichplatten ihres geringen Gewichts wegen an sich besonders geeignet sind, sofern nicht – bei ganz leichten, dann aber kaum schälldämmenden Ausführungen – flexible Deckschichten auch in der Funktion als Scharniere verwendet werden können, wie in DE 102 46 413 beschrieben.This is particularly severe when used in folding doors, for the sandwich panels of their low weight because of themselves are particularly suitable, unless - in very light, but then hardly schälldämmenden versions - flexible cover layers can also be used in the function as hinges, as in DE 102 46 413 described.

Ein weiteres Problem bei der Gestaltung leichter Tragstrukturen ist die meist schlechte Reflex- und Durchgangs-Schalldämpfung, weil die Kriterien hohe Tragfähigkeit (d. h. Steife) und geringes Gewicht dem entgegen stehen.One Another problem in the design of lightweight support structures is the most bad reflex and passage noise attenuation, because the criteria are high bearing capacity (ie stiffness) and low weight counter that.

Ist dem nur durch Einsatz zusätzlicher Dämpfungsmaterialien zu begegnen, verschlechtert sich dieses Verhältnis und es entstehen zusätzliche Kosten.is this only by using additional damping materials to encounter this relationship and deteriorates There are additional costs.

Wünschenswert ist daher eine Struktur, die sowohl tragfähig, leicht und in hohem Maße Schalldämpfend ist.Desirable is therefore a structure that is both sustainable, lightweight and is highly soundproofing.

Es ist daher Aufgabe vorliegender Erfindung, eine Struktur zu schaffen, die

  • 1. nach Aufbringen von Deckschichten steif und hochbelastbar wird,
  • 2. dabei aber je nach Anwendung entweder bis dahin dreidimensional anformbar, oder in sich flächig-steif und daher besonders tragfähig ist,
  • 3. deren Kontaktflächen zu den Deckschichten ausreichend groß sind, um dauerhafte Verklebungen zu ermöglichen,
  • 4. deren Kernelemente so segmentiert sind, dass damit hergestellte Sandwichplatten mit der Klinge zugerichtet werden können,
  • 5. deren Stirnflächen (d. h. Schnitt- oder Bruchkanten) so gestaltet sind, dass Kantenprofile und Plattenverbinder mit entsprechend ausgeformtem Profil darin formschlüssig ein- und ausrastbar sind,
  • 6. die aufgrund ihrer Struktur und ihres Aufbaus schallschluckend ist,
  • 7. aus jeweils geschlossenen oder flächig entleerbaren Zellelementen besteht und
  • 8. die besonders kostengünstig herstellbar ist.
It is therefore an object of the present invention to provide a structure which
  • 1. becomes stiff and highly resilient after the application of topcoats,
  • 2. but depending on the application either until then three-dimensional formable, or in itself flat-stiff and therefore particularly sustainable,
  • 3. their contact surfaces with the cover layers are sufficiently large to allow permanent bonds,
  • 4. whose core elements are segmented so that sandwich panels produced therewith can be trimmed with the blade,
  • 5. whose end faces (ie cut edges or breaklines) are designed such that edge profiles and plate connectors with a correspondingly shaped profile can be engaged and disengaged in a form-fitting manner,
  • 6. which is sound absorbent due to its structure and structure,
  • 7. consists of each closed or surface emptied cell elements and
  • 8. which is particularly inexpensive to produce.

Diese Anforderungen werden erfindungsgemäß dadurch erfüllt, dass (vorzugsweise steife) Folien mit daraus in einem Raster ausgeformten und aufeinander laminierten Kegel- oder Pyramidenstümpfartigen Formen als Kernmaterial eingesetzt werden.These Requirements are met according to the invention by that (preferably rigid) foils molded with it in a grid and stacked cone or pyramidal bob-like ones Shapes are used as core material.

Daraus ergeben sich steife Kerne für ebene Flächen, wenn die Deckflächen der Stümpfe zweier Formfolien aufeinander verklebt oder – z. B. durch Reibschweißen – verbunden werden, insbesondere sobald Deckflächen auf die Sockel (und deren Übergänge) der Ausformungen laminiert sind.from that stiff cores result for even surfaces, though the top surfaces of the stumps of two mold films glued to each other or - z. B. by friction welding - connected in particular, once deck surfaces on the pedestal (and their transitions) of the formations laminated are.

Diese Strukturen ermöglichen eine beabsichtigte Zurichtung mit dem Klingenmesser o. Ä. (wie oben beschrieben), indem zunächst eine Deckschicht entlang dem Raster der Sockel der Ausformungren durchschnitten und die Gegenseite dann über eine Abricht-Kante gebrochen wird.These Structures enable intended dressing with the blade knife o. Ä. (as described above) by first a cover layer along the grid of the bases of the molding grooves cut through and the other side then over a dressing edge is broken.

Ferner ist es möglich, in die Stirnflächen (= Schnitt- oder Bruchflächen von mit solchen Kernen ausgeführten Platten oder Schalen) Anker einzuführen, mit denen solche Kerne (und mit ihnen entsprechende Platten) mit großer Haltekraft entweder stumpf oder über entsprechende Zwischenprofile winkelig zuenander verbunden werden können, ohne hierzu auf Ständer oder Hilfsrahmen montiert werden zu müssen.Further is it possible to insert into the end faces (= cut or fracture surfaces of such cores Plates or trays) anchor to introduce such Cores (and with them corresponding plates) with large Holding force either dull or angular over corresponding intermediate profiles can be connected to each other, without standing on stand or subframe to be mounted.

In gleicher Weise ist es auch möglich, Stellfüsse oder Aufsätze ohne weitere Gestellvorrichungen zu montieren. Da die Anker durch mehrere Kernsegmente oder auch durch mehrere Platten hindurch geführt werden konnen, ist so hohe Stabilität und Ausbruch-Sicherheit gewährleistet, zudem sind auch große, verspannte Flächen realisierbar.In in the same way it is also possible to adjust feet or attach essays without further Gestellvorrichungen. Because the anchors pass through several core segments or through several Plates can be passed through, is so high stability and breakout security, and there are also large, Tense surfaces can be realized.

Andererseits ergeben sich zur Verarbeitung hochflexible, dennoch aber flächig inkompressible und daher dauerhaft steife Kernstrukturen, wenn die Sockel der Ausformungen in den Folien aufeinander gefügt sind und die die Deckflächen ihrer Stümpfe beidseitig unter entsprechender Anformung der Kernstruktur auf die gekrümmten Deckschichten von Schalen laminiert werden. Dies ist insbesondere für die Herstellung dreidimensional geformter Schalen vorteilhaft, wenn die Kerne auf die Innenseiten der Außenschalen von in Negativformen vorbereiteten Faser-Kunststoff-Lagen eingebracht und auf ihrer Rückseite mit dem Material der Innenschale überlaminiert werden. Auch die Verarbeitung auf Positivformen, wie Mallengerüsten, ist aufgrund der gut strakenden Eigenschaften dieser Kernstruktur vorteilhaft, insbesondere in Verbindung mit darauf aufgebrachten GFK- oder CFK-Prepregs.On the other hand, highly flexible but nevertheless incompressible and therefore permanently stiff core structures result when the bases of the formations in the foils are joined together and the top surfaces of their stumps are laminated on both sides with appropriate shaping of the core structure onto the curved cover layers of shells. This is particularly advantageous for the production of three-dimensionally shaped shells, when the cores are introduced onto the insides of the outer shells of fiber-plastic layers prepared in negative molds and overlaminated on their rear side with the material of the inner shell. The processing on positive molds, such as mills scaffolds, is advantageous due to the good-straining properties of this core structure, especially in connection with aufgewn on it fiberglass or CFRP prepregs.

Zwar sind Strukturen mit Kegel- oder Pyramiden-ähnlichen Ausformungen (oder Tetraeder wie in US 5.266.379 ) als Trägerstruktur (z. B. als Eierkartons) und auch als Versteifungen für Sandwichstrukturen bekannt (siehe US 3.525.663 , US 3.527.664 und US 3.938.963 von J. R. Hale, GB 0128675.6 oder WO 03/047848 , davor u. a. in Bodenblechen bei Mitsubishi Aircraft), jedoch nicht mit Anordnungen der ausgeformten Elemente, die eine Segmentierung oder dreidimensionale Formbarkeit der Struktur erlauben, sondern als Mittellage zwischen zwei Deckschichten.Although structures with conical or pyramid-like formations (or tetrahedra as in US 5,266,379 ) as a support structure (eg as egg cartons) and also as stiffeners for sandwich structures (see US 3,525,663 . US 3,527,664 and US 3,938,963 by JR Hale, GB 0128675.6 or WO 03/047848 , before that in floor plates in Mitsubishi Aircraft), but not with arrangements of the shaped elements which allow a segmentation or three-dimensional formability of the structure, but as a middle layer between two cover layers.

Dies jedoch beschränkt die Steife und Tragfähigkeit derartiger Strukturen, weil diese geometrisch vom Abstand der Deckschichten zueinander bestimmt ist, darf er nicht klein sein. Das erfordert andererseits aber hohe Duktilität des Kernmaterials, die ein gegensätzlicher Parameter der Tragfähigkeit der Struktur ist.This however, it limits rigidity and carrying capacity Such structures, because these geometrically from the distance of the outer layers intended for each other, he must not be small. That requires on the other hand, however, high ductility of the core material, the one opposite parameter of the load capacity of the structure is.

Zudem ergibt sich keine Möglichkeit der einfachen Zurichtung wie eingangs beschrieben, wenn die ausgeformten Elemente nicht einzeln aufeinander stehend angeordnet sind.moreover there is no possibility of simple dressing as described above, when the molded elements not individually are arranged one above the other.

Ähnliches gilt für andere Arten von Honeycombs wie unter BE 2005/000168 und WO 2006/ 053407 beschrieben, die auf den ersten Blick zellular erscheinen, aber in mindestens einer Richtung zusammenhängend sind und auch sonst alle oben beschriebenen Nachteile der Honeycombs aufweisen.The same applies to other types of honeycombs as under BE 2005/000168 and WO 2006/053407 described, which appear to be cellular at first glance, but in at least one direction are contiguous and otherwise have all the above-described disadvantages of honeycombs.

Eine gewünschte zellulare Struktur von Kernelementen ist dagegen aus US 4.582.244 (5b) von Rockwell Intl. bekannt, ihre Herstellung ist dort als "Bilderrahmen-Methode" gekennzeichnet. Dabei werden einzeln an diffusionsgeschweißten Nähten gefügte Bleche zwischen Deckschichten durch sogenannte "Akkordeon-Expansion" (nach L. Israeli, US 4.361.262 ) mit Hilfe von thermischer Behandlung in eine dreidimensionale Form expandiert.By contrast, a desired cellular structure of core elements is lacking US 4,582,244 ( 5b ) by Rockwell Intl. Her production is known there as a "picture frame method". In this process, metal sheets joined to diffusion-welded seams are spread between cover layers by so-called "accordion expansion" (according to L. Israeli, US 4,361,262 ) is expanded into a three-dimensional shape by means of thermal treatment.

Derartige Formen wären zwar für die eingangs beschriebene Methode der Zurichtung geeignet, das Herstellverfahren ist jedoch extrem aufwändig und für die Verarbeitung dünner Folien nicht anwendbar. Zudem müssen die Kegel hier bei der Herstellung zwischen den Deckflächen fixiert sein, eine dreidimensional flexible Kernstruktur mit nach außen gestellten Kegelabschnitten ist so nicht herstellbar.such Forms would be for the initially described Method of dressing suitable, but the manufacturing process is extremely elaborate and thinner for processing Slides not applicable. In addition, the cones must be here the production between the top surfaces be fixed a three-dimensional flexible core structure with outward facing Cone sections can not be produced this way.

Ein anderer Ansatz mit tiefgezogenen Wabenkernen ist dagegen in DE 40 17 852 von MBB vorgegeben und für den Fall duktilen oder thermoplastisch verformbaren Kernmaterials als flächig (d. h. zweidimensional) verformbar gekennzeichnet. Aber auch hier wurden die Vorteile einer mehrfach aufeinander laminierten Kernstruktur nicht wahrgenommen, die Kernelemente bestehen wiederum aus durchgehenden Waben, die zur Anformung deformiert werden müssen und auch dieses Material ist deshalb nicht mit der intendierten Methode des Klingenschnittes und Brechens zurichtbar oder als flexible Kernschicht ausführbar.Another approach with deep-drawn honeycomb cores is in contrast DE 40 17 852 specified by MBB and in the case of ductile or thermoplastically deformable core material as a flat (ie two-dimensional) deformable marked. But here, too, the advantages of a multi-layered laminated core structure were not perceived, the core elements in turn consist of continuous honeycomb that must be deformed for molding and this material is therefore not aligned with the intended method of blade cutting and breaking or executable as a flexible core layer.

Zur Schallabsorption ist es bei der erfindungsgemäßen Kernstruktur möglich, nur eine geschlossene Deckschicht aufzubringen und sie auf der anderen Seite, z. B. einer störenden Schallquelle gegenüber, punktuell zu durchbrechen, um mit dem dahinter liegenden Zellvolumen einen Helmholtz-Resonator zu realisieren, mit dem ein störender Frequenzbereich gedämpft werden kann. Alternativ kann eine offene Struktur auch nur mit einem Gitter abgeschlossen und mit Dämmstoff belegt sein. Aufgrund der gerasterten dreidimensionalen Struktur erfolgt hierbei eine starke Streuung und damit Relektionsdämpfung ankommender Schallwellen, die durch die Dämmschicht weiter absorbiert werden.to Sound absorption is in the inventive Core structure possible, only a closed cover layer to apply and on the other side, z. B. a disturbing Sound source opposite, puncture break, with the underlying cell volume to a Helmholtz resonator realize, damped with a disturbing frequency range can be. Alternatively, an open structure can only be with one Grid finished and covered with insulation. by virtue of the rasterized three-dimensional structure takes place in this case strong dispersion and thus Relektionsdämpfung incoming Sound waves that continue to absorb through the insulation layer become.

Andererseits weist die Struktur aufeinander laminierter Pyramiden oder Kegel etc. auch bei Anwendung harter Folien eine geometrisch bedingt hohe Innendämpfung auf. Sind Tragfähigkeit und Steife weniger kritisch, können durch Einsatz zäher Materialien, wie PET- oder ABS-Folien hier noch höhere Schalldämpfungswerte erzielt werden.on the other hand has the structure of pyramids or cones laminated on top of each other etc. even when using hard films a geometrically high Interior damping on. Are carrying capacity and stiffness less critical, can be achieved by using tough materials, such as PET or ABS films here even higher sound attenuation values be achieved.

Weiter ist es möglich, die wie oben beschrieben zweilagig aufeinander laminierte Formfolien nochmals in mehreren Lagen miteinander zu verarbeiten, um Wabenstrukturen großer Dicke zu erzielen. Dies kann sowohl mit wie auch ohne zwischengelagerte Deckschichten erfolgen. Hierdurch ergibt sich zwangsläufig auch der Vorteil weiter erhöhter thermischer Isolierfähigkeit. Dabei sind insbesondere Herstellverfahren vorteilhaft, bei denen die mehrere Folien über Walzen strukturiert und sogleich zwischen den Walzen gefügt (z. B. an Basis oder Stumpf verschmolzen) werden.Further It is possible to double-layer each other as described above laminated foils again in several layers together process to achieve honeycomb structures of large thickness. This can be done with as well as without intermediate layers respectively. This inevitably results in the advantage further increased thermal insulation capability. In particular, manufacturing processes are advantageous in which the several films structured on rollers and immediately joined between the rollers (eg fused to base or stump) become.

Steife Tiefziehfolien können sowohl aus Metallen, wie auch aus Kunststoffen bestehen, bevorzugt sind hier Aluminium und Edelstahlfolien, sowie ABS, PET und Polystyrol, wobei außer ABS und PET alle so spröde ausgeführt werden können, so dass sie, zusammen mit einer geeigneten Deckschicht, das für einfach zurichtbare Sandwichplatten erforderliche, spezifische Bruchverhalten aufweisen.stiffness Thermoforming foils can be made of metals, as well as of Consist of plastics, aluminum and stainless steel foils are preferred here, as well as ABS, PET and polystyrene, all except ABS and PET so brittle can be done so that, together with a suitable topcoat, that for easy to seal sandwich panels required, specific fracture behavior exhibit.

Eine wie in WO 91/02646 dargstellte Ausführung aus mehrlagigen, mikrofeinen Folien mit verbindenden Matrizes wäre dafür wüschenswert, erscheint derzeit aber nicht herstellbar.A like in WO 91/02646 dargstellte execution of multilayer, microfine films with connecting matrices would be desirable, but does not currently appear to be produced.

Die erfindungsgemäße Kernstruktur wird nachfolgend anhand der Zeichnungen 1 bis 5 näher erläutert:The core structure according to the invention will be described below with reference to the drawings 1 to 5 explained in more detail:

1 zeigt eine Tiefziehfolie 1 mit daraus tiefgezogenen Pyramidenstümpfen 2, deren Abschnittflächen 3 und deren gerundete Sockel 4. 1 shows a thermoforming sheet 1 with deep-drawn pyramid stumps 2 , their sectional areas 3 and its rounded pedestal 4 ,

2 zeigt, wie zwei derartig tiefgezogene Folien 5 und 6, hier mit Ausformungen in der Art von Exponentialtrichtern 7, mit den Abschnittsflächen 8 (bezogen auf offene Trichter, wäre dies jeweils der Hornhals) aufeinander laminiert, eine Kernstruktur ergeben. 2 shows how two such thermoformed films 5 and 6 , here with exponential funnel formations 7 , with the section areas 8th (relative to open funnels, this would be the horn neck) laminated together, yielding a core structure.

3 zeigt, wie die in 2 dargestellten, mit dem Abschnittsflächen 8 aufeinander laminierten Trichter 7 mit ihren Basen 9 auf die (hier transparenten) Deckschichten 10 und 11 laminiert, eine Platte bilden. 3 shows how the in 2 shown, with the section areas 8th stacked funnels 7 with their bases 9 on the (here transparent) outer layers 10 and 11 laminated, forming a plate.

4 zeigt, wie zwei derartig tiefgezogene Folien 12 und 13 auch an den Basen 14 und 15 (hier der Mund von Exponentialtrichtern) der Ausformungen miteinander und mit Deckschichten 16 und 17 über ihre Abschnittsflächen 18 verbunden sein können. 4 shows how two such thermoformed films 12 and 13 also at the bases 14 and 15 (here the mouth of exponential funnels) of the formations with each other and with cover layers 16 and 17 over their section areas 18 can be connected.

5 stellt dar, wie derartig gemäß 4 aus den Folien 19 und 20 hergestellte Kernstrukturen vor Aufbringen von Deckschichten dreidimensional verformt werden können – z. B. um sie in eine Negativform einzubringen. 5 illustrates how such according to 4 from the slides 19 and 20 prepared core structures can be deformed three-dimensionally before applying cover layers - z. B. to introduce them into a negative mold.

6 zeigt, wie ein Kantenprofil 22 mit elastischen Rastelementen 23, die z. B. aus mittelhartem Schaumstoff bestehen, gestaltet sein kann, bei dem die Rastelemente zwischen Reihen der Elemente der Kernstruktur, deren Abstand dem Querschnitt des Rastelement-Sockels 24 entspricht, eingedrückt werden können. 6 shows how an edge profile 22 with elastic locking elements 23 that z. B. made of medium-hard foam, may be designed, in which the locking elements between rows of elements of the core structure whose distance from the cross section of the locking element socket 24 corresponds, can be pressed.

7 stellt dar, wie Verbindungselemente 24 in Form von mit Rastelementen 25 oder 33 versehenen Stäben stirnseitig in Platten mit der erfindungsgemäßen Kernstruktur 27 eingeschoben und eingerastet werden können. 7 represents how fasteners 24 in the form of with locking elements 25 or 33 provided rods frontally into plates with the core structure according to the invention 27 can be inserted and locked.

8 zeigt einen derartigen Stab mit elliptischen Querschnitt 26 und elastischen Rastelementen 25, der in die Aussparung zwischen zwei Reihen der Kernelemente eingedrückt werden kann. 8th shows such a rod with elliptical cross-section 26 and elastic locking elements 25 , which can be pressed into the recess between two rows of core elements.

9 zeigt einen ebenfalls elliptischen Stab 28 mit einer Bohrung 32, durch die eine Achse 29 geführt ist. An ihr sind die Rastelemente 33 durch die Rändelschraube 30 um einen 90-Grad-Winkel 31 drehbar befestigt, um so formschlüssig zwischen jeweils 2 Querreihen der Kernelemente 27 eingerastet zu werden. 9 shows a likewise elliptical bar 28 with a hole 32 through which an axis 29 is guided. At her are the locking elements 33 through the thumbscrew 30 at a 90-degree angle 31 rotatably mounted so as to form-fit between each 2 transverse rows of the core elements 27 to be engaged.

Dass derartige Verbindungen auch mit Spreiz- oder Kippdübeln hergestellt und auch für das Aneinandersetzen von Platten mit entsprechenden Kernelementen oder für deren Eckverbindungen – z. B. über V-, U- oder Hohlprofile – ausgeführt werden können, ist dem Fachmann geläufig.That Such compounds also with spreading or tilting dowels made and also for cladding plates with corresponding core elements or for their corner joints - z. B. over V-, U- or hollow profiles - can be executed, is familiar to the expert.

Literaturliste:Bibliography:

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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (23)

Kernstruktur für den Aufbau mehrlagiger Platten oder Schalen, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen von Folien mit kegel- bis pyramidenstumpfartigen Ausformungen, an deren Stümpfen oder Basen miteinander verbunden, die Kernstruktur-Lagen bilden.Core structure for the construction of multilayer plates or shells, characterized in that a plurality of layers of films with conical to truncated pyramid-like formations, connected to the stumps or bases together, forming the core structure layers. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen in einem regelmäßigen Raster angelegt sind.Core structure according to claim 1, characterized that the formations in a regular grid are created. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen mit Tiefzieh-Verfahren hergestellt sind.Core structure according to claim 1, characterized that the formations are made by deep-drawing process. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien aus metallischen Werkstoffen bestehen.Core structure according to claim 1, characterized that the films are made of metallic materials. Kernstruktur nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien mit Pressverfahren tiefgezogen sind.Core structure according to claims 3 and 4, characterized that the films are deep-drawn by pressing. Kernstruktur nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien mit hydrostatischen Verfahren tiefgezogen sind.Core structure according to claims 3 and 4, characterized that the films are deep-drawn by hydrostatic methods. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien aus Kunststoffen bestehen.Core structure according to claim 1, characterized that the films are made of plastics. Kernstruktur nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien aus thermoplastischen Kunststoffen bestehen und thermisch, sowie durch Luftdruck verformt sind.Core structure according to claims 3 and 7, characterized that the films are made of thermoplastic materials and thermally, as well as deformed by air pressure. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Folien aus faserverstärkten Kunststoffen bestehen.Core structure according to claim 1, characterized that the films are made of fiber-reinforced plastics. Kernstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkungen aus eingearbeiteten Kurzfasern, dünnem Vlies, oder Matten bestehen.Core structure according to claim 9, characterized that the fiber reinforcements consist of incorporated short fibers, thin fleece or mats. Kernstruktur nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Faserverstärkungen aus beschichteten Gewirken bestehen.Core structure according to claim 9, characterized that the fiber reinforcements made of coated knitted fabrics consist. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen durch verkleben miteinander verbunden sind.Core structure according to claim 1, characterized that the formations are connected by gluing together. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausformungen durch Verschweißen, insbesondere durch Reibschweißen, miteinander verbunden sind.Core structure according to claim 1, characterized that the formations by welding, in particular friction welded together. Kernstruktur nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Raster in einem gängigen Verarbeitungsmaß, wie 1 cm oder 1/2'', angelegt ist.Core structure according to claim 2, characterized that this grid in a common processing measure, as 1 cm or 1/2 '', is applied. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Lagen entsprechend geformter Folien mit oder ohne dazwischen angeordneten Deckschichten zur Erzielung dicker Kerne eingesetzt sind.Core structure according to claim 1, characterized that several layers of correspondingly shaped films with or without in between arranged cover layers used to achieve thick cores are. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der mit ihr verbndenen Deckschichten nicht geschlossen sind, sondern zu akustischen Dämpfungszwecken offen oder teil-offen ausgeführt sind.Core structure according to claim 1, characterized that one or both of the layers associated with it do not are closed, but for acoustic damping purposes open or partially open. Kernstruktur nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der mit ihr verbndenen Deckschichten aus einem Gittermaterial bestehen.Core structure according to claim 16, characterized that one or both of the cover layers associated therewith consists of one Grating exist. Kernstruktur nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder beide der mit ihr verbndenen Deckschichten mit Lochungen versehen sind, die zusammen mit den Hohlräumen der Ausformungen der Folien einen Helmholtzresonator bilden.Core structure according to claims 1 and 16, characterized that one or both of the associated with it cover layers with holes are provided, which together with the cavities of the formations the slides form a Helmholtz resonator. Kernstruktur nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenräume zwischen den Ausforrmungen der Folien untereinander und/oder mit den Deckschichten die Aufnahmen von stirnseitig eingeführten Befestigungselementen ermöglichen.Core structure according to claim 1, characterized that the spaces between the Ausforrmungen of the films with each other and / or with the outer layers of the images of the front side allow imported fasteners. Kernstruktur nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass diese Befestigungsteile aus Profilstäben mit bevorzugt elliptischem Querschnitt bestehen können.Core structure according to claim 19, characterized that these fasteners from profiled bars with preferred elliptical cross-section can exist. Kernstruktur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstäbe mit elastisch verformbaren Elementen, z. B. in Form von Elliptoiden, besetzt sind, die fomschlüssig in die Zwischenräume zwischen zwei Reihen von Ausformungen einrasten.Core structure according to claim 20, characterized that the profile bars with elastically deformable elements, z. B. in the form of elliptoids, which are fomschlüssig in the spaces between two rows of formations engage. Kernstruktur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstäbe mit federnden Kippankern besetzt sind, die nach Einführung in die Zwischenräume zwischen zwei Reihen von Ausformungen hinter mindestens einer Querreihe einrasten und unter Zug verriegelbar sind.Core structure according to claim 20, characterized that the profile bars are covered with resilient tilting anchors, the after introduction into the spaces between snap two rows of formations behind at least one transverse row and Locked under train. Kernstruktur nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilstäbe mit drehbaren Segmenten besetzt sind, die nach Einführung in die Zwischenräume zwischen zwei Reihen von Ausformungen hinter mindestens einer Querreihe durch Drehung einer Mittelachse, mit der sie verbunden sind, verriegelbar sind.Core structure according to claim 20, characterized in that the profiled bars are fitted with rotatable segments which, after insertion into the spaces between two rows of formations behind at least one transverse row by rotation of a central axis with which they are connected are lockable.
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