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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines dreidimensionalen
Baukörpers,
der im Wesentlichen aus plattenförmigen
Materialzuschnitten hergestellt ist, welche Materialzuschnitte abschnittsweise
aus wenigstens einem Materialstrang zugeschnitten und anschließend in
der Form des Baukörpers
miteinander verbunden werden.
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Im
Holzbau findet die Bauform der Holzmassivbauweise verstärkt Einsatz.
Bei dieser Bauweise werden Wände
beziehungsweise Decken aus massiven Massivholz- oder Holzwerkstoff-Elementen
hergestellt. Ein Vorteil dieser Bauweise liegt u. a. darin, dass
Wände beziehungsweise
Decken im Herstellwerk als fertig abgebundenes Wand- oder Decken-Element
vorgefertigt werden können.
Die Massivholz- oder Holzwerkstoff-Elemente werden zunächst aus
mehreren Brett- oder Plattenlagen durch insbesondere kreuzweises
Verkleben hergestellt. Diese massiven Blocktafeln werden in weiteren
Arbeitsschritten, entsprechend den Planvorgaben, zu Massivholz-
oder Holzwerkstoff-Elementen zugeschnitten.
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Insbesondere
bei der Einbringung von Öffnungen,
z. B. für
Fenster oder Türen,
ist das konventionelle Herstellungsverfahren nachteilig, da hier
die Öffnungen
durch Aussägen
aus dem vollflächigen Element
hergestellt werden.
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Es
besteht daher die Aufgabe, ein Herstellungsverfahren der eingangs
erwähnten
Art zu schaffen, das sich durch einen wesentlich verringerten Materialverbrauch
auszeichnet.
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Die
erfindungsgemäße Lösung dieser
Aufgabe besteht bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art
insbesondere darin, dass der Baukörper in Plattenebenen unterteilt
wird, die ihrerseits in Längs- oder
Querrichtung der Plattenebenen orientierte Plattenebenen-Abschnitte
segmentiert werden, dass die Trennlinien der Plattenebenen-Abschnitte
in den Verbindungsbereich zwischen in Längsrichtung orientierten und
daran angrenzenden, in Querrichtung orientierten Plattenebenen-Abschnitten
gelegt werden, dass die aus demselben Bau- oder Werkstoff bestehenden
Plattenebenen-Abschnitte derart aneinandergereiht werden, dass die
Plattenebenen-Abschnitte zumindest einer Plattenebene auf wenigstens
einem Materialstrang projizierbar sind, und dass dieser wenigstens
eine Materialstrang anschließend zu
den Plattenebenen-Abschnitten zugeschnitten wird, bevor die derart
aus dem wenigstens einen Materialstrang vereinzelten Plattenebenen-Abschnitte einer
Plattenebene zur Plattenebene miteinander verbunden werden.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
sieht vor, dass der Baukörper
in einem ersten Rechen- oder Gedankenschritt in Plattenebenen unterteilt
wird, wobei beispielsweise jede, in einer Ebene liegende Wand- oder
Deckenfläche
eine Plattenebene bilden kann. Die einzelnen Plattenebenen werden
anschließend
in einem nachfolgenden Gedanken- oder Rechenschritt jeweils in Längs- oder
Querrichtung der Plattenebene orientierte Plat tenebenen-Abschnitte segmentiert,
um anschließend
die Trennlinien der Plattenebenen-Abschnitte in den Verbindungsbereich
zu platzieren. In einem darauffolgenden Rechen- oder Gedankenschritt
werden die Plattenebenen-Abschnitte wenigstens einer Plattenebene,
die aus demselben Bau- oder Werkstoff hergestellt werden sollen,
auf einen Materialstrang platziert, der anschließend dementsprechend zu den
Plattenebenen-Abschnitten
zugeschnitten wird. Die derart aus dem wenigstens einen Materialstrang
vereinzelten Plattenebenen-Abschnitte einer Plattenebene können anschließend zur
Plattenebene miteinander verbunden werden, um in einem nachfolgenden
Arbeitsschritt die Plattenebenen am gewünschten Einsatzort zu dem dreidimensionalen
Baukörper
zu verbinden.
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Die
zum Zuschneiden der Plattenebenen-Abschnitte verwendeten Bau- oder
Werkstoffe können
sich im Material, in der Materialstärke und/oder in der Oberflächenbeschichtung
oder in jedem anderen geeigneten Merkmal unterscheiden. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren
werden die als Wand- oder Deckenelement dienenden Plattenebenen
unter Berücksichtigung
ihrer flächigen Öffnungen
aus mehreren Plattenebenen-Abschnitten vorgefertigt. Die derart
vorgefertigten Plattenebenen-Abschnitte können in einem speziellen Fügeverfahren zu
der beispielsweise als Wand- oder Deckenelement dienenden Plattenebene
zusammengesetzt werden. Da die flächigen Fenster- oder Türöffnungen bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
nicht durch Aussägen
aus dem vollflächigen
Wand- oder Deckenelement hergestellt werden müssen, zeichnet sich das erfindungsgemäße Verfahren
durch eine erhebliche Materialersparnis aus.
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Um
in besonders beanspruchten Teilbereichen des dreidimensionalen Baukörpers auch
besonders belastbare Bau- oder Werkstoffe einsetzen zu können, ist
es vorteilhaft, wenn die Plattenebenen-Abschnitte zumindest einer
Plattenebene des Baukörpers
aus zumindest zwei, aus unterschiedlichen Baustoffen bestehenden
Materialsträngen
zugeschnitten sind.
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Die
aus dem Materialstrang zugeschnittenen Plattenebenen-Abschnitte
lassen sich besonders einfach und dauerhaft zu der beispielsweise
als Wand- oder Deckenelement dienenden Plattenebene verbinden, wenn
die Plattenebenen-Abschnitte zumindest im Bereich ihrer Trennlinien
mit einem Fügeprofil
versehen werden.
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Damit
auch Plattenebenen-Abschnitte miteinander verbunden werden können, die
nicht zwangsläufig
parallele Plattenkanten haben müssen, ist
es vorteilhaft, wenn die zum Fixieren der Plattenebenen-Abschnitte
einer Plattenebene erforderliche Klemmkraft senkrecht zur Plattenebene
aufgebracht wird, und/oder wenn die Wirkrichtung des zum Verbinden
der Plattenebenen-Abschnitte einer Plattenebene erforderlichen Pressdrucks
parallel zur Plattenebene erfolgt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
gemäß der Erfindung
sieht vor, dass die Plattenebenen-Abschnitte aus einer geeigneten
Auswahl von Formschluss, Kraftschluss und Stoffschluss miteinander verbunden
sind. Während
der Formschluss beispielsweise durch eine Keilzinkung bei einem
Verleimprofil bewerkstelligt werden kann, und während der Kraftschluss durch
die beim Zusammenpressen aufgebrachte Kraft oder die auf die Keilebene
der Zinkung wirkende Kraft erfolgt, kann der Stoffschluss beispielsweise
durch Kleben oder Schweißen
hergestellt werden. Werden die Stöße zwischen den Plattenebenen-Abschnitten durch
form- und/oder stoffschlüssige
Verbindungsverfahren miteinander verbunden, lässt sich auf einfache Weise
auch eine dauerhaft fugendichte Verbindung erzeugen.
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Die
Stöße zwischen
den Plattenebenen-Abschnitten können
unterschiedlich geformt sein, z. B. gerade oder bogenförmig, mit
oder ohne Auflagevorsprung. Um eine verbesserte Lastabtragung im
Bereich des Verbindungsstoßes
zu erreichen, ist auch eine trapezförmige Stoßausführung möglich. Es ist daher vorteilhaft,
wenn die Trennlinien zwischen den miteinander zu verbindenden Plattenebenen-Abschnitten
aus einer geeigneten Auswahl gerader, bogenförmiger oder trapezförmiger Stöße ausgebildet sind.
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Zweckmäßig ist
es, wenn die Plattenebenen-Abschnitte in einem zerspanenden Trennverfahren
zugeschnitten werden. Dabei erfolgt das Trennen des zuvor endlos
erzeugten Materialstranges durch einen rechtwinklig und/oder im
relativen Winkel zur Plattenebenen verlaufenden Zerspanvorgang.
Dabei kann das Abtrennen beispielsweise durch Sägen oder Fräsen erfolgen. Bei Tür- oder
Fensterausschnitten können
zur Sicherung des Plattenebenen-Abschnittes während des Herstellprozesses
Verstrebungen eingebracht werden.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles
in Verbindung mit den Ansprüchen
sowie der Zeichnung. Die vorliegende Erfindung wird anhand des nachfolgenden
Ausführungsbeispieles
noch näher
erläutert.
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Anhand
der 1 bis 8 werden die einzelnen Verfahrensschritte
des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens
noch näher
beschrieben.
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Das
hier dargestellte Verfahren ist zur Herstellung eines dreidimensionalen
Baukörpers 1 vorgesehen.
Dieser Baukörper 1 ist
in 1 beispielhaft in Form eines Rohbaus gezeigt.
Der Baukörper 1 ist im
Wesentlichen aus plattenförmigen
Mate rialzuschnitten hergestellt, die abschnittsweise aus wenigstens
einem Materialstrang zugeschnitten und anschließend in der Form des Baukörpers 1 miteinander
verbunden werden.
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In 1 ist
erkennbar, dass der Baukörper 1 in
einem ersten Rechen- oder Gedankenschritt in Plattenebenen A, B,
C, D, E und F unterteilt wird, wobei beispielsweise jeder in einer
Ebene liegende Wand- oder Deckenfläche eine Plattenebene A, B,
C, D, E oder F bilden kann.
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Diese,
in 2 in einem projizierten Strang aneinandergereihten
Plattenebenen werden anschließend – wie aus 3 deutlich
wird – in
Längs- oder
Querrichtung der Plattenebenen orientierte Plattenebenen-Abschnitte 2 segmentiert.
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In 4 ist
angedeutet, dass die aus demselben Bau- oder Werkstoff bestehenden
Plattenebenen-Abschnitte 2 in einem weiteren Rechen- oder Gedankenschritt
derart aneinandergereiht werden, dass die Plattenebenen-Abschnitte
auf wenigstens einem Materialstrang projizierbar sind.
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Die
beispielsweise als Wand- oder Deckenelemente vorgesehenen Plattenebenen
A, B, C, D, E und F verstehen sich als zusammengesetzte Bauteile,
wobei bei der Zusammensetzung der Plattenebenen-Abschnitte 2 die
Ausbildung von flächigen
Tür- oder
Fensteröffnungen
materialsparend berücksichtigt
werden kann. Durch das Zusammenfügen
der Plattenebenen-Abschnitte 2 einer als Gesamtbauteil vorgesehenen
Plattenebene kann jeder Plattenelement-Abschnitt 2 unter
dem Aspekt der Materialoptimierung hergestellt werden. Durch das
hier dargestellte Herstellungsverfahren lässt sich somit eine erhebliche
Materialersparnis erzielen, die im Wesentlichen durch die verschnittsparende
(Vor-)Segmentierung jeder Plattenebene A, B, C, D, E und F in Plattenebenen-Abschnitte 2 erfolgt.
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Dabei
erfolgt die Dimensionierung der Plattenebenen-Abschnitte 2 durch
vorhergehenden Zuschnitt von standardisierten Rohelementen und/oder durch
maßbezogene
Produktion der Plattenebenen-Abschnitte 2. Die Plattenebenen
A, B, C, D, E und F können
jeweils eine homogene oder eine inhomogene Zusammensetzung haben,
wobei die Plattenebenen-Abschnitte 2 zumindest einer Plattenebene des
Baukörpers 1 auch
aus zumindest zwei, aus unterschiedlichen Baustoffen bestehenden
Materialsträngen
zugeschnitten werden können.
Das hier dargestellte Verfahren lässt sich bei der Verarbeitung aller
plattenförmiger
Bau- oder Werkstoffe einsetzen. Eine bevorzugte Anwendung der dargestellten
Verfahren besteht jedoch darin, dass die plattenförmigen Bau-
oder Werkstoffe aus Holz oder einem Holzwerkstoff bestehen. Die
Plattenebenen-Abschnitte 2 können somit als Massivholzelemente
hergestellt oder beispielsweise auch aus OSB, FPY oder einer Kombination
dieser Materialien gefertigt sein.
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Die
zum Zuschneiden der Plattenebenen-Abschnitte 2 verwendeten
Bau- oder Werkstoffe können
sich im Material, in der Materialstärke und/oder in der Oberflächenbeschichtung
oder in jedem anderen geeigneten Merkmal unterscheiden. Somit müssen die
Plattenebenen-Abschnitte 2, die zu einem Gesamtelement
A, B, C, D, E oder F zusammengesetzt werden sollen, nicht aus demselben Material
oder Baustoff hergestellt werden.
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Sobald
die Plattenebenen-Abschnitte 2 zumindest einer Plattenebene,
die aus demselben Bau- oder Werkstoff hergestellt werden sollen,
auf den aus dem gewünschten
Material bestehenden Materialstrang projiziert wurden, kann der
wenigstens eine Materialstrang anschließend zu den Plattenebenen-Abschnitten 2 zugeschnitten
werden, bevor die derart aus dem wenigstens einen Materialstrang
vereinzelten Plattenebenen- Abschnitte
einer Plattenebene A, B, C, D und F zur Plattenebene miteinander verbunden
werden.
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Die
während
der Arbeitsvorbereitung in die notwendigen Plattenebenen-Abschnitte 2 zerlegten und
später
beispielsweise als Wand- oder Deckenelement dienenden Plattenebenen
werden durch Zuhilfenahme von optimierten Zuschnittssystemen aus vorgefertigten
Tafeln konfektioniert (vgl. 3).
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In 5 und 6 ist
angedeutet, dass die Plattenebenen-Abschnitte 3 in einem
weiteren Arbeitsgang mit einem Fügeprofil 3 versehen
werden können,
welches das anschließende
Zusammenfügen
der Plattenebenen-Abschnitte 2 zu einem Endlosstrang erleichtert.
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Die
Herstellung des Fügeprofils
kann in einem vorgeschalteten Arbeitsprozess durch ein spanabhebendes
Verfahren erfolgen, wobei beispielsweise ein Arbeitsablauf mit den
Arbeitsschritten „Profilfräsen”, „Beleimen”, „Transport”, „Beleimen”, „Klemmen”, „Pressen” gewählt werden
kann. Das Zusammenfügen
der Plattenebenen-Abschnitte 2 zu einem Strang erfolgt
in einem anschließenden
Arbeitsgang. Möglich
ist auch, dass das spanabhebende Herstellen des Fügeprofils
in einem Aufspannvorgang dem anschließenden Fügeprozess vorangeht, so dass
der Arbeitsablauf auch die Arbeitsschritte „Klemmen (horizontalvertikal)”, „Fräsen”, „Beleimen”, „Pressen” beinhalten
könnte.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, das Fügeprofil
in dem vorhergehenden Herstellprozess des betreffenden Plattenebenen-Abschnittes
beispielsweise durch Einleimen einer Profilpassleiste vorzusehen.
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Aus
einem Vergleich der 5 und 6 wird deutlich,
dass das Fügeprofil
nicht zwangsläufig über das
gesamte Bauteil verlaufen muss. Vielmehr kann es ausreichend sein,
dass die Plattenebenen-Abschnitte 2 allein im Bereich ihrer
Trennlinien mit einem Fügeprofil
versehen sind. Durch die Besonderheit eines eintauchbaren Werkzeuges
können Fügeprofile
auch nur in die zur Verbindung der Plattenebenen-Abschnitte 2 notwendigen
Bauteil-Querschnittsbereiche eingebracht werden.
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In 7 ist
angedeutet, dass der beim Verleimen der Plattenebenen-Abschnitte 2 zur
Plattenebene erforderliche Pressdruck senkrecht zur Plattenebene
aufgebracht wird. Dadurch ist es möglich, Plattenebenen-Abschnitte 2 mit
nicht zwangsläufig parallelen
Plattenkanten zu verbinden.
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Die
Verbindung der einzelnen Plattenebenen-Abschnitte 2 kann
kraft-, form- und/oder stoffschlüssiger
folgen. Dabei ermöglicht
die form- und/oder stoffschlüssige
Verbindung der zwischen den Plattenebenen-Abschnitten 2 vorhandenen
Stöße eine
dauerhaft fugendichte Verbindung.
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Eine
stoffschlüssige
Verbindung kann durch Kleben oder Schweißen erfolgen. Für eine formschlüssige Verbindung
kann auf eine Keilzinkung oder ein Verleimprofil zurückgegriffen
werden. Eine kraftschlüssige
Verbindung erfolgt durch die beim Zusammenpressen der Bauelemente
erforderliche Presskraft oder die auf die Keilebene der Zinkung wirkende
Kraft.
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Die
Herstellung einer beispielsweise als Wand- oder Deckenelement dienenden
Plattenebene erfolgt unter Berücksichtigung
von horizontal als auch vertikal in die Plattenebenen eingebrachten
Kanälen
beziehungsweise Aussparungen, die beispielsweise als Installationskanäle verwendet
werden können.
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Aus 1 wird
deutlich, dass die Stöße zwischen
den aneinander angrenzenden Plattenebenen-Abschnitten 2 unterschiedlich
geformt sein können,
zum Beispiel gerade, bogenförmig oder
mit beziehungsweise ohne Auflagevorsprung. In 1 ist im
Bereich der Fensteröffnungen
dargestellt, dass die Stoßausführungen
auch trapezförmig
gestaltet sein können,
um eine verbesserte Lastabtragung im Bereich des Verbindungsstoßes zu erreichen.
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Die
Herstellung der stoffschlüssigen
Verbindungen erfolgt unter Zuhilfenahme von Klebstoffen oder anderen
geeigneten Fügemitteln,
deren Verbindungseigenschaft unter Bereitstellung von Druck, Hitze
und/oder Zeit erfolgt. Dabei kann die Verbindung zwischen den Plattenebenen-Abschnitten 2 auch
durch Pressen oder Klebstoff mit oder ohne Wärmezufuhr erfolgen. Andere
Verbindungen, wie beispielsweise Laschenverbindungen oder Dübelverbindungen
sind ebenfalls möglich.
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Die
Geometrie der in den Plattenebenen vorgesehenen, beispielsweise
als Fenster- oder Türöffnung bestimmten Öffnungen
muss nicht zwangsläufig
rechtwinklig sein.
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In 7 ist
angedeutet, dass die zum Verbinden der Plattenebenen-Abschnitte 2 erforderliche Gesamt-Presskraft
durch partiell einstellbare Teildrücke erzielt werden kann, die
an die, dem Querschnitt der Plattenebenen-Abschnitte 2 erforderlichen Pressdrücke anzupassen
sind.
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Durch
das hier dargestellte Herstellungsverfahren ist es möglich, fugendichte
Winkelverbindungen beziehungsweise Wandeckverbindungen herzustellen.
Solche fugendichten Winkelverbindungen sind beispielsweise in den
Bereichen „Wand
zu Wand”, „Decke
zu Wand” oder „Decke
zu Dach” vorteilhaft.
Die Plattenebenen-Abschnitte können
beispielsweise durch Zusammenfügen
mit Hilfe spezieller Winkelstücke
(z. B. T-Verbindung) miteinander verbunden werden.
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Nachdem
die Plattenebenen-Abschnitte 2 auf die ihnen zugeordneten
Materialstränge
projiziert wurden, erfolgt das Trennen des zunächst endlos erzeugten Elementstranges
in einem rechtwinklig und/oder in relativem Winkel zur Plattenebene
verlaufenden Zerspanvorgang. Bei Dachscheiben kann der Zerspanvorgang
in einem relativen Winkel zur Plattenebene angeordneten Zerspanvorgang
erforderlich werden. Das Abtrennen kann durch Sägen oder Fräsen erfolgen. Bei Tür- oder
Fensterausschnitten können
zur Sicherung der entsprechenden Bauteile während des Herstellprozesses
auch Verstrebungen eingebracht werden. Solche Verstrebungen sollen
das „Zusammenklappen” der Bauteile
verhindern.
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8 zeigt,
dass die gegebenenfalls mit einem geeigneten, beispielsweise dem
Einsatzzweck entsprechenden Fügeprofil
versehenen Plattenebenen-Abschnitte an entsprechender Stelle zu
einem endlosen Strang zusammengefügt werden, damit der Strang
anschließend
in die benötigten
Wand- und/oder Deckenelemente der Plattenebenen getrennt und abgelängt werden
kann.
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Der
Anwendungsbereich des hier dargestellten Herstellungsverfahrens
geht über
den Einsatz als konstruktives oder nicht konstruktives Wand- oder Deckenelement
im Baubereich hinaus. Dieser Einsatzbereich umfasst auch den Wohnungs-
und den Industriebau. Weitere Anwendungsbereiche im Bauwesen sind
z. B. der Brückenbau.
Die im erfindungsgemäßen Verfahren
hergestellten scheibenförmigen Bauelemente
können
im Bauwesen aber auch als Fassadensystem, Schallschutzelemente oder
dergleichen eingesetzt werden. Weitere Anwendungen bei der modularen Bauweise
sind beispielsweise im Caravanbau, Schiffs-Innenausbau, Messestandbau, Wochenend-Gartenhäusern, Modulbauten
(Schul-, Wohn- oder Arbeitscontainer) denkbar.