DE102019220039A1

DE102019220039A1 - Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das Bauteil und Produktionsanlage zur Herstellung des Bauteils

Info

Publication number: DE102019220039A1
Application number: DE102019220039.7A
Authority: DE
Inventors: Franz Lorey
Original assignee: Edag Engineering GmbH
Current assignee: Edag Engineering GmbH
Priority date: 2019-12-18
Filing date: 2019-12-18
Publication date: 2021-06-24
Also published as: US20230027331A1; WO2021121768A1; EP4076837A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus Polyedern mit Polyederkanten, die aus einem Halbzeug ausgebildet sind, ein Bauteil und eine Produktionsanlage. Das Verfahren weist die Schritte auf: Unterteilen des herzustellenden Bauteils in ein Netz aus Polyedern, bestehend aus Polyederkanten, welche an ihren Polyederknotenpunkten miteinander verbundenen sind zum Bilden des Netzes; Bereitstellen einer Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung, welche das Halbzeug bereitstellt; Bereitstellen einer Zuführführungseinrichtung zum Zuführen des Halbzeugs aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung und Positionieren des Halbzeugs; Bereitstellen einer Schneid- und Schweiß-Einrichtung oder einer Schweiß-Einrichtung zum Schweißen und einer Schneid-Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs; Zuführen des Halbzeugs mittels der Zuführungseinrichtung; Aufbauen des Netzes aus Polyedern durch Positionieren des zugeführten Halbzeugs in der Position der auszubildenden Polyederkante an dem jeweils zugeordneten Polyederknotenpunkt des Netzes aus Polyedern, und Befestigen des Halbzeugs an dem Polyederknotenpunkt durch Schweißen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das Bauteil und Produktionsanlage zur Herstellung des Bauteils.
TECHNISCHER HINTERGRUND
Allgemein bekannt ist das sog. Lasersintern als ein generatives Schichtbauverfahren, bei welchem das Werkstück Schicht für Schicht aufgebaut wird. Wegen des hohen maschinellen Aufwands und insbesondere der vom generierten Volumen abhängenden Prozesszeiten wird das Lasersintern besonders zum Fertigen von Prototypen und kleinen Stückzahlen komplizierter Teile verwendet.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren bereitzustellen, sowie ein verbessertes Bauteil und eine Produktionsanlage zur Herstellung des Bauteils.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, sowie ein Bauteil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 und eine Produktionsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Demgemäß ist Verfahren vorgesehen zur Herstellung, insbesondere automatisierten und vorzugsweise voll automatisierten Herstellung, eines Bauteils aus Polyedern mit Polyederkanten, die aus einem Halbzeug ausgebildet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

- Unterteilen des herzustellenden Bauteils in ein Netz aus Polyedern, bestehend aus Polyederkanten, welche an ihren Polyederknotenpunkten miteinander verbundenen sind zum Bilden des Netzes,
- Bereitstellen einer Halbzeug-Bereitstellungs-einrichtung, welche das Halbzeug bereitstellt,
- Bereitstellen einer Zuführführungseinrichtung zum Zuführen des Halbzeugs aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung und Positionieren des Halbzeugs,
- Bereitstellen einer Schneid- und Schweiß-Einrichtung oder einer Schweiß-Einrichtung zum Schweißen und einer Schneid-Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs,
- Zuführen des Halbzeugs mittels der Zuführungseinrichtung,
- Aufbauen des Netzes aus Polyedern durch Positionieren des zugeführten Halbzeugs in der Position der auszubildenden Polyederkante an dem jeweils zugeordneten Polyederknotenpunkt des Netzes aus Polyedern, und Befestigen des Halbzeugs an dem Polyederknotenpunkt durch Schweißen.

Das Verfahren hat den Vorteil, dass es eine sehr einfache und kostengünstige Herstellung eines Bauteils erlaubt durch die Verwendung von Halbzeug. Dieses wird sehr einfach zu der Netzstruktur des Bauteils verschweißt. Gleichzeitig kann durch die Netzstruktur aus Polyedern ein stabiles und leichtes Bauteil erzielt werden und der Einsatz des Halbzeugs optimiert werden.
Weiter ist ein Bauteil vorgesehen, welches aus einem Netz aus Polyedern mit Polyederkanten besteht, wobei die Polyederkanten aus einem Halbzeug ausgebildet sind und durch Schweißen miteinander verbunden sind.
Das Bauteil hat den Vorteil, dass es durch seine Netzstruktur aus Polyedern leicht und stabil und gleichzeitig kostengünstig ist durch den Einsatz des Halbzeugs.
Des Weiteren ist eine Produktionsanlage vorgesehen zur Herstellung eines Bauteils aus Polyedern mit Polyederkanten, die aus einem Halbzeug ausgebildet sind und durch Schweißen miteinander verbunden sind, wobei die Produktionsanlage aufweist:

- eine Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen des Halbzeugs,
- eine Zuführführungseinrichtung zum Zuführen des Halbzeugs aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung und Positionieren des Halbzeugs,
- eine Schneid- und Schweiß-Einrichtung, oder eine Schweiß-Einrichtung zum Schweißen des Halbzeugs und einer Schneid-Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs.

Die Produktionsanlage hat den Vorteil, dass sie die Herstellung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern mittels der Verarbeitung von einem Halbzeug erlaubt, ohne die Erzeugung von großen Mengen an überschüssigem Material, wie z.B. beim Lasersintern, bei welchem nicht verfestigtes Material später entfernt werden muss.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung stellt die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung das Halbzeug in der vorbestimmten Länge oder den vorbestimmten Längen der Polyederkanten der Polyeder des Netzes bereit. Die Zuführführungseinrichtung führt das Halbzeug der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung beispielsweise abhängig oder entsprechend der Länge der jeweils auszubildenden Polyederkante zu und positioniert das Halbzeug.
In einer Ausführungsform der Erfindung wird das Halbzeug auf die vorbestimmte Länge der auszubildenden Polyederkante abgeschnitten. Das Abschneiden des Halbzeugs erfolgt dabei beispielsweise vor und/oder nach dem Positionieren des Halbzeugs in der Position der auszubildenden Polyederkante an dem jeweils zugeordneten Polyederknotenpunkt des Netzes aus Polyedern und/oder das Abschneiden des Halbzeugs erfolgt z.B. vor und/oder nach dem Befestigen des Halbzeugs an dem Polyederknotenpunkt durch Schweißen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Polyeder aus einem identischen Halbzeug hergestellt oder wenigstens ein Teil der Polyeder des Bauteils ist aus wenigstens zwei verschiedenen Halbzeugen hergestellt. Die zwei verschiedenen Halbzeuge unterscheiden sich dabei beispielsweise wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionierung und/oder ihres Querschnitts voneinander.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Bereitstellen einer Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Verbindungselements vorgesehen. Dabei erfolgt das Zuführen des Verbindungselements mittels der Zuführungseinrichtung. Weiter erfolgt das Positionieren des zugeführten Verbindungselements als jeweiliger Polyederknotenpunkt zum Befestigen der dem Polyederknotenpunkt zugeordneten Polyederkanten an dem Verbindungselement durch Schweißen zum Ausbilden des Netzes aus Polyedern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Polyederkanten der Polyeder des Netzes aus Polyedern an zumindest einem Teil oder allen Polyederknotenpunkte direkt miteinander verbunden und verschweißt oder über ein jeweiliges Verbindungselement als Polyederknotenpunkt miteinander verbunden und an dem Verbindungselement angeschweißt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist für wenigstens einen Teil oder alle Polyederknotenpunkte des Netzes aus Polyedern dasselbe Verbindungselement oder wenigstens zwei verschiedene Verbindungselemente vorgesehen. Die wenigstens zwei verschiedenen Verbindungselemente unterscheiden sich dabei beispielsweise wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionierung und/oder ihres Querschnitts voneinander.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Halbzeug ein stangenförmiges, schweißbares Material. Das stangenförmige, schweißbare Material ist beispielsweise ein stangenförmiges, schweißbares Metall oder eine stangenförmige, schweißbare Metalllegierung. Ebenso ist das Verbindungselement aus einem schweißbaren Material, beispielsweise aus einem schweißbaren Metall oder einer schweißbaren Metalllegierung. Insbesondere ist das Verbindungselement aus demselben Material wie das Halbzeug.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung wenigstens eine Rolleneinrichtung mit wenigstens einer Rolle, wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigstens einen Lagerbehälter auf.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Produktionsanlage eine Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung auf. Die Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung weist beispielsweise wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigstens einen Lagerbehälter auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Produktionsanlage wenigstens eine Robotereinrichtung auf, wobei die Robotereinrichtung wenigstens einen Scheid- und Schweißroboterarm, wenigstens einen Schweiß-Roboterarm, wenigstens einen Schneid-Roboterarm und/oder wenigstens einen Zuführ-Roboterarm zum Zuführen des Halbzeugs und/oder eines Verbindungselements aufweist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist die Produktionsanlage wenigstens eine Bauplattform auf. Die wenigstens eine Bauplattform ist dabei eine stationäre oder mobile bzw. bewegliche Bauplattform. Die mobile oder bewegliche Bauplattform ist derart ausgebildet, dass sie eine Bewegung in wenigstens einem, zwei oder drei Freiheitsgraden erlaubt. Die wenigstens eine Bauplattform kann wahlweise zusätzlich wenigstens eine Halterungseinrichtung aufweisen zum Aufnehmen und Halten eines zugeführten Halbzeugs.
Die obigen Ausgestaltungen und Weiterbildungen lassen sich, sofern sinnvoll, beliebig miteinander kombinieren. Weitere mögliche Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Implementierungen der Erfindung umfassen auch nicht explizit genannte Kombinationen von zuvor oder im Folgenden bezüglich der Ausführungsbeispiele beschriebenen Merkmale der Erfindung. Insbesondere wird dabei der Fachmann auch Einzelaspekte als Verbesserungen oder Ergänzungen zu der jeweiligen Grundform der vorliegenden Erfindung hinzufügen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand der in den schematischen Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen dabei:

1 schematische Ansicht einer Produktionsanlage zur Herstellung eines Bauteils gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 eine schematisch Querschnittansicht eines Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;
3 eine schematisch Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;
4 eine schematisch Querschnittansicht eines anderen Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;
5 eine schematisch Querschnittansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;
6 eine schematisch Querschnittansicht eines noch weiteren Ausführungsbeispiels eines Halbzeugs;
7 eine schematisch Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements und daran befestigter Halbzeuge;
8 eine schematisch Perspektivansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Verbindungselements und daran befestigter Halbzeuge;
9A eine Perspektivansicht eines Netzes aus den Polyedern, die in einem ersten Schritt aus einem Volumenkörper abgeleitet wurden zur Erstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils in Form z.B. einer Lkw-Kabine oder Lkw-Kabinengerüsts;
9B eine Perspektivansicht eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Bauteils in Form eines Kabinengerüsts basierend auf dem Netz aus Polyedern gemäß 9A, wobei dabei in einem zweiten Schritt die Anzahl der Polyeder des Kabinengerüsts gemäß 9A weiter reduziert wurden;
10 ein vergrößerter Ausschnitt des Kabinengerüsts gemäß 9B;
11 eine Vorderansicht des Kabinengerüsts gemäß 9B;
12 eine Seitenansicht des Kabinengerüsts gemäß 9B;
13 eine andere Seitenansicht des Kabinengerüsts gemäß 9B;
14 eine Perspektivansicht von zwei miteinander zu verschweißenden Halbzeugen mit ihren Halbzeugenden;
15 eine Perspektivansicht der miteinander verschweißten Halbzeuge gemäß 15;
16 eine Perspektivansicht von drei anderen miteinander zu verschweißenden Halbzeugen mit ihren Halbzeugenden;
17 eine Perspektivansicht der miteinander verschweißten Halbzeuge gemäß 16;
18 eine Perspektivansicht von drei weiteren an ihren Halbzeugenden verschweißten Halbzeuge;
19 ein Halbzeug mit einem pyramidenförmigen Halbzeugende gemäß der 14 und 15, wobei der Neigungswinkle gleich ist;
20 ein Halbzeug mit einem pyramidenförmigen Halbzeugende gemäß der 14 und 15, wobei der Neigungswinkle verschieden ist;
21 eine Vorderansicht eines Rohres und seiner Zerlegung in ein Netz aus Polyedern; und
22 ein ringförmiger Abschnitt aus denen das Rohr in 21 aufgebaut ist.

Die beiliegenden Zeichnungen sollen ein weiteres Verständnis der Ausführungsformen der Erfindung vermitteln. Sie veranschaulichen Ausführungsformen und dienen im Zusammenhang mit der Beschreibung der Erklärung von Prinzipien und Konzepten der Erfindung. Andere Ausführungsformen und viele der genannten Vorteile ergeben sich im Hinblick auf die Zeichnungen. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche, funktionsgleiche und gleich wirkende Elemente, Merkmale und Komponenten - sofern nichts anderes ausführt ist - jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
In 1 ist ein Beispiel für eine Produktionsanlage 1, insbesondere automatisierte und vorzugsweise vollautomatisierte Produktionsanlage, für die Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils 2 gezeigt. Die Produktionsanlage 1 ist dabei stark vereinfacht und rein schematisch, sowie nicht maßstäblich dargestellt. Des Weiteren sind in den 2 bis 6 verschiedene Beispiele für Querschnittsformen von Halbzeugen gezeigt, aus welchem das erfindungsgemäße Bauteil hergestellt werden kann.
In 1 ist als Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Bauteil 2 z.B. ein Träger 3 dargestellt. Das erfindungsgemäße Bauteil 2 wird als eine komplexe Polyederstruktur und insbesondere als eine komplexe Dreieckstruktur aufgefasst und aus dieser aufgebaut.
Das herzustellende Bauteil wird dabei in ein Netz aus Polyedern unterteilt. Die Polyeder sind dabei aus ihren Polyederkanten gebildet, und bilden ein Netz aus Fachwerkstäben. Die Polyederkanten der Polyeder sind an Polyederknotenpunkten miteinander verbunden zur Ausbildung des Polyedernetzes. Zwei Beispiele von auf diese Weise als ein Netz aus Polyedern unterteilte Bauteile, ist in 1 sowie in den nachfolgenden 9A, 9B und 10 bis 13 gezeigt. Das Netz aus Polyedern kann dabei auch gleichen und gleich großen Polyedern bestehen, wie der Träger in 1 oder aus unterschiedlichen Polyedern sowie gleichen aber unterschiedlich großen Polyedern. Bei dem Netz aus Polyedern können verschiedene Polyeder sowie verschiedene Größen von Polyedern beliebig miteinander kombiniert werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung. Zur Unterteilung des Bauteils in ein Netz aus Polyedern kann beispielsweise die Finite-Elemente Methode (FEM) eingesetzt werden. Die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt.
Das Volumen oder die Form oder das Gerüst des herzustellenden Bauteils 2 kann somit ausgehend von einem 3D-Modell aus einem Netz von Polyedern 4 gebildet werden. Als Polyeder 4 können gemäß der Erfindung alle Art von Polyeder vorgesehen werden, je nach Funktion und Einsatzzweck. Insbesondere können als Polyeder vorzugsweise Dreieckspyramiden, insbesondere regelmäßigen Dreieckspyramiden, mit wenigstens einer Dreiecksfläche wie z.B. einem Tetraeder oder einer Dreieckspyramide, einem Pentaeder oder einer Quadratpyramide, einem Heptaeder, einem Enneaeder, einem Dekaeder, einem Hendekaeder, einem Tridekaeder, einem Tetradekaeder, einem Pentadekaeder, einem Hexadekaeder, einem Heptadekaeder, einem Oktadekaeder, Enneadekaeder, einem Ikosaeder, einem Ikosidiploeder, einem Triakontaeder, einem Hexakontaeder usw. vorgesehen werden.
Ein Beispiel für die Ausbildung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern ist außerdem in den nachfolgenden 21 und 22 gezeigt. Dort wird beispielsweise ein Rohr aus einem Netz aus Polyedern ausgebildet, wie in 21 gezeigt ist. Das Rohr ist dabei aus ringförmigen Abschnitten oder Ringsegmenten aufgebaut, wie in 22 gezeigt ist.
Analog zu den üblichen FEM-Programmen kann abhängig von dem Herstellungszweck und der damit verbundenen Genauigkeit die Größe der Polyeder 4 und insbesondere die Größe der Dreieckspyramiden vorgegeben oder eingestellt. Die Polyederkanten 5 dieser Polyeder 4 und insbesondere Dreieckspyramiden werden, wie zuvor ausgeführt, als Fachwerkstäbe betrachtet und in einer geeigneten Position oder Lage zu dem gewünschten Polyeder 4 und schließlich zu dem gewünschten Bauteil 2 aus einem Netz aus wenigstens zwei Polyedern 4 zusammengeschweißt. Ein Beispiel der Herstellung eines solchen Bauteils 2, hier eines aus Polyedern 4 in Form von Dreieckspyramiden aufgebauten Trägers 3, ist in 1 gezeigt. Ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils ist in den nachfolgenden 9 bis 13 dargestellt.

Wie zuvor ausgeführt, ist in 1 eine Ausführungsform einer Produktionsanlage 1 zur Herstellung der erfindungsgemäßen Bauteile gezeigt. Die Produktionsanlage 1 in dem gezeigten Beispiel weist dabei eine Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 auf, welche das Halbzeug 7 bereitstellt und eine Zuführungseinrichtung 6 welche das Halbzeug 7 der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 zuführt, insbesondere einer Bearbeitungsstation 14. Mittels des zugeführten Halbzeugs 7 werden anschließend die Polyederkanten 5 der Polyeder 4 des herzustellenden Bauteils 2 gebildet. Als Halbzeug 7 wird dabei beispielsweise wenigstens ein schweißbares, stangenförmiges Material mittels der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und durch die Zuführungseinrichtung 6 zugeführt. Das schweißbare, stangenförmige Halbzeug 7 kann beispielsweise aus einem schweißbaren Metall oder einer schweißbaren Metalllegierung hergestellt sein. In der nachfolgenden Tabelle sind Beispiele für verschiedene Schweißverfahren sowie Beispiele für die Materialen bzw. Werkstoffe genannt, die mit diesen Schweißverfahren schweißbar sind zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils 2:

Schweißverfahren	Material bzw. Werkstoff
Gasschmelzschweißen	Unlegierte Stähle
E-Handschweißen	Alle Stähle
Widerstandspunktschweißen	Alle Metalle
WIG-Schweißen	Alle Metalle
MIG-Schweißen	Legierte Stähle, Nichteisenmetalle
MAG-Schweißen	Alle Stähle
Laserstrahlschweißen	Alle Stähle, Leichtmetalle
Plasma-Schweißen	Alle Stähle, Leichtmetalle

Das schweißbare, stangenförmige Material ist als Vollprofil oder als Hohlprofil, insbesondere Rohrprofil, ausgebildet und wird als Halbzeug 7 verarbeitet. Dabei weist das stangenförmige Material in Form eines Vollprofils oder Hohlprofils beispielsweise einen runden Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt und/oder einen eckigen Vollprofil- oder HohlprofilQuerschnitt auf, z.B. einen kreisrunden Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt, einen ovalen Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt, einen mehreckigen Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt, z.B. einen wenigstens dreieckigen, viereckigen, fünfeckigen oder sechseckigen Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt usw., oder einen z.B. kreuzförmigen Vollprofil- oder Hohlprofil- Querschnitt usw. je nach Funktion und Einsatzweck. Im Falle eines Hohlprofils kann dieses einen runden und/oder eckigen Hohlprofilquerschnitt aufweisen, wie z.B. in den nachfolgenden 2, 5 und 6 beispielhaft gezeigt ist. Die Außenkontur und/oder die Innenkontur des Hohlprofils weist dabei dieselbe oder eine unterschiedliche runde und/oder eckige Kontur auf zum Ausbilden des runden und/oder eckigen Hohlprofilquerschnitts, wie ebenfalls in den nachfolgenden 2, 5 und 6 beispielhaft gezeigt ist. Als Halbzeuge 7 können insbesondere zylindrische Vollprofile und zylindrische Hohlprofile mit einer kreisförmigen Außenkontur und einer kreisförmigen Innenkontur verwendet werden. Das schweißbare, stangenförmige Material in Form eines Vollprofils oder Hohlprofils kann grundsätzlich jeden Querschnitt aufweisen, je nach Funktion und Einsatzzweck. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
Als Halbzeug 7 wird das schweißbare, stangenförmige Material verarbeitet und die Halbzeuge 7 in einem Ausführungsbeispiel direkt miteinander verschweißt. Die Halbzeuge 7 werden als Polyederkanten des jeweiligen Polyeders des Netzes aus Polyedern an ihrem jeweiligen Polyederkontenpunkt 8 miteinander verschweißt.
Ein Polyederknotenpunkt ist dabei der Punkt an dem sich Kanten eines Polyeders treffen. Des Weiteren ist ein Polyederkontenpunkt auch ein Punk an dem die Kanten zweier benachbarter Polyeder sich treffen. Neben den Polyederkontenpunkten können auch weitere oder andere Schweißpunkte vorgesehen werden, bei der Herstellung des Bauteils aus Polyedern.
In nachfolgenden 14-18 sind verschiedene Beispiele von Halbzeugenden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt, die z.B. an einem jeweiligen Polyederknotenpunkt 8 miteinander verschweißt sind.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann aber wahlweise zusätzlich auch ein Verbindungselement zwischen wenigstens zwei miteinander zu verschweißenden Halbzeugen 7 vorgesehen werden, wie in nachfolgender 7 und 8 stark vereinfacht und rein schematisch gezeigt ist. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Polyederkanten 5 des Bauteils 2 aus Voll- und/oder Hohlprofilen gebildet werden, welche einen relativ großen Querschnitt aufweisen oder sich z.B. nicht geeignet direkt miteinander verschweißen lassen, aufgrund z.B. von Halbzeugen 7 mit unterschiedlichen Querschnitten und/oder Materialien usw.. Beispielsweise kann dann an der Verbindungsstelle von zwei Halbzeugen 7, insbesondere einem Polyederknotenpunkt oder anderen Schweißpunkt, ein solches zusätzliches Verbindungselement zwischen den beiden Halbzeugen 7 vorgesehen werden und die Halbzeuge 7 statt direkt miteinander zu verschweißen, die Halbzeuge stattdessen an das Verbindungselement angeschweißt und so miteinander verbunden werden. Das jeweilige Verbindungselement kann insbesondere einen Polyederkontenpunkt bilden, an welchem die Halbzeuge 7, die die Polyederkanten 5 des zugeordneten Polyeders bilden angeschweißt werden. Auf diese Weise können die Halbzeuge 7 als Polyederkanten 5 eines jeweiligen Polyeders 4 miteinander durch das Verbindungselement fest verbunden werden durch Anschweißen an das gemeinsame Verbindungselement.
Das Verbindungselement kann beispielsweise eine runde, insbesondere kugelförmige, und/oder eckige Form aufweisen und beispielsweise eine Kugel, ein Zylinder, oder ein Vieleck usw. sein. Das Verbindungselement kann ein Vollprofil oder ein Hohlprofil sein. Des Weiteren kann das Verbindungselement zur Aufnahme des Endes eines Halbzeugs 7 eine Vertiefung, wie in nachfolgender 7, oder im Falle eines Hohlprofils eine Öffnung, wie in nachfolgender 7, aufweisen, beispielsweise eine massive Kugel oder ein massiver Würfel als Verbindungselement mit z.B. zwei Vertiefungen zur Aufnahme des jeweiligen Endes zweier Halbzeuge oder eine Hohlkugel oder ein hohler Würfel mit zwei Öffnungen zum Einstecken der Enden zweier Halbzeuge usw.. Die Halbzeuge werden dann an das Verbindungselement angeschweißt und dadurch miteinander verbunden. Ebenso kann das Verbindungselement auch beispielsweise einen Vorsprung aufweisen zum Aufstecken eines Endes eines jeweiligen Halbzeugs auf den Vorsprung, wie in nachfolgender 8 gezeigt ist, um dieses an das Verbindungselement anzuschweißen. Das Verbindungselement ist dabei ebenfalls aus einem schweißbaren Material und insbesondere aus demselben schweißbaren Material wie das jeweils daran anzuschweißende Halbzeug oder aus einem anderen schweißbaren Material, das geeignet ist mit dem jeweiligen zugeordneten Halbzeug durch Schweißen verbunden zu werden. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele von Verbindungselementen mit Bezug auf die 7 und 8 erläutert.
In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel weist die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 beispielsweise wenigstens eine Rolleneinrichtung 9 mit einer Rolle 10 auf, auf welcher ein Halbzeug 7 abwickelbar vorgesehen ist. Das Halbzeug 7 kann dann anschließend auf die Länge der gewünschten Polyederkante eines zugeordneten herzustellenden Polyeders des Polyedernetzes abgeschnitten werden.
Zusätzlich oder alternativ kann die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 auch das Halbzeug in der vorbestimmten Länge oder den vorbestimmten Längen der Polyederkanten der herzustellenden Polyeder des Polyedernetzes aufweisen. Im Falle, dass das Netz aus verschieden großen Polyedern oder unterschiedlichen Polyedern und damit unterschiedliche langen Polyederkanten hergestellt wird, kann das Halbzeug mit den entsprechenden Längen vorab bereits in der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann für jede gewünschte Länge der jeweiligen Polyederkante das Halbzeug durch die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und durch die Zuführungseinrichtung 6 zugeführt und weiter verarbeitet werden. In diesem Fall muss das Halbzeug somit nicht noch in der Länge angepasst und abgeschnitten werden, sondern kann direkt verschweißt werden zum Ausbilden des jeweiligen Polyeders des Polyedernetzes. Die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 kann wenigstens eine oder mehreren Lagerpaletten oder Lagerbehälter aufweisen, in welcher beispielsweise Halbzeugstangen mit wenigstens einer Länge, wenigstens einem Material und/oder wenigstens einem vorbestimmten Querschnitt aufgenommen und bereitgestellt sind.
Im Falle von zusätzlichen Verbindungselementen kann die Produktionsanlage 1 außerdem eine Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen, beispielsweise eine oder mehrere Lagerpaletten oder Lagerbehälter usw., in welcher die Verbindungselement bereitgestellt sind.
Die Zuführungseinrichtung 6 ist beispielsweise eine Robotereinrichtung 12 oder weist diese auf. Die Robotereinrichtung 12 weist wiederum wenigstens einen Zuführ-Roboterarm 13 auf, der das Halbzeug 7 von der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 aufnimmt, um das Halbzeug 7 z.B. einer Bearbeitungsstation 14 mit wenigstens einer Bauplattform 15 zuzuführen und an einer gewünschten Position auf der entsprechenden Bauplattform 15 für die Weiterverarbeitung zu positionieren. Die Zuführungseinrichtung 6, hier der Zuführ-Roboterarm 13 in 1, nimmt das Halbzeug auf und wickelt einen Teil davon von der Rolle 10 der Rolleneinrichtung 9 ab. Im Falle einer Lagerpalette oder eines Lagerbehälters nimmt der Zuführ-Roboterarm 13 das gewünschte oder vorbestimmte Halbzeug von der Lagerpalette oder aus dem Lagerbehälter auf.
Falls das Halbzeug 7 statt direkt mit einem anderen Halbzeug 7 über ein dazwischen vorgesehenes Verbindungselement (nicht dargestellt) verschweißt wird, nimmt der Zuführ-Roboterarm 13 das vorgesehene Verbindungselement von der Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung (nicht dargestellt) auf und positioniert es, um mit dem jeweils zugeordneten Halbzeug(en) 7 verschweißt zu werden. Prinzipiell kann die Zuführung und Positionierung des Halbzeugs 7 und der Verbindungselemente durch den einen gemeinsamen Zuführ-Roboterarm 13 erfolgen oder mittels zweier Zuführ-Roboterarme, einer zur Zuführung des jeweiligen Halbzeugs und einer zur Zuführung des jeweiligen Verbindungselements.
Des Weiteren weist die Produktionsanlage 1 zum Schweißen des Halbzeugs 7 und gegebenenfalls des Verbindungselements wenigstens Schneid- und Schweißeinrichtung auf. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist als Schneid- und Schweißeinrichtung beispielsweise die Robotereinrichtung 12 mit einem Schneid- und Schweiß-Roboterarm 16 ausgerüstet.
Alternativ kann statt des Schneid- und Schweiß-Roboterarms 16 auch ein separater Roboterarm als Schweiß-Roboterarm und wahlweise zusätzlich ein separater Roboterarm als Schneid-Roboterarm vorgesehen werden, wenn zusätzlich ein Abschneiden oder Kürzen des Halbzeugs 7 erforderlich ist. In dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Halbzeug 7 als eine Art Endlosband von der Rolle 10 abgewickelt und muss daher gekürzt bzw. abgeschnitten werden zum Ausbilden der Polyederkanten 5 in der jeweils gewünschten oder vorbestimmten Länge und gegebenenfalls gewünschten Form des Halbzeugendes 27, wie in den nachfolgenden 14 bis 20 gezeigt ist. Da die jeweilige Polyederkante 5 mit anderen Polyederkanten 5 oder gegebenenfalls zusätzlichen Verbindungselementen verschweißt wird zum Ausbilden des Polyedernetzes weist die Produktionsanlage 1 in 1 daher z.B. einen Schneid- und Schweiß-Roboterarm 16 auf. Es kann aber, wie zuvor beschrieben auch zum Abschneiden des Halbzeugs 7 ein separater Schneid-Roboterarm vorgesehen werden. Der Schneid-Roboterarm kann dabei beispielsweise derart ausgebildet sein, das Halbzeug mittels Schweißens zu durchtrennen oder mittels einer Schneidmessereinrichtung, einer Schereneinrichtung, einer Laserschneideinrichtung und/oder einer Sägeeinrichtung oder eines anderen geeigneten Schneidwerkzeugs oder Kombination von Schneidwerkzeugen. In den nachfolgenden 14-20 sind verschiedene abgetrennte Enden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt. Abhängig von dem herzustellenden Ende 27 des Halbzeugs 7 und dessen anschließende Verbindung mit einem anderen Halbzeug 7, insbesondere an einem Polyederknotenpunkt 8 oder anderen Schweißpunkt (nicht dargestellt), kann zum Schneiden des Halbzeugs 7 der Schneid-Roboterarm z.B. eine Schereneinrichtung oder eine andere geeignete Schneideinrichtung oder Kombination von Schneideinrichtung aufweisen, um beispielsweise das Ende 27 des Halbzeugs 7 z.B. gerade abzuschneiden, wie in nachfolgender 18 gezeigt ist, oder unter einem jeweiligen Winkel α bzw. α1, α2, α3 usw. abzuschneiden zum Herstellen eines z.B. kegelförmigen Endes 27, wie in den nachfolgenden 16 und 17, oder eines pyramidenförmigen Endes 27, wie in nachfolgenden 14, 15, 19 und 20, gezeigt ist.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Bearbeitungsstation 14 und insbesondere die Bauplattform 15 wahlweise zusätzlich wenigstens eine optionale Halterungseinrichtung (nicht dargestellt) aufweisen zum Aufnehmen und Halten des durch den Zuführ-Roboterarm 13 zugeführten Halbzeugs 7, um das Halbzeug bei Bedarf in der Länge zu kürzen und zu schweißen. Die Halterungseinrichtung kann dabei beispielsweise eine stationäre Halterung sein, welche ausgebildet ist das Halbzeug aufzunehmen und zu halten oder zu fixieren, so dass es nicht ungewollt verrutschen kann. Ebenso kann die Halterungseinrichtung auch eine mobile Halterung sein, beispielsweise in Form wenigstens eines zusätzlichen Roboterarms der Robotereinrichtung 12 zum Halten des durch den Zuführ-Roboterarm 13 zugeführten Halbzeugs 7.
Die Bauplattform 15 kann dabei ebenfalls stationär, d.h. feststehend, oder alternativ beweglich ausgebildet sein, beispielsweise in wenigstens einer, zwei oder alle drei Raumrichtungen beweglich ausgebildet sein. Dabei kann die Bauplattform 15, wie in 1 durch das Koordinatensystem angedeutet ist, insbesondere auf und ab (Z-Richtung), zur rechten und linken Seite (X-Richtung) und/oder vor und zurück (Y-Richtung) beweglich ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Bauplattform 15 derart ausgebildet, dass sie bis zu wenigstens sechs Freiheitsgrade bereitstellt.
In einem Ausführungsbeispiel kann die Bauplattform 15 ähnlich funktionieren und ausgebildet sein, insbesondere in alle Raumrichtungen beweglich ausgebildet sein. Auf der Bauplattform 15 kann am Anfang einer neuen Bauteilproduktion als ein Bauteilträger z.B. eine Metallplatte 32 vorgesehen werden oder die Bauplattform 15 selbst als eine derartige Metallplatte ausgebildet sein. Auf die Metallplatte 32 werden dann ein oder mehrere der Halbzeuge 7 aufgeschweißt als Teil des herzustellenden Bauteils oder als Halterung und Stütze (nicht dargestellt) für das herzustellende Bauteil. Die Metallplatte 32 fungiert somit gleichzeitig auch als Halterungseinrichtung. Diese an die Metallplatte 32 angeschweißten Halbzeuge 7 können zusammen mit der Metallplatte 32 später wieder abgetrennt oder alternativ von der Metallplatte 32 direkt abgetrennt werden, um das jeweils gewünschte fertige Bauteil zu erhalten. Das kann sowohl mittels des Schneid-Roboterarms oder manuell erfolgen um nur zwei Beispiele zu nennen. Die Metallplatte 32 hat dabei des Weiteren den Vorteil, dass das Bauteil auf diese Weise an der Metallplatte 32 während der Herstellung des gewünschten Bauteils automatisch fixiert und problemlos mit der Metallplatte 32, z.B. durch eine mit der Metallplatte 32 beweglich verbundene Bauteilplattform 15, wie in 1, in wenigstens eine oder alle Raumrichtungen, insbesondere während des Produktionsprozesses, gedreht werden kann. Des Weiteren kann die Metallplatte 32 mit dem oder den daran angeschweißten Halbzeugen 7 sehr einfach transportiert werden, beispielsweise zwischen verschiedenen Arbeitsstation, ohne dass der Aufbau aus miteinander verschweißten Halbzeugen 7 selbst umgespannt werden muss, da es bereits über ein oder mehrere Halbzeuge 7 fest mit der Metallplatte 32 verschweißt ist.
Die Erfindung ist aber auf die genannten Beispiele für eine Halterungseinrichtung, sowie eine Bauplattform nicht beschränkt. Es kann jede andere stationäre und/oder mobile Halterungseinrichtung vorgesehen werden, welche zum Aufnehmen des zugeführten Halbzeugs geeignet ist, um das Halbzeug zu Schweißen und gegebenenfalls in der Länge zu kürzen. An das in der Halterungseinrichtung aufgenommene Halbzeug 7 werden dann in weiteren Schritten die nächsten zugeführten Halbzeuge 7 angeschweißt, insbesondere an den Polyederknotenpunkten 8, und gegebenenfalls in der Länge gekürzt, um das Bauteil 2 aus Polyedern 4 auszubilden.
Falls zusätzliche Verbindungselemente vorgesehen werden zum Verbinden der Halbzeuge 7, wird in weiteren Schritten an dem Halbzeug 7 zunächst ein Verbindungselement positioniert und das Halbzeug 7 mit diesem durch Verschweißen anschließend fest verbunden. Im Anschluss daran wird das nächste Halbzeug 7 zugeführt und mit dem Verbindungselement durch Schweißen fest verbunden zum Herstellen des Bauteils 2 aus einem Netz aus wenigstens zwei Polyedern 4.
Auf eine Schneid-Einrichtung kann verzichtet werden, wenn die Polyederkanten des Polyedernetzes des Bauteils 2 z.B. aus Halbzeugen 7 derselben Länge hergestellt wird, welche in dieser Länge von der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung bereitgestellt werden. Ebenso kann beispielsweise bei wenigstens zwei unterschiedlichen erforderlichen Längen der Polyederkanten des Polyedernetzes des Bauteils, die Halbzeuge in diesen wenigstens zwei erforderlichen Längen vorab in der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung bereitgestellt werden. In beiden Fällen ist dann eine Schneid-Einrichtung zum Kürzen und Abschneiden der Halbzeuge 7 auf die erforderliche Länge der zugeordneten Polyederkanten 5 nicht erforderlich. Stattdessen können die Halbzeuge 7 mit der vorbestimmten Länge von der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung 26 bereitgestellt und das jeweilige Halbzeug mit der erforderlichen Länge von dem Zuführ-Roboterarm 13 aufgenommen und der Bearbeitungsstation 14 und der Bauplattform 15 zugeführt und positioniert werden. Anschließenden wird das Halbzeug 7 mittels des Schweiß-Roboterarms insbesondere an dem zugeordneten Polyederkontenpunkt 8 verschweißt, um das Bauteil 2 aus dem Netz aus wenigstens zwei oder einer Vielzahl von Polyedern 4, wie z.B. in nachfolgenden 9 bis 13 aufzubauen bzw. herzustellen.
Wie zuvor beschrieben bildet das Halbzeug 7 eine Polyederkante 5 eines Polyeders 4. Dabei können, wie an dem Beispiel des Trägers 3 in 1 gezeigt ist, prinzipiell auch die Polyederkanten 5 von mehreren Polyedern 4 durch ein einziges Halbzeug 7 als gemeinsame Polyederkante 5 bereitgestellt werden, beispielsweise wenn die Kanten 5 eine Gerade bilden. Das Halbzeug, welches mehrere Polyederkanten bildet, wird dabei mit deren anderen Polyederkanten an Schweißpunkten zusammengeschweißt, an denen die anderen Polyederkanten auf das Halbzeug treffen. Es kann also ein Verschweißen des Halbzeugs 7 nicht nur an einem Polyederknotenpunkt 8 erfolgen sondern an weiteren Schweißpunkten.
Durch den Zuführ-Roboterarm 13 kann das Halbzeug 7 sehr einfach an einer gewünschten Position, beispielsweise an einem Schweißpunkt, insbesondere an einem Polyederknoten, angeordnet und mit einem dortigen Halbzeug 7 verschweißt und gegebenenfalls zuvor und/oder danach in der Länge gekürzt werden. Das Halbzeug 7 kann dabei an der Bauplattform 15 oder an einer anderen Stelle der Bearbeitungsstation 14 gekürzt werden, um anschließend an der Bauplattform 15 zur Ausbildung des Bauteils 2 aus Polyedern 4 mit einem anderen Halbzeug 7 oder zugeordneten Verbindungselement verschweißt zu werden.
Mittels des Schneid-Roboterarms oder Schweiß- und Schneid-Roboterarms 16 kann das zugeführte Halbzeug 7, insbesondere wenn es also Endlosband von der Rolle 10 in 1 abgerollt und zugeführt wird, problemlos auf eine gewünschte Länge gekürzt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Halbzeug 7 als Endlosband zugeführt werden kann, sowie je nach herzustellendem Bauteil 2 problemlos in der Länge angepasst werden kann. Dies ist insbesondere bei sehr komplexen Bauteilen 2 vorteilhaft, welche aus einer Vielzahl von unterschiedlich dimensionierten Polyedern 4 aufgebaut sind, wie das Kabinengerüst in den nachfolgenden 9 bis 13, oder bei einem wechselnden Programm der herzustellenden Bauteile.
Das Halbzeug 7 kann so auf die exakte Kantenlänge 5 des jeweiligen Polyeders 4 oder auch der Kantenlänge von mehreren Polyedern 4 zurechtgeschnitten werden, wenn die Polyederkanten 5 von mehreren Polyedern 4 durch ein einziges, durchgehendes Halbzeug 7 ausgebildet werden sollen. Das so gekürzte Halbzeug 7 kann dann an der zugeordneten Schweißposition, insbesondere einem Polyederkontenpunkt, positioniert werden usw.
Die anhand des Ausführungsbeispiels der Produktionsanlage 1 beschriebenen, anfallenden Verfahrensschritte, wie die Zufuhr des Halbzeugs 7, das Positionieren, Schneiden und Schweißen des Halbzeugs 7, das wahlweise zusätzliche Zuführen und Schweißen von Verbindungselementen zum Ausbilden des fertigen Bauteils 2 aus einem Netz aus Polyedern 4 kann automatisiert und vorzugsweise voll automatisiert durchgeführt werden.
Für eine automatisierte und insbesondere vollautomatisierte Herstellung des jeweiligen Bauteils sind einige oder alle Einrichtungen der Produktionsanlage 1, insbesondere wenigstens die Zuführungseinrichtung 6, die Robotereinrichtung 12 mit ihrem Roboterarm oder Roboterarmen, darunter z.B. dem Zuführ-Roboterarm 13 sowie dem Schneid- und Schweiß-Roboterarm 16 und/oder die mobile Bauplattform 15, insbesondere bewegliche Metallplatte, durch eine Steuerungseinrichtung 11 steuerbar.
Die Steuerung durch die Steuerungseinrichtung 11 erfolgt dabei abhängig z.B. von dem Polyedernetz, in welches das gewünschte Bauteil aufgespannt ist, und das aus den Halbzeugen 7 zusammenzuschweißen ist, sowie dem oder den vorhandenen Halbzeugen 7 und Verbindungselementen 21. Dazu steuert die Steuerungseinrichtung 11 beispielsweise Einrichtungen der Produktionsanlage derart, dass das jeweils benötigte zu schweißenden Halbzeug für den jeweils gewünschten Abschnitt des Polyedernetzes des herzustellenden Bauteils zugeführt wird, dieses positioniert, auf eine gewünschte Länge bei Bedarf gekürzt und mit einem anderen Halbzeug 7 z.B. an einem zugeordneten Polyederkontenpunkt 8 verschweißt wird, sowie gegebenenfalls ein erforderliches gewünschtes Verbindungselement 21 zugeführt, positioniert und verschweißt wird. Für die Steuerung und insbesondere für vollautomatisierte Steuerung der Einrichtungen 6, 12, 13, 14, 15, 16, 26 und insbesondere aller Einrichtungen der Produktionsanlage 1 durch die Steuerungseinrichtung 11 erforderliche Informationen können vorab beispielsweise in einer Speichereinrichtung durch die Steuerungseinrichtung 11 abrufbar abgespeichert sein. Solche Informationen sind z.B. die Position, die Länge, die Querschnittsform des Halbzeugs 7, z.B. kreisförmiges Vollprofil usw., die Position des Halbzeugs 7, z.B. an einem zugeordneten Polyederkontenpunkt 8 oder anderen Schweißpunkt des herzustellenden Bauteils, das Halbzeugmaterial, sofern erforderlich die Form des Verbindungselements 21, die Position des Verbindungselements 21, die Position der Bauteilplattform 15 beim Schweißen und/oder Transportieren des Halbzeugs 7 sowie ggf. des Verbindungselements 21 usw. können vorab gespeichert in wenigstens einer Speichereinrichtung abgespeichert und von der Steuerungseinrichtung 11 abrufbar vorgesehen sein. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese spezielle Ausgestaltung und Steuerung der Produktionsanlage 1 durch die Steuerungseinrichtung 11 beschränkt. Es kann jede andere Form der Steuerung mit einer Steuerungseinrichtung und Produktionsanlage vorgesehen sein zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Bauteils und insbesondere teil- oder vollautomatisierte Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils.
Die Erfindung stellt somit insbesondere eine effizientere Alternative zur werkzeuglosen, additiven Fertigung von Leichtbaukonstruktionen bereit. Dies wird ermöglicht durch die Nutzung von standardisierten und kostengünstigen Halbzeugen 7, die ohne weitere Verarbeitung in den Einsatz gebracht werden können. Dadurch wird außerdem ermöglicht investitionsintensive Laseranlagen zu vermeiden und diese durch ein konventionelles und robustes Schweißverfahren und eine entsprechende Schweißanlage zu ersetzen. Zudem wird eine Skalierbarkeit der zu bearbeitenden Bauteile 2 sichergestellt und somit die Flexibilität bei der Herstellung erhöht.
Die zuvor mit Bezug auf 1 beschriebene additive Fertigungslogik führt zu einer starken Reduzierung der Bearbeitungszeit durch die Nutzung von Halbzeugen 7 anstatt ein Bauteil direkt aus einem pulverförmigen Werkstoff zu erzeugen. Ein zusätzlicher Kostenvorteil kann des Weiteren durch die relative günstigen Anlage- und Rohmaterialkosten erzielt werden.
In den folgenden 2 bis 6 sind verschiedene Beispiele für Querschnitte 17 bzw. Querschnittsformen von Halbzeugen 7 zur Herstellung des erfindungsgemäßen Bauteils gezeigt.
Neben einem kreisrunden oder hohlzylindrischen Querschnitt kann das Halbzeug 7 auch z.B. einen hohlzylindrischen Querschnitt 17 mit einer zusätzlichen Querwand 18, wie in 2 gezeigt ist, einen halben hohlzylindrischen Querschnitt 17 mit einer mit einer gepunkteten Linie angedeuteten optionalen Querwand 18, wie in 3 gezeigt ist, oder einen Querschnitt 17 z.B. in Form eines Dreiviertelkreises, wie in 4 gezeigt ist, aufweisen. Des Weiteren kann das Halbzeug 7 auch beispielsweise einen kreuz- oder sternförmigen Querschnitt 17, wie in 5, oder ein kreuz- oder sternförmiges Hohlprofil mit einer kreuz- oder sternförmigen Außenkontur 19 und wie mit einer gestrichelten Linie in 5 mit einer z.B. kreuz- oder sternförmigen Innenkontur 20 aufweisen. Ebenso kann das Halbzeug 7 einen mehreckigen Querschnitt 17, z.B. einen sechseckigen Querschnitt, wie in 6, oder ein mehreckiges Hohlprofil mit einer mehreckigen Außenkontur 19 und einer davon verschiedenen Innenkontur, z.B. einer kreisförmigen Innenkontur 20 aufweisen, wie in 6 mit einer gestrichelten Linie angedeutet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die genannten und in den Figuren gezeigten Querschnitte 17, welche alternativ auch als Querschnittsprofile bezeichnet werden können, sowie die Kombination von Außenkontur 19 und Innenkontur 20 der Querschnitte 17 beschränkt. Das Halbzeug 7 kann jeden Querschnitt 17 als Vollprofil oder Hohlprofil aufweisen, der geeignet ist das erfindungsgemäße Bauteil 2 aus wenigstens zwei Polyedern 4 herzustellen. Der Hohlprofilquerschnitt kann dabei eine runde und/oder eckige Innenkontur 20 aufweisen, die außerdem gleich oder unterschiedlich zur der Außenkontur 19 ist, dies gilt für alle Ausführungsformen der Erfindung.
In den 7 und 8 sind des Weiteren verschiedene Beispiele von Verbindungselementen 21 in einer stark vereinfachten, nicht maßstäblichen und rein schematischen Perspektivansicht gezeigt. Beispielsweise kann das Verbindungselement 21 als Vollprofil, wie in 7 und 8 mit einer durchgezogenen Linie angedeutet oder als Hohlprofil, wie in 7 mit einer zusätzlichen gepunkteten Linie angedeutet, ausgebildet sein. Das Verbindungselement 21 als Hohlprofil kann dabei wenigstens eine Öffnung 22 aufweisen zum Einführen eines zugeordneten Halbzeugs 7 oder auch z.B. zwei gegenüberliegende Öffnungen (nicht dargestellt) zum Hindurchführen des Halbzeugs 7 aufweisen. Das Halbzeug 7 wird anschließend an dem Verbindungselement 21 durch Schweißen befestigt. Bei dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Verbindungselement 21 ein Vieleck, beispielsweise ein viereckiger Würfel. An eine Seite des Würfels ist dabei ein Halbzeug 7 in Form eines Vollprofils mit z.B. einem dreieckigen Querschnitt angeschweißt. An einer anderen Seite des Würfels, ist ein Ende eines Halbzeugs 7 in einer entsprechenden Vertiefung 23 des Würfels in Form eines Vollprofils aufgenommen und mit diesem verschweißt. Das Halbzeug 7 ist dabei als Vollprofil mit einem z.B. kreisförmigen Querschnitt ausgebildet, dessen Ende in der Vertiefung 23 des Würfels mit einem entsprechenden kreisförmigen Querschnitt aufgenommen ist.
Des Weiteren ist in 8 ein Verbindungselement 21 in Form beispielsweise eines Zylinders mit einem Vollprofil dargestellt, wobei der Zylinder wahlweise zusätzlich eine Vertiefung, oder wie in 8 gezeigt ist, eine durchgehende Öffnung 22 zum Ein- oder vollständigen Hindurchführen eines zugeordneten Halbzeugs 7 aufweist. Das Verbindungselement 21 weist außerdem beispielsweise einen Vorsprung 24 auf, z.B. einen zylindrischen Vorsprung, wie mit einer gepunkteten Linie in 8 angedeutet, zum Aufstecken eines entsprechenden zylindrischen Halbzeugs 7 in Form eines Hohlprofils mit einer kreisförmigen Außenkontur 19 und einer kreisförmigen Innenkontur 20. Das jeweilige Halbzeug 7 wird anschließend an dem Verbindungselement 21 angeschweißt.
Das Verbindungselement 21 in Form eines Hohlprofils, hier z.B. der mehreckige, hohle Würfel, hat den Vorteil, dass das Verbindungselement besonders leicht ist. Im Gegensatz dazu hat das Verbindungselement 21 in Form eines Vollprofils, hier z.B. in Form eines mehreckigen, massiven Würfels oder Zylinders den Vorteil, dass es besonders stabil ist.
Des Weiteren können an das Verbindungselement 21 identische Halbzeuge 7, insbesondere Halbzeuge mit einem identischen Querschnitt, einer identischen Dimensionierung und/oder identischem schweißbaren Material usw., oder unterschiedliche Halbzeuge, insbesondere Halbzeuge mit einem unterschiedlichen Querschnitt wie in den 7 und 8, einer unterschiedlichen Dimensionierung und/oder einem unterschiedlichen schweißbaren Material usw., durch Schweißen befestigt werden. Die in den 7 und 8 gezeigten Beispiele für Verbindungselemente 21 und daran befestigen Halbzeugen 7 sind lediglich beispielhaft und die Erfindung ist nicht darauf beschränkt. Es kann jede Art und Form von Verbindungselement 21 und zugeordnetem Halbzeug 7 oder Halbzeugen 7 vorgesehen werden, die geeignet sind durch Schweißen miteinander verbunden zu werden.
In den folgenden 9A, 9B und 11 bis 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bauteils 2 gezeigt, welches z.B. mittels der zuvor mit Bezug auf 1 beschriebenen Produktionsanlage hergestellt werden kann.
Bei dem in den 9A, 9B bis 13 gezeigten Bauteil 2 handelt es sich um eine Lkw-Kabine und genauer um ein Lkw-Kabinengerüst 25 aus einem Netz aus Polyedern 4, genauer einem Netz z.B. aus Dreieckspyramiden. In 9A ist dabei ein Netz 31 aus den Polyedern gezeigt, die in einem ersten Schritt aus dem Volumenkörper - hier nicht dargestellt - der herzustellenden Lkw-Kabine bzw. des herzustellenden Kabinengerüsts abgeleitet wurden. In 9B ist dabei eine Perspektivansicht des Kabinengerüsts 25 aus einem Netz aus Polyedern gezeigt und in 10 ein vergrößerter Ausschnitt des Kabinengerüsts 25 gemäß 9B. Dabei wurde die gesamte Polyederstruktur des Netzes 31 aus Polyedern aus dem Beispiel, wie es zuvor in 9A gezeigt ist, in dem weiteren, zweiten Schritt reduziert. Hierbei wurde die gesamte Polyederstruktur und damit das Netz 31 aus Polyedern, wie es zuvor in 9A gezeigt wurde, beispielsweise gemäß einem oder mehrerer vorgegebener Belastungsfälle zusätzlich optimiert oder weiter optimiert. Dabei konnte auf viele der Polyeder aus 9A verzichtet werden, wie das Ergebnis in 9B zeigt. Die in den 9A und 9B dargestellten Netze aus Polyedern dienen als Beispiele, um zu zeigen, wie aus einem vorgegebenen Volumenelement, z.B. einer LKW-Kabine, eine Polyeder-basierte oder mit anderen Worten Halbzeug- bzw. Stäbchen-basierte Struktur schneller und einfacher hergestellt werden kann als beispielsweise durch ein generatives Schichtbauverfahren wie Lasersintern.
Des Weiteren ist in 11 eine Vorderansicht des Kabinengerüsts 25 und in den 12 und 13 jeweils eine Seitenansicht des Kabinengerüsts 25 dargestellt. Wie aus den 9B bis 13 entnommen werden kann ist das Kabinengerüst 25 aus einem Netz aus einer Vielzahl von Polyedern 4 aufgebaut, die an Polyederknotenpunkten 8 miteinander verbunden, genauer verschweißt sind. Die Anordnung, Dimensionierung, das Halbzeugmaterial, der Halbzeugquerschnitt, das Verbindungselementmaterial, die Verbindungselementform, der Verbindungselementquerschnitt, z.B. Vollprofil oder Hohlprofil mit wahlweise zusätzlich einer oder mehreren Vertiefungen, Öffnungen und/oder Vorsprüngen usw., und/oder die Polyederform, z.B. Tetraeder, Pentaeder, Heptaeder usw.. des aus den Polyedern 4 gebildeten Bauteils 2, hier Kabinengerüsts 25, kann beliebig kombiniert werden. So kann das Bauteil 2 aus denselben Polyedern 4, d.h. Tetraedern bzw. Dreieckspyramiden, ausgebildet werden, wie in dem in den 9B-13 gezeigten Beispiel. Das erfindungsgemäße Bauteil muss dabei nicht unbedingt aus Dreieckspyramiden und insbesondere nicht ausschließlich aus Dreieckspyramiden herstellt sein. Das erfindungsgemäße Bauteil kann aus jeder anderen Art von Polyedern und insbesondere Kombination von wenigstens zwei verschiedenen Polyedern, hergestellt sein. Diverse Beispiele von Polyedern sind zuvor genannt und können beliebig miteinander kombiniert werden zur Herstellung des jeweils gewünschten, erfindungsgemäßen Bauteils.
Die Polyeder 4 mit ihren Polyederkanten 5 z.B. die Polyeder 4 in 9B und den 10 bis 13, können dabei dieselbe Dimensionierung, wie beispielsweise die Polyeder bei dem Träger in 1, oder zumindest teilweise eine unterschiedliche Dimensionierung, wie die Polyeder 4 bei dem Kabinengerüst 25 aufweisen. Wie beispielsweise in 11 gezeigt ist, kann ein Teil der Polyeder 4 und damit ihre Polyederkanten 5 größer, gleich groß oder kleiner als andere Polyeder 4 und deren Polyederkanten 5 ausgebildet sein. Als Halbzeug 7 zur Herstellung der der Polyeder 4 kann ein einziges Halbzeug oder Halbzeugart oder verschiedene Halbzeuge oder Halbzeugarten eingesetzt werden. Im Falle von verschiedenen Halbzeugen oder Halbzeugarten unterscheiden sich die Halbzeuge oder Halbzeugarten in wenigstens einem Merkmal, z.B. der Dimensionierung, der Material oder dem Querschnitt bzw. der Querschnittsform. Bezüglich einem unterschiedlichen Querschnitt bzw. einer unterschiedlichen Querschnittsform kann das Bauteil z.B. aus Halbzeugen mit einem kreisförmigen Voll- oder Hohlprofilquerschnitt und Halbzeugen mit einem viereckige Voll- oder Hohlprofilquerschnitt usw. gebildet werden, um ein Beispiel zu nennen.
Dabei kann das Halbzeug der Polyeder denselben Querschnitt oder Querschnittsform, z.B. einen kreisförmigen Vollprofil- oder kreisförmigen Hohlprofilquerschnitt und des Weiteren dieselbe Dimensionierung oder eine unterschiedliche Dimensionierung aufweisen, z.B. unterschiedlich große Querschnitte, beispielsweise unterschiedlich große kreisförmige Vollprofilquerschnitte oder unterschiedlich große kreisförmige Hohlprofilquerschnitte.
In den 14 bis 20 sind des Weiteren verschiedene Formen von abgetrennten Enden 27 von Halbzeugen 7 gezeigt. In dem Ausführungsbeispiel in den 14, 15, 19 und 20 ist das Halbzeug derart gekürzt oder abgetrennt, dass sein Ende 27 pyramidenförmig ist bzw. eine pyramidenförmige Spitze bildet.
Das Halbzeug 7 weist dabei beispielsweise einen mehreckigen Querschnitt auf, z.B. einen viereckigen und insbesondere quadratischen Querschnitt. Das Halbzeug 7 wird mit seinem pyramidenförmigen Ende 27 mit z.B. quadratischer Grundfläche an einem Polyederknotenpunkt 8 mit wenigstens einem, zwei oder drei anderen Halbzeugenden 27 verschweißt. Die anderen Halbzeuge 7 und ihre Halbzeugenden 27 weisen dabei vorzugsweise ein zu dem pyramidenförmigen Ende 27 passendes Halbzeugende auf, z.B. dasselbe pyramidenförmiges Ende 27, wie in den 14 und 15 gezeigt ist. In 15 sind die beiden an ihren Halbzeugenden 27 zusammengeschweißten Halbzeuge 7 dargestellt und in 14 Schweißflächen mit einem gestrichelten Kreis markiert. Wie in 19 und 20 gezeigt ist, kann der jeweilige Neigungswinkel α des pyramidenförmigen Endes 27 des Halbzeugs 7 beim Schneiden des Halbzeugs 7 variiert werden, beispielsweise bei größeren Querschnitten des Halbzeugs 7. Der Neigungswinkel α bzw. α1, α2, α3 des pyramidenförmigen Endes 27 des Halbzeugs 7 bestimmt sich dann aus dem Neigungswinkel α1 und α2 der jeweils miteinander zu verschweißenden pyramidenförmigen Halbzeugenden 27, wie in 20 angedeutet ist.
Wie in den 16 und 17 gezeigt ist, kann das Halbzeugende 27 auch z.B. kegelförmig ausgebildet sein. Das Halbzeug 7 weist dabei beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt auf und das kegelförmige Halbzeugende 27 dem entsprechende einen kreisförmigen Querschnitt. In 16 ist dabei mit einem gestrichelten Kreis die zu verschweißenden Halbzeugenden 27 stark vereinfacht und nicht maßstäblich dargestellt. Die Enden werden miteinander an einem Polyederknotenpunkt 8 verschweißt, wie in 17 angedeutet und durch Schweißmaterial dabei miteinander verbunden. Die Darstellung in 17 ist wie zuvor in 15 dabei stark vereinfacht und nicht maßstäblich. Insbesondere ist das Schweißmaterial aus Gründen der Übersicht in 17 wie zuvor in 15 nicht dargestellt.
In 18 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel von Halbzeugenden 27 dargestellt, welche miteinander an einem Polyederkontenpunkt 8 miteinander verschweißt sind. Die Halbzeugenden 27 sind dabei eben bzw. vollkommen flach, da das Halbzeug 7 an seinem Ende gerade abgeschnitten oder durchtrennt wurde. Die Halbzeuge 7 weisen beispielsweise einen kreisförmigen Querschnitt in 18 auf. Sie sind zueinander wie in 18 gezeigt ist zum Verschweißen positioniert. Dabei bildet sich ein Zwischenraum zwischen den flachen Halbzeugenden 27, der durch das Schweißmaterial 28 gefüllt wird, um die Halbzeugenden 27 miteinander zu verschweißen.
Abhängig von dem herzustellenden Ende 27 des Halbzeugs 7 und dessen anschließender Verbindung mit einem anderen Halbzeug 7, insbesondere an einem Polyederknotenpunkt 8 oder einem anderen Schweißpunkt, kann zum Schneiden des Halbzeugs 7 der Schneid-Roboterarm z.B. eine Schereneinrichtung oder eine andere geeignete Schneideinrichtung oder Kombination von Schneideinrichtungen aufweisen, um beispielsweise das Ende des Halbzeugs 7 gerade abzuschneiden, wie in 18 oder unter einem jeweiligen Winkel abzuschneiden zum Herstellen eines z.B. kegelförmigen Endes, wie in den 16 und 17, oder eines pyramidenförmigen Endes wie in den 14, 15, 19 und 20 gezeigt ist.
Wie zuvor ausgeführt, ist in den 21 und 22 ein weiteres Beispiel für die Ausbildung eines Bauteils aus einem Netz aus Polyedern gezeigt. In 21 ist dabei ein Rohr 29 dargestellt und wie es in ein Netz aus Polyedern zerlegt ist. Das Rohr kann dabei aus ringförmigen Abschnitten oder Ringsegmenten 30 aus Halbzeugen 7, die z.B. an Polyederknotenpunkten 8, miteinander verschweißt sind aufgebaut sein, wie das in 22 in einer Perspektivansicht gezeigte Ringsegment 30. Das Ringsegment 30 ist dabei z.B. aus Halbzeugen 7 ausgebildet die zu Dreiecken an ihren Polyederknotenpunkten 8 verschweißt sind und die zusammen wiederum zu einem gemeinsamen Viereck verschweißt sind, wobei die Vierecke wiederum zu einem Ring zusammengeschweißt sind. An das Ringsegment 30 anschließend können weitere derartige Ringsegmente 30 vorgesehen sein zum Ausbilden des Rohres 29, wie mit einer gestrichelten Linie für einen Abschnitt des nächsten Ringsegments 30 angedeutet ist. Auf diese Weise kann das Rohr in Form eines Netzes aus Polyedern bzw. einer Stäbchenstruktur aus Halbzeugen 7 aufgebaut und wie zuvor beschrieben hergestellt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand der bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modifizierbar. Insbesondere sind die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Ausführungsbeispiele miteinander kombinierbar, insbesondere einzelne Merkmale davon.
Bezugszeichenliste

1: Produktionsanlage
2: Bauteil
3: Träger
4: Polyeder
5: Polyederkante
6: Zuführungseinrichtung
7: Halbzeug
8: Polyederkontenpunkt
9: Rolleneinrichtung
10: Rolle
11: Steuerungseinrichtung
12: Robotereinrichtung
13: Zuführ-Roboterarm
14: Bearbeitungsstation
15: Bauplattform
16: Schneid- und Schweiß-Roboterarm
17: Querschnitt
18: Querwand
19: Außenkontur
20: Innenkontur
21: Verbindungselement
22: Öffnung
23: Vertiefung
24: Vorsprung
25: Kabinengerüst
26: Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung
27: Halbzeugende
28: Schweißmaterial
29: Rohr
30: Ringsegment
31: Netz aus Polyedern
32: Metallplatte

Claims

Verfahren zur Herstellung, insbesondere automatisierten und vorzugsweise voll automatisierten Herstellung, eines Bauteils (2) aus Polyedern (4) mit Polyederkanten (5), die aus einem Halbzeug (7) ausgebildet sind, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: - Unterteilen des herzustellenden Bauteils (2) in ein Netz aus Polyedern (4), bestehend aus Polyederkanten (5), welche an ihren Polyederknotenpunkten (8) miteinander verbundenen sind zum Bilden des Netzes, - Bereitstellen einer Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26), welche das Halbzeug (7) bereitstellt, - Bereitstellen einer Zuführführungseinrichtung (6) zum Zuführen des Halbzeugs (7) aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) und Positionieren des Halbzeugs (7), - Bereitstellen einer Schneid- und Schweiß-Einrichtung (16) oder einer Schweiß-Einrichtung zum Schweißen und einer Schneid-Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs (7), - Zuführen des Halbzeugs (7) mittels der Zuführungseinrichtung (6), - Aufbauen des Netzes aus Polyedern (4) durch Positionieren des zugeführten Halbzeugs (7) in der Position der auszubildenden Polyederkante (5) an dem jeweils zugeordneten Polyederknotenpunkt (8) des Netzes aus Polyedern (4), und Befestigen des Halbzeugs (7) an dem Polyederknotenpunkt (8) durch Schweißen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) das Halbzeug (7) in der vorbestimmten Länge oder den vorbestimmten Längen der Polyederkanten (5) der Polyeder (4) des Netzes bereitstellt und die Zuführführungseinrichtung (6) das Halbzeug (7) der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) vorzugsweise abhängig oder entsprechend der Länge der jeweils auszubildenden Polyederkante (5) zuführt und positioniert.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Halbzeug (7) auf die vorbestimmte Länge der auszubildenden Polyederkante (5) abgeschnitten wird, wobei das Abschneiden des Halbzeugs (7) vor und/oder nach dem Positionieren des Halbzeugs (7) in der Position der auszubildenden Polyederkante (5) an dem jeweils zugeordneten Polyederknotenpunkt (8) des Netzes aus Polyedern (4) erfolgt; und/oder wobei das Abschneiden des Halbzeugs (7) vor und/oder nach dem Befestigen des Halbzeugs (7) an dem Polyederknotenpunkt (8) durch Schweißen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Polyeder (4) aus einem identischen Halbzeug (7) hergestellt sind oder wenigstens ein Teil der Polyeder (4) des Bauteils (2) aus wenigstens zwei verschiedenen Halbzeugen (7) hergestellt ist, wobei die zwei verschiedenen Halbzeuge (7) sich dabei insbesondere wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionierung und/oder ihres Querschnitts (17) voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch: - Bereitstellen einer Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung zum Bereitstellen eines Verbindungselements (21), - Zuführen des Verbindungselements (21) mittels der Zuführungseinrichtung (6), - Positionieren des zugeführten Verbindungselements (21) als jeweiliger Polyederknotenpunkt (8) zum Befestigen der dem Polyederknotenpunkt (8) zugeordneten Polyederkanten (5) an dem Verbindungselement (21) durch Schweißen zum Ausbilden des Netzes aus Polyedern (4).
Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Polyederkanten (5) der Polyeder (4) des Netzes aus Polyedern (4) an zumindest einem Teil oder allen Polyederknotenpunkten (8) direkt miteinander verbunden und verschweißt sind oder über ein jeweiliges Verbindungselement (21) als Polyederknotenpunkt (8) miteinander verbunden und an dem Verbindungselement (21) angeschweißt sind.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei für wenigstens einen Teil oder alle Polyederknotenpunkte (8) des Netzes aus Polyedern (4) dasselbe Verbindungselement (21) oder wenigstens zwei verschiedene Verbindungselemente (21) vorgesehen sind, wobei die wenigstens zwei verschiedenen Verbindungselemente (21) sich dabei insbesondere wenigstens hinsichtlich ihres Materials, ihrer Dimensionierung und/oder ihres Querschnitts (17) voneinander unterscheiden.
Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Halbzeuge (7) ein stangenförmiges, schweißbares Material ist und wobei das stangenförmige, schweißbare Material insbesondere ein stangenförmiges, schweißbares Metall oder eine stangenförmige, schweißbare Metalllegierung ist und/oder wobei das Verbindungselement (21) aus einem schweißbaren Material ist und insbesondere aus einem schweißbaren Metall oder einer schweißbaren Metalllegierung und vorzugsweise aus demselben Material wie das Halbzeug ist.
Bauteil (2), welches aus einem Netz aus Polyedern (4) mit Polyederkanten (5) besteht, wobei die Polyederkanten (5) aus einem Halbzeug (7) ausgebildet sind, und das Bauteil (2) insbesondere gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt ist.
Bauteil (2) nach Anspruch 9, wobei die Polyederkanten (5) der Polyeder (4) des Bauteils (2) an zumindest einem Teil oder allen Polyederknotenpunkten (8) direkt miteinander verbunden und verschweißt sind oder über ein jeweiliges Verbindungselement (21) als Polyederknotenpunkt (8) miteinander verbunden und an dem Verbindungselement (8) angeschweißt sind.
Produktionsanlage (1) zur Herstellung eines Bauteils (2), insbesondere gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, aus einem Netz aus Polyedern (4) mit Polyederkanten (5), die aus einem Halbzeug (7) ausgebildet sind, insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Produktionsanlage (1) aufweist: - eine Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) zum Bereitstellen des Halbzeugs (7), - eine Zuführführungseinrichtung (6) zum Zuführen des Halbzeugs (7) aus der Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) und Positionieren des Halbzeugs (7), - eine Schneid- und Schweiß-Einrichtung, oder eine Schweiß-Einrichtung zum Schweißen des Halbzeugs (7) und einer Schneid-Einrichtung zum Abschneiden des Halbzeugs (7) .
Produktionsanlage nach Anspruch 11, wobei die Halbzeug-Bereitstellungseinrichtung (26) wenigstens eine Rolleneinrichtung (9) mit wenigstens einer Rolle (10) aufweist, wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigstens einen Lagerbehälter.
Produktionsanlage nach Anspruch 11 oder 12, wobei die Produktionsanlage (1) eine Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung aufweist, wobei die Verbindungselement-Bereitstellungseinrichtung insbesondere wenigstens eine Lagerplatte und/oder wenigstens einen Lagerbehälter aufweist.
Produktionsanlage nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei die Produktionsanlage (1) wenigstens eine Robotereinrichtung (12) aufweist, wobei die Robotereinrichtung (12) wenigstens einen Scheid- und Schweißroboterarm (16), wenigstens einen Schweiß-Roboterarm, wenigstens einen Schneid-Roboterarm und/oder wenigstens einen Zuführ-Roboterarm (6) zum Zuführen des Halbzeugs (7) und/oder eines Verbindungselements (21).
Produktionsanlage nach Anspruch 11, 12, 13 oder 14, wobei die Produktionsanlage wenigstens eine Bauplattform (15) aufweist, wobei die wenigstens eine Bauplattform (15) eine stationäre oder mobile Bauplattform (15) ist, wobei die mobile Bauplattform (15) in wenigstens einem Freiheitsgrad beweglich ausgebildet ist, wobei die wenigstens eine Bauplattform (15) vorzugsweise wenigstens eine Halterungseinrichtung zum Aufnehmen und Halten eines zugeführten Halbzeugs (7) aufweist, wobei die Halterungseinrichtung insbesondere eine Metallplatte (32) ist.