EP3446843B1 - Freiform-holzprofil und dessen herstellung - Google Patents
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- EP3446843B1 EP3446843B1 EP18190324.6A EP18190324A EP3446843B1 EP 3446843 B1 EP3446843 B1 EP 3446843B1 EP 18190324 A EP18190324 A EP 18190324A EP 3446843 B1 EP3446843 B1 EP 3446843B1
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- B27L5/00—Manufacture of veneer ; Preparatory processing therefor
Definitions
- the invention relates to a method according to the preamble of patent claim 1 for producing a free-form wooden profile and a free-form wooden tube according to the preamble of patent claim 8 and a mobility product with at least one such free-form wooden tube.
- Freely formed timber construction components are generally known. Traditionally, such products - such as hiking sticks - were made from a branch or another piece of wood that already had roughly the desired shape (in the example for a hand rest on the one hand and as a stick on the other) and could be machined into the desired outer contour. However, with this manufacturing approach, the choice of freeform is limited to what is found in nature.
- free-form wooden profiles e.g. chair legs, backrests or frames
- the solid e.g. from a corresponding board or a veneer molding
- Wooden components based on board and/or veneer that are manufactured "from the solid" have the disadvantage that the cutting can never fully take the course of the wood fibers into account, which means that the components manufactured in this way have larger dimensions than would be the case optimally due to the material characteristics - especially with regard to strength.
- the WO 89/01856 A1 which discloses a method according to the preamble of claim 1 shows a furniture frame part with a first flat wood laminate.
- the wood veneer is bent to form a molding with a single curvature.
- the molding is sliced, in a direction perpendicular to the axis of curvature, and from this slice a second laminate is made.
- This second laminate is bent in a direction such that a further curve is formed with an axis perpendicular to the first curve axis, whereby a double curve furniture frame part can be produced.
- the method can be carried out using a device for producing a free-form wooden profile, which is set up in particular to carry out a method according to one embodiment of the invention, and has: a pressing tool, in particular a vacuum press, with a first bending mold whose mold surface has at least one axis of curvature , in particular for producing a veneer compact, and a separating tool, in particular a saw or a wedge, for separating the veneer slices from the veneer compact.
- the pressing tool has a second bending mold, the mold surface of which has one or two axes of curvature, in particular for producing a disc compact from veneer discs layered on top of one another.
- the device preferably has a control unit which is set up to carry out the operation of the device in accordance with the desired production specifications.
- a free-form wooden tube is provided with a profile longitudinal axis that is curved three-dimensionally, in particular corresponding to the free-form.
- a profile longitudinal axis is curved and extends in two or all three spatial dimensions and/or is curved around one, two or three axes of curvature at least along part of its extension.
- the free-form wooden tube (hereinafter also referred to simply as a wooden profile) has: a profile body with a plurality of veneer elements connected to one another, in particular glued, each with a longitudinal element axis, with a veneer element being in particular that part of a veneer sheet which originates from a specific wood veneer, so that For example, there is a veneer element for each wood veneer in each veneer slice, and wherein at least some, in particular all, element longitudinal axes run at least essentially parallel to the profile longitudinal axis.
- several veneer elements are arranged next to one another both along a profile transverse axis and along a profile vertical axis.
- a mobility product comprising one or more free-form wooden tubes according to the invention, in particular manufactured by a method according to the invention.
- a mobility product can be, for example, a wheelchair with a frame made of one or more wooden tubes according to an embodiment of the invention.
- the invention is based, among other things, on the finding that wooden tubes, which actually—because of their lower specific weight—would be suitable as a surrogate for light metal tubes in a wide variety of lightweight construction applications, are hardly available on the market as free-form components.
- the invention is now based, inter alia, on the idea of providing a manufacturing method with which wooden tubes can be manufactured in which the fiber course and the tube course fundamentally at least essentially match.
- the profile body of a wood profile can then be formed from a plurality of adjacent veneer elements, which have an element longitudinal axis essentially corresponding to one another, with a profile longitudinal axis which essentially corresponds to the element longitudinal axes, in particular with regard to the existing curvature.
- a veneer element is, in particular, that part of a veneer disc (after it has been separated from the veneer compact) which comes from a specific wood veneer.
- layered veneer slices and thus also the veneer elements connected to each other in this veneer slice are preferably pressed around a second bending mold, so that - especially in combination with the pressing around the first bending mold before the separation - a three-dimensional, largely freely shaped course of the longitudinal axis of the element is made possible along the grain direction of the individual veneer elements and thus also along the profile longitudinal axis of the shaped wooden profile.
- a wood profile shaped in this way can be recognized in particular by the fact that the connecting surfaces between the individual veneer elements are visible as lines with the same external cross section, the course of which corresponds at least essentially to the corresponding element longitudinal axis and thus also to the profile longitudinal axis of the wood profile.
- the wooden profile then has a drawing, as it were, which preferably corresponds to the freely formed longitudinal axis.
- a separating layer in particular a Layered separating film, on which the two half-tube semi-finished products can be easily separated for further processing after the second pressing process.
- the production of the half-tubes themselves can then additionally have the following steps: g) removing the upper part, in particular the upper half, of the disc molding arranged above the separating layer, h) introducing, in particular milling, an inner tube contour into the upper part of the disc molding , in particular on an auxiliary mould, starting from a joining surface of the upper part previously lying on the separating layer, i) introducing, in particular milling, an inner tube contour into a lower part of the disk compact, in particular on the second bending mold, starting from a joining surface previously lying on the separating layer of the lower part.
- the following steps can be carried out according to one embodiment: j) coating the joining surfaces, in particular the portion remaining after insertion, of the two parts with adhesive, j1) placing the two parts on one another at the joining surfaces , k) pressing the two parts on the joining surfaces, in particular by means of a press, for example a vacuum press and/or between the auxiliary mold and the second bending mold, to form a hollow profile, k1) curing the adhesive on the hollow profile.
- a press for example a vacuum press and/or between the auxiliary mold and the second bending mold
- a damping web in particular impregnated with adhesive, and in particular comprising a foam material, is inserted between the joining surfaces of the two parts.
- the wood veneers are cut with an oversize in relation to the desired wood profile length before being stacked.
- an excess can be provided in relation to the desired wood profile thickness, in particular in the transverse direction of the profile; when layering the veneer slices, an excess in relation to the desired wood profile thickness, in particular in Profile vertical direction, are provided.
- the veneer compact can also be cut to the desired profile length with an allowance and/or the disc compact or its upper part and its lower part can be cut to the desired profile length.
- an outer contour of the wooden profile in particular a profile lateral surface, is introduced, in particular milled, into the disc molding or into its upper part and into its lower part.
- the wooden profile can be given the desired outer contour, which can have, for example, a constant outer cross section or an outer cross section that can change over the longitudinal extent of the wooden profile.
- the outer cross section can also be constant or variable in the circumferential direction.
- the outer contour can be introduced, in particular milled, into the upper part and into the lower part in separate steps.
- an inner profile surface and/or an outer profile surface and/or a surface seal in particular a resin, for example as a thin layer of resin, is applied to the profile head surfaces.
- the structural strength of the manufactured hollow profile can be increased by introducing a support structure to increase the stability of the wooden profile into a cavity of the hollow profile—in particular a recess formed by the inner contour of at least the upper or lower part of the disc molding.
- the cavity can be filled with structural foam, for example, and/or be lined with a fabric hose.
- the support structure can take up the entire cavity or part of it in different versions in relation to the cross section and/or in relation to the longitudinal extent of the wooden profile, for example adjacent to the inner wall of the wooden profile designed as a tube.
- the profile lateral surface(s) can be ground down after the outer contour has been introduced.
- at least one of the profile head surfaces is adapted to a connection contour of a (component) part to be connected, in particular by means of a milling and/or grinding process, and thus forms a connection interface.
- the veneers and/or the veneer discs are heated and/or moistened and/or treated in some other way, in particular physically and/or chemically, before the respective pressing.
- the wooden veneers are, for example, of the type in which the veneer layer is removed from the trunk in the circumferential direction, or in which the veneer layer is tangential to a longitudinal axis of the tribe is removed.
- the wood profile is made from the wood veneer in such a way that the wood fibers run at least to a greater extent and/or essentially along the longitudinal axis of the wood profile.
- wood veneers of at least essentially the same wall thickness are used to layer the veneer stacks, but this wall thickness can assume different values for different wood profiles within the meaning of the invention, for example 0.5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm or 4 mm.
- the veneer discs When producing the veneer discs, they can also be sawn off the veneer compact with different wall thicknesses, which preferably but do not necessarily correspond to the wall thickness of the veneers used. Preferably all slices of veneer are cut with the same wall thickness.
- the device also has: a chipping tool, in particular a milling machine, for introducing the inner contour and/or the outer contour of the wooden profile, and /or an adhesive device with an adhesive applicator and/or an adhesive hardener, in particular having a heater and/or a UV light source.
- a chipping tool in particular a milling machine
- an adhesive device with an adhesive applicator and/or an adhesive hardener, in particular having a heater and/or a UV light source.
- the separating tool and/or the chipping tool is set up to pre-process the wood veneers, the veneer molding and/or the disc molding to a desired oversize and/or oversize.
- a method can thus be carried out according to one embodiment of the invention, in which the wood veneers used have a sufficient length and width to produce the desired wood profile as individual veneers and a sufficient thickness as layered veneers, without unnecessarily making handling during production more difficult.
- Each veneer element has at least on one veneer side surface a connection surface with an adjacent veneer element of another wood veneer and on at least one disk side surface a connection surface with an adjacent veneer element of another veneer disk.
- connecting surfaces are exposed on an outer surface of the manufactured wood profile (e.g. by grinding or milling the outer contour), they become visible unless an opaque lacquer or other opaque surface sealant is applied.
- the connecting surfaces of those veneer elements that form the profile lateral surface each form a connecting line on the profile lateral surface, which - at least neglecting the effects of a cross-section of the wooden profile that changes along the profile longitudinal axis - run at least essentially parallel to the profile longitudinal axis.
- the connecting lines are preferably distributed at least substantially uniformly along the circumference of the profile lateral surface.
- a mobility product within the meaning of the invention can be, for example: a wheelchair, a walker, a golf caddy, a stroller or a bicycle, but also a structural component, in particular a free-form structural component, in the interior of a motor vehicle.
- furniture products are also provided with one or more wood profiles according to an embodiment of the invention.
- Method steps according to an exemplary embodiment of the method according to the invention are first described below (see Figures 1-5 ), which are suitable to produce a tube designed as a wooden profile 1, as in the figures 6 and 7 are shown: First, a plurality of wood veneers 2.1 to 2.8 are stacked one on top of the other, care being preferably taken to ensure that the individual wood veneers 2 are arranged with mutually corresponding, that is to say the same, fiber orientation to one another. In the exemplary embodiment, the surfaces of the wood veneers 2 that rest on one another are coated with a suitable adhesive.
- the number of wood veneers 2 used can also be significantly higher than eight, which can depend, for example, on a desired diameter of the wood profile tube 1 and/or on the thickness of the wood veneers 2 used.
- the wood veneers 2.1 to 2.8 are applied to a first bending mold 6 with a mold surface 8 and pressed around it.
- Exemplary compression directions are indicated by the double-lined arrows in 1 shown.
- the pressing takes place, for example, by means of a vacuum press, which is not shown.
- a veneer compact 101 in which the wood veneers 2 are firmly glued together and have a negative of the shape of the mold surface 8, which is curved about a first axis of curvature 9, which is shown in the illustration in FIG 1 runs perpendicular to the plane of the drawing.
- a plurality of veneer slices 4.1 to 4.20 are cut from the pressed veneer, which in the exemplary embodiment have at least essentially the same thickness as the wood veneers 2.
- the veneer discs 4 are separated, for example, by means of a saw, not shown, in the exemplary embodiment at right angles to the surfaces of the wood veneers 2 that are glued together.
- the cut sides of the veneer slices 4 cut off in this way are then coated with adhesive and stacked on top of one another for further processing placed on a second bending mold 12 with a mold surface 14 . There they are pressed around the mold surface 14 in a manner analogous to the first pressing process (cf 1 ) pressed. Exemplary compression directions are indicated by the double-lined arrows in 3 shown.
- the second mold surface 14 has two axes of curvature 11 and 13 perpendicular to one another, so that the second mold surface can simultaneously have regions that are curved about none, one of the two, or both axes of curvature 11, 13.
- the veneer discs are applied to the second bending mold 12 in such a way that the axes of curvature 11, 13 of the second mold surface 14 are at least substantially perpendicular to the axis of curvature 9 about which the veneer discs 4 are already curved from the first pressing process.
- a separating layer 10 designed as a separating film can be inserted between, for example, the middle veneer disks 4.10 and 4.11 in order to ensure that during pressing around the second bending mold two half-tube semi-finished products with suitable joining surfaces can be produced. Accordingly, although the veneer discs 4.1 to 4.20 are pressed in the second pressing process, in 3 for clarification, only the veneer discs 4.1 to 4.10 are shown with the final separating film 10, from which the lower half-tube semi-finished product 301 is produced.
- connection of the veneer discs 4 creates a disc compact - or, as in the exemplary embodiment, two disc compacts separated by the separating film 10, of which 3 only the lower disk compact 201 forming the lower half-pipe semi-finished product 301 is shown.
- FIG 4 shows the lower disc molding 201 after the inner contour 16 of the lower half-pipe semi-finished product has been introduced by means of a non-illustrated chipping device, for example a (CNC) milling machine.
- a non-illustrated chipping device for example a (CNC) milling machine.
- the inner contour can be are introduced, but not on the second bending form as a workpiece carrier, but for example on a suitably shaped auxiliary form.
- Joining surfaces 20.1 and 20.2 of the lower disc molding 201 can also be seen, which are also left in a corresponding design on the upper disc molding, not shown, so that the two half-tube semi-finished products can be connected to one another with a suitable adhesive coating on the corresponding joining surfaces (compare tube 301 in figure 5 ).
- a support structure 24 designed as a structural foam insert is inserted into the cavity of the inner contour 16, which corresponds to the strength of the manufactured pipe 1 during operation serves.
- the left-hand part of the upper half-pipe semi-finished product 302 is cut out in order to be able to show the damping web 22 and the support structure 24 .
- the desired outer contour 26 of the tube is then introduced again by means of a milling machine (not shown), with which the wooden profile 1 is finished in the exemplary embodiment (cf 6 ).
- the outer contour 26, like the inner contour 16, can be designed in such a way that the cross section of the tube 1 varies along the longitudinal axis 17 of the profile. This variation can be used, for example, when designing connection interfaces 28.1 or 28.2 for connection to other wooden profiles and/or when adjusting the wall thickness of the wooden profile 1 according to the loads to be expected during operation.
- the wooden profile 1 designed as a tube has a profile body 27 which in turn has a plurality, preferably a large number, of veneer elements 30 connected to one another, in particular glued.
- the profile body 27 can also have, for example - as here - a damping web 22 (see Fig figure 5 ).
- the profile body 27 is delimited by the introduced outer contour 26 and inner contour 16 and by the connection interfaces 28.1 and 28.2.
- the individual veneer elements 30 are at least approximately square in cross section (compare sections A - A and B - B in 6 ).
- the square pattern drawn for explanation in these steps is to be understood in such a way that an adhesive surface runs to the adjacent wood veneer or to the adjacent veneer sheet on the lines of the square pattern running at right angles to one another.
- This representation is intended to make it clear that (except possibly in the case of an extremely thin wall of the tube in some areas, which will not normally occur) several veneer elements 30 are always arranged next to one another along a profile transverse axis Q and along a profile vertical axis H.
- significantly more veneer elements 30 can be arranged next to one another along the transverse profile axis Q and/or along the vertical profile axis H than is shown in the exemplary illustration in FIG 7 the case is.
- the profile transverse axis Q and the profile vertical axis H in both sections A - A and B - B each span the section plane.
- the veneer element 30.1 is adjacent to the veneer element 30.2 along the vertical profile axis H, among other things, and is adjacent to the veneer element 30.3 along the transverse profile axis Q.
- the profile longitudinal axis 17 of the wooden profile 1 is drawn in schematically between the two sections A - A and B - B. It is clear from the illustration that, for example, the veneer element 30.1 extends along a longitudinal element axis 117.1 between the two longitudinal ends of the wooden profile 1 and at least from AA to BB. Due to the bending of the individual veneer elements 30 with the entire wood profile 1 during production, the element longitudinal axis 117.1 runs at least essentially parallel to the profile longitudinal axis 17 of the entire wood profile 1.
- the veneer element 30.5 does not run along the longitudinal element axis 117.5 along the entire longitudinal extension of the wooden profile 1. This can be seen in the schematic representation from the fact that the axis 117.5 that is drawn in does run through the section A - A, but not through the B - B.
- the veneer element 30.5 forms, with its neighboring veneer elements, a reinforcement of the wall thickness of the wooden profile 1, which is required at section A-A, but not at section B-B.
- Fine lines are visible on the outer contour 26 along the extension with respect to the profile longitudinal axis 17 at those points at which an adhesive surface 32 runs between two wood veneers 2 or between two veneer discs 4 . At least in areas with a constant circumference of the wooden profile 1, these lines run at least essentially parallel to the profile longitudinal axis 17. For clarification in the schematic representation, one of these lines is in 7 drawn with a double-dotted line 34.
- FIG. 8 1 shows a wheelchair as an example of a mobility product according to an embodiment of the invention, the frame of which has several interconnected free-form wooden tubes 1.1 to 1.9, one or more of which are each designed according to an embodiment of the invention.
- the wooden profiles 1 are connected to each other at joints; the connection point 28.3 between the wooden profile 1.5 according to an exemplary embodiment of the invention and the wooden profile 1.2 according to an exemplary embodiment of the invention is shown as an example.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zur Herstellung eines Freiform-Holzprofils sowie ein Freiform-Holzrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 und ein Mobilitätsprodukt mit wenigstens einem solchen Freiform-Holzrohr.
- Frei geformte Holzbaubauteil an sich sind allgemein bekannt. Traditionell waren solche Produkte - wie beispielsweise Wanderstöcke - aus einem Ast oder einem anderen Holzstück hergestellt, das bereits in etwa die gewünschte Form (im Beispiel zur Handauflage einerseits und als Stock andererseits) aufwies und durch spanende Bearbeitung in die gewünschte Außenkontur gebracht werden konnte. Mit diesem Fertigungsansatz ist die Auswahl der Freiform jedoch auf das in der Natur Aufgefundene beschränkt.
- Darüber hinaus werden beispielsweise im Möbelbau häufig frei geformte Holzprofile (z.B. Stuhlbeine, -lehnen oder -rahmen) verwendet, die aus dem Vollen gefräst sind (beispielsweise aus einem entsprechenden Brett oder einem Furnierpressling), und damit die gewünschte freie Form - hinsichtlich zweier oder dreier Dimensionen - erhalten können.
- In den letzten Jahren werden vermehrt auch Mobilitätsprodukte wie beispielsweise Fahrräder mit Holzrahmen angeboten, deren Bestandteile aus geeignet geformten Holzbrettern gefräst werden.
- "Aus dem Vollen" gefertigte Holzbauteile auf Brett- und/oder Furnierbasis weisen den Nachteil auf, dass der Zuschnitt nie vollständig auf den Verlauf der Holzfasern Rücksicht nehmen kann, wodurch die so gefertigten Bauteile stärker dimensioniert werden müssen, als dies aufgrund der Werkstoffcharakteristika - insbesondere hinsichtlich Festigkeit - optimalerweise der Fall wäre.
- Darüber hinaus ist beispielsweise eine Weiterverarbeitung der so gefertigten Freiformteile zu Rohren wegen der strukturellen Schwäche der Bauteile in solchen Bereichen, die nicht entlang der Faser verlaufen, schwierig, wenn die Bauteile später Biege- und/oder Torsionsbelastungen ausgesetzt sein sollen.
- Zudem ist es bekannt, geradflächige Holzprofile - beispielsweise aus mehreren Lagen Holzfurnier - in die gewünschte Flächenkontur zu bringen, um beispielsweise Holzschüsseln zu fertigen. Dazu wird das geradflächige Rohteil erwärmt und/oder angefeuchtet und anschließend einer rotationssymmetrischen Form angepresst. Auch Längs-Holzprofile können mit solchen oder ähnlichen Press-Verfahren hergestellt werden, beispielsweise bei Holz-Handläufen aus Schichtfurnier für Treppen. Diese können entweder lediglich um eine einzige Krümmungsachse gebogen werden oder zusätzlich tordiert werden, sodass ein spiralförmiger Handlauf entsteht. Eine freie Formgebung über das Beschriebene hinaus ist auch hier nicht möglich. Mit den gängigen Verfahren kann also eine wirklich freie, dreidimensionale Formgebung allenfalls mit zufällig gefundenem, natürlich gewachsenem Holz oder unter Vernachlässigung der Faserrichtung und damit der optimalen Festigkeit des Werkstoffes Holz erreicht werden. Insbesondere eine Fertigung von möglichst grazilen und/oder möglichst leichten Freiform-Holzprofilen ist dadurch erschwert.
- Die
WO 89/01856 A1 - In der
DE 41 14 621 C1 , die ein Freiform-Holzrohr gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 8 offenbart, ist ein Verfahren zum Herstellen eines Bedienungshebelteiles, insbesondere eines Schaltknüppelkopfteiles beschrieben, bei dem Furnierlagen mittels Formpressens gekrümmt und daraufhin zerteilt werden, wobei die entstehenden Teile zu einer Ummantelung zusammengefügt werden, welche sodann mit Kunststoffwerkstoff hinterspritzt wird. Ferner ist ein entsprechendes Bedienungshebelteil beschrieben. - Ausgehend von den verschiedenen Nachteilen der beschriebenen Verfahren ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Fertigung von Freiform-Holzprofilen und ein verbessertes Freiform-Holzprofil bereitzustellen. Insbesondere soll eine vorteilhafte Möglichkeit zur Fertigung eines, insbesondere als Rohr ausgebildeten, Freiform-Holzprofils und damit auch ein Freiform-Holzrohr bereitgestellt werden, bei dem eine weitgehend freie Formbarkeit und eine gute Ausnutzung der optimalen Werkstofffestigkeit kombiniert ist.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Freiform-Holzprofils mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie durch ein Freiform-Holzrohr mit den Merkmalen von Anspruch 8 und ein Mobilitätsprodukt gemäß Anspruch 11. Mit den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausbildungen der verschiedenen Aspekte der Erfindung unter Schutz gestellt.
- Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Freiform-Holzprofils, insbesondere einer Langware, wie beispielsweise eines Rohrs oder einer Stange, jeweils mit einer dreidimensional gebogenen Profillängsachse, aus Holzfurnieren, bereitgestellt. Das Verfahren weist zumindest die Schritte auf:
- a) Schichten einer Mehrzahl von, insbesondere Klebstoff-beschichteten, Holzfurnieren - insbesondere mit gleicher Faserausrichtung - aufeinander, insbesondere an den flächigen Seiten der Holzfurniere, um diese vorzugsweise in einem nächsten Schritt miteinander zu verbinden, b) Verpressen der Holzfurniere um eine erste Biegeform, deren Formoberfläche zumindest eine, vorzugsweise genau eine, Krümmungsachse aufweist, insbesondere mittels einer Presse, beispielsweise einer Vakuumpresse, zu einem Furnierpressling, b1) vorzugsweise Aushärten des Klebstoffs am Furnierpressling, c) Abtrennen, insbesondere Abschneiden, Abspalten oder Absägen, von Furnierscheiben von dem Furnierpressling, insbesondere senkrecht zu einer flächigen Furniererstreckungsebene und/oder entlang einer direkten Verbindungsstrecke zwischen einem vorderen und einem hinteren Ende des Furnierpresslings, d) vorzugsweise Beschichten der Schnittseiten der Furnierscheiben mit Klebstoff, e) Schichten einer Mehrzahl von, insbesondere Klebstoff-beschichteten, Furnierscheiben aufeinander an ihren Schnittseiten, f) Verpressen der Furnierscheiben um eine zweite Biegeform deren Formoberfläche wenigstens eine (also insbesondere eine, zwei oder mehr) Krümmungsachsen aufweist, insbesondere mittels einer Presse, beispielsweise einer Vakuumpresse, zu einem Scheibenpressling, f1) vorzugsweise Aushärten des Klebstoffs am Scheibenpressling.
- Das Verfahren kann mittels einer Vorrichtung zur Herstellung eines Freiform-Holzprofils durchgeführt werden, das insbesondere eingerichtet ist zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einer Ausführung der Erfindung, und aufweist: ein Presswerkzeug, insbesondere eine Vakuumpresse, mit einer ersten Biegeform, deren Formoberfläche wenigstens eine Krümmungsachse aufweist, insbesondere zum Herstellen eines Furnierpresslings, und ein Trennwerkzeug, insbesondere eine Säge oder einen Keil, zum Abtrennen der Furnierscheiben von dem Furnierpressling. Zudem weist das Presswerkzeug eine zweite Biegeform auf, deren Formoberfläche eine oder zwei Krümmungsachsen aufweist, insbesondere zum Herstellen eines Scheibenpresslings aus aufeinander geschichteten Furnierscheiben. Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine Steuereinheit auf, die eingerichtet ist, den Betrieb der Vorrichtung entsprechend den gewünschten Fertigungsvorgaben durchzuführen.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Freiform-Holzrohr mit einer - insbesondere entsprechend der Freiform - dreidimensional gebogenen Profillängsachse bereitgestellt. Eine solche Profillängsachse verläuft gebogen und erstreckt sich dabei in zwei oder alle drei Raumdimensionen und/oder ist wenigstens entlang eines Teils ihrer Erstreckung um eine, zwei oder drei Krümmungsachsen gebogen.
- Das Freiform-Holzrohr (nachfolgend auch schlicht als Holzprofil bezeichnet) weist auf: einen Profilkörper mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen, insbesondere verklebten, Furnierelementen mit jeweils einer Elementlängsachse, wobei ein Furnierelement insbesondere derjenige Teil einer Furnierscheibe ist, der einem bestimmten Holzfurnier entstammt, sodass beispielsweise zu jedem Holzfurnier in jeder Furnierscheibe ein Furnierelement vorliegt, und wobei zumindest ein Teil der, insbesondere alle, Elementlängsachsen zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse verlaufen. Bei dem Holzprofil sind sowohl entlang einer Profilquerachse als auch entlang einer Profilhochachse mehrere Furnierelemente nebeneinander angeordnet.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Mobilitätsprodukt mit einem oder mehreren Freiform-Holzrohren gemäß der Erfindung, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß der Erfindung, bereitgestellt. Ein solches Mobilitätsprodukt kann beispielsweise ein Rollstuhl mit einem Rahmen aus einem oder mehreren Holzrohren nach einer Ausführung der Erfindung sein.
- Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zu Grunde, dass Holzrohre, die sich eigentlich - wegen ihres geringeren spezifischen Gewichts - in verschiedensten Leichtbauanwendungen als Surrogat für Leichtmetallrohre anbieten würden, kaum als Freiformbauteile am Markt verfügbar sind.
- Obwohl es selbstverständlich möglich ist, aus einem ausreichend dicken Holzblock mit spanenden Fertigungsverfahren zwei Rohrhälften auch mit frei zu bestimmender (und gegebenenfalls gebogener) Profillängsachse zu fertigen und diese anschließend zu verbinden, sind solche Rohre nur als Spezialanfertigung zu erwerben. Zudem sind solche Rohre im Normalfall nicht für Leichtbauanwendungen geeignet, weil sie wegen der freien Formgebung die entlang der natürlich gewachsenen Faser des Holzes stärkere Festigkeit nur dort punktuell ausnutzen können, wo der Faserverlauf und der Rohrverlauf zufällig übereinstimmen.
- Die Erfindung basiert nun unter anderem auf der Idee, ein Fertigungsverfahren bereitzustellen, mit welchem Holzrohre gefertigt werden können, bei denen der Faserverlauf und der Rohrverlauf grundsätzlich zumindest im Wesentlichen übereinstimmt.
- Dies wird bei einem Verfahren nach einer Ausführung der Erfindung erreicht, weil ein solches zunächst die Fertigung von Furnierelementen mit einer frei formbaren Elementlängsachse ermöglicht. Aus einer Mehrzahl benachbarter Furnierelemente, die eine im Wesentlichen einander entsprechende Elementlängsachse aufweisen, lässt sich dann der Profilkörper eines Holzprofils mit einer Profillängsachse formen, die den Elementlängsachsen im Wesentlichen insbesondere hinsichtlich des vorliegenden Krümmungsverlaufs entspricht.
- Bei einem Furnierelement handelt es sich insbesondere um denjenigen Bestandteil einer Furnierscheibe (nach dem Abtrennen vom Furnierpressling), welcher einem bestimmten Holzfurnier entstammt. In einem späteren Verfahrensschritt werden aufeinander geschichtete Furnierscheiben und damit auch die in dieser Furnierscheibe miteinander verbundenen Furnierelemente vorzugsweise um eine zweite Biegeform verpresst, sodass - insbesondere in Kombination mit dem vor dem Abtrennen erfolgten Verpressen um die erste Biegeform - ein dreidimensional weitgehend frei geformter Verlauf der Elementlängsachse entlang der Faserrichtung der einzelnen Furnierelemente und damit auch entlang der Profillängsachse des geformten Holzprofils ermöglicht wird.
- Ein derart geformtes Holzprofil kann insbesondere daran erkannt werden, dass bei gleichbleibendem Außenquerschnitt die Verbindungsflächen zwischen den einzelnen Furnierelementen als Linien sichtbar sind, deren Verlauf zumindest im Wesentlichen der entsprechenden Elementlängsachse und damit auch der Profillängsachse des Holzprofils entspricht. Das Holzprofil verfügt dann gleichsam über eine Zeichnung, die vorzugsweise der freigeformten Längsachse entspricht.
- Um bereits bei der Durchführung des Verfahrens eine Fertigung eines Rohres als Holzprofil zu unterstützen, wird bei dem Schichten der Furnierscheiben zwischen zwei, insbesondere mittleren, Furnierscheiben eine Trennlage, insbesondere eine Trennfolie, eingeschichtet, an welcher die beiden Halbrohr-Halbzeuge für die weitere Verarbeitung nach dem zweiten Pressvorgang in einfacher Weise getrennt werden können.
- Die Fertigung der Halbrohre selbst kann dann gemäß einer Ausführung zusätzlich die folgenden Schritte aufweisen: g) Abnehmen des oberhalb der Trennlage angeordneten oberen Teils, insbesondere der oberen Hälfte, des Scheibenpresslings, h) Einbringen, insbesondere Fräsen, einer Rohrinnenkontur in den oberen Teil des Scheibenpresslings, insbesondere auf einer Hilfsform, ausgehend von einer zuvor an der Trennlage anliegenden Fügefläche des oberen Teils, i) Einbringen, insbesondere Fräsen, einer Rohrinnenkontur in einen unteren Teil des Scheibenpresslings, insbesondere auf der zweiten Biegeform, ausgehend von einer zuvor an der Trennlage anliegenden Fügefläche des unteren Teils.
- Um die Halbrohre im Sinne der Erfindung zu fügen, können gemäß einer Ausführung die folgende Schritte durchgeführt werden: j) Beschichten der Fügeflächen, insbesondere des nach dem Einbringen verbleibenden Anteils, der beiden Teile mit Klebstoff, j1) Anlegen der beiden Teile aneinander an den Fügeflächen, k) Verpressen der beiden Teile an den Fügeflächen, insbesondere mittels einer Presse, beispielsweise einer Vakuumpresse und/oder zwischen der Hilfsform und der zweiten Biegeform, zu einem Hohlprofil, k1) Aushärten des Klebstoffs am Hohlprofil.
- Gemäß einer Ausführung des Verfahrens wird, insbesondere beim Anlegen der beiden Teile aneinander, zwischen den Fügeflächen der beiden Teile ein, insbesondere Klebstoff-getränkter, Dämpfungssteg, insbesondere aufweisend ein Schaumstoffmaterial, eingelegt. Dadurch kann auch an der Fügeebene des Rohrs eine gute Dämpfungswirkung im späteren Betrieb sichergestellt werden.
- Um die Durchführung des Verfahrens zu vereinfachen, werden gemäß einer Ausführung die Holzfurniere vor dem Schichten mit einem Übermaß in Bezug auf die gewünschte Holzprofillänge zugeschnitten. Bei dem Schichten der Holzfurniere kann ein Übermaß in Bezug auf die gewünschte Holzprofildicke, insbesondere in Profilquerrichtung, vorgesehen werden, bei dem Schichten der Furnierscheiben kann ein Übermaß in Bezug auf die gewünschte Holzprofildicke, insbesondere in Profilhochrichtung, vorgesehen werden. Gemäß einer Ausführung kann auch der Furnierpressling mit einem Aufmaß auf die gewünschte Profillänge zugeschnitten werden und/oder der Scheibenpressling oder sein oberer Teil und sein unterer Teil auf die gewünschte Profillänge zugeschnitten werden.
- Gemäß einer Ausführung wird in den Scheibenpressling oder in seinen oberen Teil und in seinen unteren Teil eine Außenkontur des Holzprofils, insbesondere einer Profilmantelfläche, eingebracht, insbesondere gefräst. Damit kann dem Holzprofil die gewünschte Außenkontur gegeben werden, die beispielsweise einen gleichbleibenden Außenquerschnitt oder aber auch einen über die Längserstreckung des Holzprofils veränderlichen Außenquerschnitt aufweisen kann. Auch in Umfangsrichtung kann der Außenquerschnitt gleichbleibend oder veränderlich sein.
- Insbesondere kann die Außenkontur in den oberen Teil und in den unteren Teil in separaten Schritten eingebracht, insbesondere gefräst, werden.
- Um die Abnutzung des gefertigten Holzprofils zu verringern und/oder um eine gefälligere Oberfläche bereitstellen zu können, wird gemäß einer Ausführung nach dem Einbringen der Innenkontur und/oder der Außenkontur des Holzprofils auf eine innere Profilmantelfläche und/oder auf eine äußere Profilmantelfläche und/oder auf die Profilkopfflächen eine Oberflächenversiegelung, insbesondere ein Harz, beispielsweise als dünne Harzschicht, aufgebracht.
- Die strukturelle Festigkeit des gefertigten Hohlprofils kann gemäß einer Ausführung gesteigert werden, indem in einen Hohlraum des Hohlprofils - insbesondere eine durch die Innenkontur wenigstens des oberen oder des unteren Teils des Scheibenpresslings ausgebildete Ausnehmung - eine Stützstruktur zur Steigerung der Stabilität des Holzprofils eingebracht wird. Im Sinne dieser Ausführung kann der Hohlraum beispielsweise mit Strukturschaum ausgeschäumt und/oder mit einem Gewebeschlauch ausgelegt werden. Die Stützstruktur kann dabei in unterschiedlichen Ausführungen bezogen auf den Querschnitt und/oder bezogen auf die Längserstreckung des Holzprofils den gesamten Hohlraum oder einen Teil davon einnehmen, beispielsweise anliegend an der Innenwand des als Rohr ausgebildeten Holzprofils.
- Um die Endkontur des Holzprofils herzustellen, kann/können gemäß einer Ausführung die Profilmantelfläche(n) nach dem Einbringen der Außenkontur abgeschliffen werden. Um das gefertigte Holzprofil später mit anderen Bauteilen verbinden zu können, wird gemäß einer Ausführung wenigstens eine der Profilkopfflächen, insbesondere mittels eines Fräs- und/oder Schleifvorgangs, an eine Verbindungskontur eines zu verbindenden (Bau-)Teils angepasst und bildet damit eine Verbindungsschnittstelle aus.
- Gemäß einer Ausführung werden die Furniere und/oder die Furnierscheiben vor dem jeweiligen Verpressen erwärmt und/oder angefeuchtet und/oder anderweitig zur Steigerung der Biegsamkeit, insbesondere physikalisch und/oder chemisch, behandelt.
- Damit eine möglichst gute Festigkeit - insbesondere Biege- und Torsionssteife - des Holzprofils sichergestellt werden kann, sind gemäß einer Ausführung die Holzfurniere beispielsweise von der Art, bei welcher die Furnierschicht in Umfangsrichtung vom Stamm abgetragen wird, oder bei welcher die Furnierschicht tangential zu einer Längsachse des Stamms abgetragen wird. In jedem Fall wird gemäß einer solcher Ausführung das Holzprofil aus dem Holzfurnier derart angefertigt, dass die Holzfasern zumindest zu einem größeren Teil und/oder im Wesentlichen entlang der Längsachse des Holzprofils verlaufen.
- Vorzugsweise werden zum Schichten der Furnierstapel nur Holzfurniere einer zumindest im wesentlichen gleichen Wandstärke verwendet, jedoch kann für verschiedene Holzprofile im Sinne der Erfindung diese Wandstärke unterschiedliche Werte annehmen, beispielsweise 0,5 mm, 1 mm, 2 mm 3 mm oder 4 mm.
- Bei der Herstellung der Furnierscheiben können diese vom Furnierpressling ebenso mit unterschiedlichen Wandstärken abgesägt werden, die vorzugsweise aber nicht zwingend der Wandstärke der verwendeten Furniere entsprechen. Vorzugsweise werden alle Furnierscheiben mit der gleichen Wandstärke abgeschnitten.
- Damit ein Holzprofil auch als Rohr ausgebildet werden kann und damit die entsprechenden Fertigungsschritte in vorteilhafter Weise ausgeführt werden können, weist die Vorrichtung gemäß einer Ausführung zusätzlich auf: ein Spanwerkzeug, insbesondere eine Fräse, zum Einbringen der Innenkontur und/oder der Außenkontur des Holzprofils, und/oder eine Klebeeinrichtung mit einem Klebstoffapplikator und/oder einem Klebstoff-Aushärter, insbesondere aufweisend eine Heizung und/oder eine UV-Lichtquelle.
- Insbesondere ist das Trennwerkzeug und/oder das Spanwerkzeug eingerichtet, die Holzfurniere, den Furnierpressling und/oder den Scheibenpressling auf ein gewünschtes Übermaß und/oder Aufmaß vorzubearbeiten. Damit kann ein Verfahren nach einer Ausführung der Erfindung durchgeführt werden, bei welchem die verwendeten Holzfurniere als einzelne Furniere eine ausreichende Länge und Breite zur Herstellung des gewünschten Holzprofils aufweisen, sowie als geschichtete Furniere eine ausreichende Dicke, ohne das Handling bei der Fertigung unnötig zu erschweren.
- Jedes Furnierelement weist wenigstens an einer Furnierseitenfläche eine Verbindungsfläche mit einem benachbarten Furnierelement eines anderen Holzfurniers und an wenigstens einer Scheibenseitenfläche eine Verbindungsfläche mit einem benachbarten Furnierelement einer anderen Furnierscheibe auf.
- Wo diese Verbindungsflächen an einer äußeren Oberfläche des gefertigten Holzprofils zutage treten (beispielsweise durch ein Abschleifen oder Fräsen der Außenkontur), werden sie gemäß einer Ausführung sichtbar, solange nicht ein undurchsichtiger Lack oder eine andere undurchsichtige Oberflächenversiegelung aufgebracht ist. Dementsprechend bilden bei dieser Ausführung die Verbindungsflächen derjenigen Furnierelemente, welche die Profilmantelfläche ausbilden, an der Profilmantelfläche jeweils eine Verbindungslinie aus, die - zumindest unter Vernachlässigung von Effekten eines entlang der Profillängsachse sich ändernden Querschnitts des Holzprofils - zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse verlaufen. Vorzugsweise sind dabei die Verbindungslinien zumindest im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Umfangs der Profilmantelfläche verteilt.
- Ein Mobilitätsprodukt im Sinne der Erfindung kann beispielsweise sein: ein Rollstuhl, ein Rollator, ein Golfcaddy, ein Kinderwagen oder ein Fahrrad, aber auch ein Strukturbauteil, insbesondere ein Freiform-Strukturbauteil, im Interieur eines Kraftfahrzeugs. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden auch Möbelprodukte mit einem oder mehreren Holzprofilen gemäß einer Ausführung der Erfindung bereitgestellt.
- Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren. Es zeigen, teilweise in stark schematisierter Darstellung,
- Fig. 1
- einen Furnierpressling aus mehreren aufeinandergeschichteten Holzprofilen als Grundmaterial eines Freiform-Holzprofils nach einer Ausführung der Erfindung nach dem Verpressen der Holzfurniere um eine erste Biegeform gemäß einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in einer seitlichen Schnittansicht;
- Fig. 2
- den Furnierpressling aus
Fig. 1 , wobei die Aufteilung zum Abtrennen von Furnierscheiben von dem Furnierpressling erkennbar ist in einer schematischen Schrägansicht; - Fig. 3
- einen Scheibenpressling aus geschichteten Furnierscheiben gemäß
Fig. 1 nach dem Verpressen der Furnierscheiben um eine zweite Biegeform gemäß einer Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Schrägansicht; - Fig. 4
- den Scheibenpressling aus
Fig. 3 mit ausgenommener Innenkontur in der Schrägansicht vonFig. 3 ; - Fig. 5
- ein Halbzeug des als Rohr ausgebildeten Freiform-Holzprofils nach einem Verpressen eines unteren Halbrohr-Halbzeugs gemäß
Fig. 4 und eines korrespondierenden oberen Halbrohr-Halbzeugs in einer teilweise geschnittenen schematischen Schrägansicht; - Fig. 6
- das Halbzeug aus
Fig. 5 nach dem Einbringen der Außenkontur und damit als fertig hergestelltes Freiform-Holzprofil in einer schematischen Schrägansicht; - Fig. 7
- das Freiform-Holzprofil aus
Fig. 6 mit Schnittdarstellungen A - A und B - B sowie verschiedenen dazwischen verlaufenden Längsachsen in einer schematischen Ansicht; und - Fig. 8
- ein als Rollstuhl ausgebildetes Mobilitätsprodukt nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung mit mehreren Freiform-Holzrohren nach beispielhaften Ausführungen der Erfindung in einer Schrägansicht.
- Die
Figuren 1 bis 5 verdeutlichen beispielhaft verschiedene Herstellungsschritte eines Freiform-Holzrohrs nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung, und zeigen dazu auch Halbzeuge des Holzrohrs zwischen einzelnen Bearbeitungsschritten. Solche Halbzeuge sind beispielsweise ein Furnierpressling 101 aus den -
Figuren 1 und 2 , ein Scheibenpressling 201 aus denFiguren 3 und 4 sowie ein Rohrohr 300 mit einem unteren Halbrohr-Halbzeug 301 und einem oberen Halbrohr-Halbzeug 302 (vor dem Einbringen einer Außenkontur) aus derFig. 5 . - Die
Figuren 6 und7 zeigen die Merkmale eines mittels eines beispielhaften Verfahrens hergestellten, als Rohr ausgebildeten Freiform-Holzprofils 1. -
Fig. 8 zeigt eine mögliche Anwendung von Holzprofilen nach beispielhaften Ausführungen der Erfindung in einem Rollstuhl, der als ein mögliches Beispiel für ein Mobilitätsprodukt nach einer Ausführung der Erfindung dient. - Nachfolgend sind zunächst Verfahrensschritte nach einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben (siehe
Figuren 1-5 ), die geeignet sind, um ein als Rohr ausgebildetes Holzprofil 1 herzustellen, wie sie in denFiguren 6 und7 gezeigt sind:
Zunächst wird eine Mehrzahl von Holzfurnieren 2.1 bis 2.8 aufeinandergeschichtet, wobei vorzugsweise darauf geachtet wird, dass die einzelnen Holzfurniere 2 mit einander entsprechender, also gleicher, Faserausrichtung zueinander angeordnet sind. An den aufeinander aufliegenden Oberflächen der Holzfurniere 2 sind diese im Ausführungsbeispiel mit einem geeigneten Klebstoff beschichtet. - Die Anzahl der verwendeten Holzfurniere 2 kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen auch deutlich höher als acht sein, was beispielsweise von einem gewünschten Durchmesser des Holzprofil-Rohrs 1 und/oder von der Dicke der verwendeten Holzfurniere 2 abhängen kann.
- Wie in
Fig. 1 dargestellt, werden die Holzfurniere 2.1 bis 2.8 auf eine erste Biegeform 6 mit einer Formoberfläche 8 aufgebracht und um diese verpresst. Beispielhafte Verpressungsrichtungen sind durch die doppelt gestrichenen Pfeile inFig. 1 dargestellt. Das Verpressen erfolgt beispielsweise mittels einer Vakuumpresse, welche nicht dargestellt ist. - Durch die Klebstoffbeschichtung der Holzfurniere 2 werden diese mittels der Presse zu einem Furnierpressling 101 verpresst, in welchem die Holzfurniere 2 miteinander fest verklebt sind und ein Negativ der Form der Formoberfläche 8 aufweisen, welche um eine erste Krümmungsachse 9 gebogen ist, die in der Darstellung der
Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene verläuft. - Nach einem Aushärten des Klebstoffs am Furnierpressling 101 werden von dem Furnierpressling eine Mehrzahl von Furnierscheiben 4.1 bis 4.20 abgeschnitten, die im Ausführungsbeispiel zumindest im Wesentlichen die gleiche Dicke aufweisen wie die Holzfurniere 2. Andere Dickenverhältnisse sind jedoch auch im Sinne der Erfindung denkbar, wenn eine bestimmte Anwendung des herzustellenden Holzprofils 1 dies sinnvoll erscheinen lässt. Das Abtrennen der Furnierscheiben 4 erfolgt beispielsweise mittels einer nicht dargestellten Säge, im Ausführungsbeispiel rechtwinklig zu den aneinandergeklebten Oberflächen der Holzfurniere 2.
- Die Schnittseiten der derart abgeschnittenen Furnierscheiben 4 werden anschließend zur Weiterverarbeitung mit Klebstoff beschichtet und aufeinander geschichtet auf eine zweite Biegeform 12 mit einer Formoberfläche 14 aufgelegt. Dort werden sie um die Formoberfläche 14 in analoger Weise zum ersten Pressvorgang (vergleiche
Fig. 1 ) verpresst. Beispielhafte Verpressungsrichtungen sind durch die doppelt gestrichenen Pfeile inFig. 3 dargestellt. - Die zweite Formoberfläche 14 weist im Ausführungsbeispiel zwei zueinander senkrechte Krümmungsachsen 11 und 13 auf, sodass die zweite Formoberfläche gleichzeitig Bereiche aufweisen kann, die um keine, eine der beiden oder beide Krümmungsachsen 11, 13 gekrümmt sind. Die Furnierscheiben werden derart auf die zweite Biegeform 12 aufgebracht, dass die Krümmungsachsen 11, 13 der zweiten Formoberfläche 14 zumindest im Wesentlichen senkrecht zu der Krümmungsachse 9 stehen, um welche die Furnierscheiben 4 bereits aus dem ersten Pressvorgang gekrümmt sind.
- Wenn - wie im Ausführungsbeispiel - alle Furnierscheiben 4.1 bis 4.20 zur weiteren Herstellung des Rohrs 1 verwendet werden sollen, kann zwischen beispielsweise die mittleren Furnierscheiben 4.10 und 4.11 eine als Trennfolie ausgebildeten Trennlage 10 eingelegt werden, um bei dem Verpressen um die zweite Biegeform sicherzustellen, dass zwei Halbrohr-Halbzeuge mit passenden Fügeflächen hergestellt werden können. Obwohl dementsprechend bei dem zweiten Pressvorgang die Furnierscheiben 4.1 bis 4.20 verpresst werden, sind in
Fig. 3 zur Verdeutlichung nur die Furnierscheiben 4.1 bis 4.10 mit der abschließenden Trennfolie 10 dargestellt, aus welchen das untere der Halbrohr-Halbzeuge 301 hergestellt wird. - Bei dem zweiten Pressvorgang entsteht durch die Verbindung der Furnierscheiben 4 ein Scheibenpressling - oder wie im Ausführungsbeispiel zwei durch die Trennfolie 10 getrennte Scheibenpresslinge, von denen in
Fig. 3 nur der untere Scheibenpressling 201 dargestellt ist, der das untere Halbrohr-Halbzeug 301 ausbildet. - In
Fig. 4 ist der untere Scheibenpressling 201 dargestellt, nachdem mittels einer nicht dargestellten Spanvorrichtung, beispielsweise einer (CNC-)Fräse, die Innenkontur 16 des unteren Halbrohr-Halbzeugs eingebracht wurde. Dies kann beispielsweise auf der zweiten Biegeform 12 als Werkstückträger erfolgen. Bei dem nicht dargestellten oberen Scheibenpressling kann in analoger Weise die Innenkontur eingebracht werden, allerdings nicht auf der zweiten Biegeform als Werkstückträger, sondern beispielsweise auf einer geeignet geformten Hilfsform. - Ebenso wurde in der Darstellung der
Fig. 4 bereits die Längsenden 18.1 und 18.2 (hinsichtlich einer Erstreckung entlang einer gebogenen Profillängsachse 17) einer gewünschten Verbindungskontur entsprechend abgefräst. Auch dies kann bei dem nicht dargestellten Scheibenpressling auf der Hilfsform erfolgen. - Der
Fig. 4 sind auch Fügeflächen 20.1 und 20.2 des unteren Scheibenpresslings 201 zu entnehmen, die in korrespondierender Gestaltung auch auf dem nicht dargestellten oberen Scheibenpressling belassen werden, sodass die beiden Halbrohr-Halbzeuge mit geeigneter Klebstoffbeschichtung der entsprechenden Fügeflächen miteinander verbunden werden können (vergleiche Rohrohr 301 inFig. 5 ). - Bevor die beiden Halbrohr-Halbzeuge 301 und 302 aneinandergeklebt werden (gegebenenfalls -wie hier - unter Einlegen eines Dämpfungsstegs 22), wird in den Hohlraum der Innenkontur 16 eine als Strukturschaum-Einlage ausgebildete Stützstruktur 24 eingebracht, die der Festigkeit des gefertigten Rohres 1 im Betrieb dient. In der Darstellung der
Fig. 5 ist der linke Teil des oberen Halbrohre-Halbzeugs 302 ausgeschnitten, um den Dämpfungssteg 22 und die Stützstruktur 24 darstellen zu können. - Wiederum mittels einer nicht dargestellten Fräse wird anschließend die gewünschte Außenkontur 26 des Rohrs eingebracht, womit im Ausführungsbeispiel das Holzprofil 1 fertig hergestellt ist (vergleiche
Fig. 6 ). - Die Außenkontur 26 kann ebenso wie die Innenkontur 16 so gestaltet sein, dass der Querschnitt des Rohrs 1 entlang der Profillängsachse 17 variiert. Diese Variation kann beispielsweise bei der Gestaltung von Verbindungschnittstellen 28.1 bzw. 28.2 zur Anbindung an andere Holzprofile und/oder bei der Anpassung der Wandstärke des Holzprofils 1 entsprechend der im Betrieb zu erwartenden Belastungen genutzt werden.
- In den
Figuren 6 und7 ist das fertige, als Rohr ausgebildete Holzprofil 1 detailliert dargestellt. Anhand der inFig. 6 eingezeichneten Schnitte A - A und B - B ist inFig. 7 schematisch dargestellt, woran ein mit dem beispielhaften Verfahren gemäßFiguren 1 bis 5 hergestelltes, als Rohr ausgebildetes Holzprofil 1 erkennbar ist, und wie die einzelnen Furnierelemente 30 miteinander verbunden sind und entlang der Profillängsachse 17 verlaufen. - Das als Rohr ausgebildete Holzprofil 1 weist einen Profilkörper 27 auf, der seinerseits eine Mehrzahl, vorzugsweise eine Vielzahl, von miteinander verbundenen, insbesondere verklebten, Furnierelementen 30 aufweist. Der Profilkörper 27 kann zudem beispielsweise - wie hier - einen Dämpfungssteg 22 aufweisen (siehe
Fig. 5 ). In diesem Ausführungsbeispiel ist der Profilkörper 27 durch die eingebrachte Außenkontur 26 und Innenkontur 16 sowie durch die Verbindungsschnittstellen 28.1 und 28.2 begrenzt. - Durch das Abtrennen der Furnierscheiben 4 in der gleichen Wandstärke wie der der zuvor verpressten Holzfurniere 2 sind die einzelnen Furnierelemente 30 im Querschnitt zumindest in etwa quadratisch (vergleiche Schnitte A - A und B - B in
Fig. 6 ). Das zur Erläuterung in diesen Schritten eingezeichnete Quadratmuster ist so zu verstehen, dass an den rechtwinklig zueinander verlaufenden Linien des Quadratmusters jeweils eine Klebefläche zu dem benachbarten Holzfurnier bzw. zu der benachbarten Furnierscheibe verläuft. Diese Darstellung soll verdeutlichen, dass (außer gegebenenfalls bei einer bereichsweise extrem dünnen Wand des Rohres, die im Normalfall nicht vorkommen wird) stets entlang einer Profilquerachse Q und entlang einer Profilhochachse H mehrere Furnierelemente 30 nebeneinander angeordnet sind. - In realen Ausführungsbeispielen können deutlich mehr Furnierelemente 30 entlang der Profilquerachse Q und/oder entlang der Profilhochachse H nebeneinander angeordnet sein, als das in der beispielhaften Darstellung der
Fig. 7 der Fall ist. Im Ausführungsbeispiel spannen die Profilquerachse Q und die Profilhochachse H in beiden Schnitten A - A und B - B jeweils die Schnittebene auf. - In
Fig. 7 ist zur Verdeutlichung dargestellt, dass das Furnierelement 30.1 entlang der Profilhochachse H unter anderem benachbart zu den Furnierelement 30.2 ist und entlang der Profilquerachse Q benachbart zu den Furnierelement 30.3 ist. - Zudem ist in
Fig. 7 in schematischer Weise zwischen den beiden Schnitten A - A und B - B die Profillängsachse 17 des Holzprofils 1 eingezeichnet. Aus der Darstellung wird deutlich, dass sich beispielsweise das Furnierelement 30.1 entlang einer Elementlängsachse 117.1 zwischen beiden Längsenden des Holzprofils 1 und zumindest von A-A bis B-B erstreckt. Wegen der Biegung der einzelnen Furnierelemente 30 mit dem gesamten Holzprofil 1 während der Fertigung verläuft die Elementlängsachse 117.1 zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse 17 des gesamten Holzprofils 1. - Das gleiche gilt für die Elementlängsachse 117.4, die schematisch den Verlauf des Furnierelement 30.4 darstellt.
- Hingegen verläuft das Furnierelement 30.5 an der Elementlängsachse 117.5 nicht entlang der gesamten Längserstreckung des Holzprofils 1. Dies ist in der SchemaDarstellung daran erkennbar, dass die eingezeichnete Achse 117.5 zwar durch den Schnitt A - A, aber nicht durch den B - B verläuft. Das Furnierelement 30.5 bildet mit seinen benachbarten Furnierelementen eine Verstärkung der Wandstärke des Holzprofils 1, die zwar am Schnitt A - A, jedoch nicht am Schnitt B - B benötigt wird.
- An der Außenkontur 26 sind entlang der Erstreckung bezüglich der Profillängsachse 17 feine Linien sichtbar an denjenigen Stellen, an welchen eine Klebefläche 32 zwischen zwei Holzfurnieren 2 oder zwischen zwei Furnierscheiben 4 verläuft. Zumindest in Bereichen mit gleichbleibendem Umfang des Holzprofils 1 verlaufen diese Linien zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse 17. Zur Verdeutlichung in der schematischen Darstellung ist eine dieser Linien in
Fig. 7 mit einer Doppelstrichpunktlinie 34 eingezeichnet. - Wenn im Kontext der vorliegenden Anmeldung von einer Parallelität zwischen den gebogenen Längsachsen 17 und 117 bzw. den Linien 34 die Rede ist, ist darunter insbesondere auch zu verstehen, dass die parallelen Achsen bzw. Linien entlang ihrer Biegung und/oder Krümmung mit einem zumindest im Wesentlichen gleichbleibenden Abstand verlaufen.
-
Fig. 8 zeigt exemplarisch für ein Mobilitätsprodukt nach einer Ausführung der Erfindung einen Rollstuhl, dessen Rahmen mehrere miteinander verbundene Freiform-Holzrohre 1.1 bis 1.9 aufweist, von welchen eines oder mehrere jeweils nach einer Ausführung der Erfindung ausgebildet sind. Die Holzprofile 1 sind miteinander an Verbindungsstellen verbunden; beispielhaft ist die Verbindungsstelle 28.3 zwischen dem Holzprofil 1.5 nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung und dem Holzprofil 1.2 nach einer beispielhaften Ausführung der Erfindung eingezeichnet. -
- 1
- Holzprofil
- 2
- Holzfurnier
- 4
- Furnierscheibe
- 6
- erste Biegeform
- 8
- erste Formoberfläche
- 9, 11, 13
- Krümmungsachsen
- 10
- Trennlage
- 12
- zweite Biegeform
- 14
- zweite Formoberfläche
- 16
- Innenkontur
- 17
- Profillängsachse
- 117
- Elementlängsachse
- 18
- Längsende
- 20
- Fügefläche
- 22
- Dämpfungssteg
- 24
- Stützstruktur
- 26
- Profilmantelfläche, insbesondere Außenkontur
- 27
- Profilkörper
- 28
- Profilkopffläche, insbesondere Verbindungsschnittstelle
- 30
- Furnierelement
- 32
- Verbindungsfläche = Klebefläche
- 34
- Verbindungslinie, insbesondere Linie zwischen zwei Furnierelementen auf der Außenkontur (oder Innenkontur)
- 101
- Furnierpressling
- 201
- Scheibenpressling
- 300
- Roh-Rohr
- 301
- unteres Halbrohr-Halbzeug
- 302
- oberes Halbrohr-Halbzeug
- H
- Profilhochachse
- Q
- Profilquerachse
Claims (11)
- Verfahren zur Herstellung eines Freiform-Holzprofils (1) aus Holzfurnieren (2), aufweisend die Schritte:- Schichten einer Mehrzahl von Holzfurnieren (2.1-2.8) aufeinander,- Verpressen der Holzfurniere (2.1-2.8) um eine erste Biegeform (6), deren Formoberfläche (8) eine Krümmungsachse (9) aufweist, zu einem Furnierpressling (101),- Abtrennen von Furnierscheiben (4.1-4.20) von dem Furnierpressling (101),- Schichten einer Mehrzahl von Furnierscheiben (4) aufeinander an ihren Schnittseiten,- Verpressen der Furnierscheiben (4) um eine zweite Biegeform (12), deren Formoberfläche (14) eine oder zwei Krümmungsachsen (11, 13) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schichten der Furnierscheiben (4) zwischen zwei Furnierscheiben (4.10, 4.11) eine Trennlage (10) eingeschichtet wird.
- Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:- Abnehmen des oberhalb der Trennlage (10) angeordneten oberen Teils des Scheibenpresslings,- Einbringen einer Rohrinnenkontur in den oberen Teil des Scheibenpresslings, ausgehend von einer zuvor an der Trennlage anliegenden Fügefläche des oberen Teils,- Einbringen einer Rohrinnenkontur (16) in einen unteren Teil des Scheibenpresslings (201), ausgehend von einer zuvor an der Trennlage (10) anliegenden Fügefläche (20) des unteren Teils.
- Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Schritte:- Beschichten der Fügeflächen (20) der beiden Teile mit Klebstoff, und/oder- Verpressen der beiden Teile an den Fügeflächen (20).
- Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Fügeflächen (20) der beiden Teile ein Dämpfungssteg (22) eingelegt wird.
- Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Scheibenpressling (201) oder in seinen oberen Teil und in seinen unteren Teil eine Außenkontur (26) des Holzprofils (1) eingebracht wird.
- Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Hohlraum des Hohlprofils eine Stützstruktur (24) zur Steigerung der Stabilität des Holzprofils (1) eingebracht wird.
- Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Profilkopfflächen (28.1, 28.2) an eine Verbindungskontur eines zu verbindenden Teils angepasst wird.
- Freiform-Holzrohr (1) mit einer dreidimensional gebogenen Profillängsachse (17), aufweisend einen Profilkörper (27) mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Furnierelementen (30) mit jeweils einer Elementlängsachse (117), wobei zumindest ein Teil der Elementlängsachsen (117) zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse (17) verlaufen,
dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl entlang einer Profilquerachse (Q) als auch entlang einer Profilhochachse (H) mehrere Furnierelemente nebeneinander angeordnet sind, wobei jedes Furnierelement (30) wenigstens an einer Furnierseitenfläche eine Verbindungsfläche (32) mit einem benachbarten Furnierelement eines anderen Holzfurniers (2) aufweist und an wenigstens einer Scheibenseitenfläche eine Verbindungsfläche (32) mit einem benachbarten Furnierelement (30) einer anderen Furnierscheibe (4) aufweist. - Holzrohr (1) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsflächen (32) derjenigen Furnierelemente (30), welche die Profilmantelfläche (26) ausbilden, an der Profilmantelfläche jeweils eine Verbindungslinie (34) ausbilden, die - zumindest unter Vernachlässigung von Effekten eines entlang der Profillängsachse sich ändernden Querschnitts des Holzrohrs (1) - zumindest im Wesentlichen parallel zu der Profillängsachse (17) verlaufen.
- Holzrohr (1) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungslinien (34) zumindest im Wesentlichen gleichmäßig entlang des Umfangs der Profilmantelfläche (26) verteilt sind.
- Mobilitätsprodukt (400) mit einem oder mehreren Freiform-Holzrohren (1.1-1.9) gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
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