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Die Erfindung betrifft ein gekrümmtes Formteil sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Formteils.
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Zur Herstellung von gekrümmten Formteilen wird gewöhnlich entsprechend formbares Material verwendet. Hierbei handelt es sich beispielsweise um fluides oder plastisch verformbares Material, das nach dem Formgebungsprozess aushärtet, um die notwendige Steifigkeit zur Erzielung der gewünschten Form zu erhalten. Häufig wird derartiges Material noch mit Verstärkungssubstrat durchsetzt, das beispielsweise aus Faserwerkstoffen wie im Falle von glasfaserverstärktem Kunststoff oder aus Granulat bestehen kann. Bei der Herstellung von Formteilen mit Hilfe von derartigem Material wird ferner gewöhnlich eine entsprechende Form verwendet, in die das Material in flüssiger Form eingebracht wird und in der es dann aushärtet.
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Für bestimmte Anwendungen und Einsatzwecke von Formteilen steht jedoch nur Material zur Verfügung, das zwar die für die gewünschten Anwendungen und Einsatzzwecke geeigneten Werkstoffeigenschaften aufweist, nicht jedoch die zuvor beschriebenen Formgebungseigenschaften. In einem solchen Fall bleibt nichts anderes übrig, als nach Art der Finite-Elemente-Methode plattenförmige Elemente herzustellen bzw. zuzuscheiden und diese dann entsprechend der gewünschten Formgebung zueinander anzuordnen, wodurch sich zwar keine stetige bzw. fließende Formgebung, jedoch eine der gewünschten Kontur angenäherte Form erzielen lässt. Ein Problem bei dieser Vorgehensweise besteht insbesondere darin, die plattenförmigen Elemente so zueinander zu befestigen, dass diese ihre relative Anordnung und Ausrichtung zueinander behalten und die notwendige Steifigkeit dem so hergestellten Formteil verleihen.
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Aus der
DE 26 38 447 C3 ist ein Verfahren zur Herstellung von Rohrbögen aus thermoplastischem Schaumstoff zum Isolieren von Rohrleitungen bekannt, bei welchem ein Schaumstoffrohr entsprechender Länge im kalten Zustand über eine dem gewünschten Rohrbogen entsprechende hohle, mit Durchbrechungen in der Wandung ausgebildete Innenform geschoben und danach das Schaumstoffrohr mit Innenform bei einer dem thermoelastischen bis thermoplastischen Zustand des Schaumstoffes entsprechenden Temperatur getempert und während und/oder nach der Temperung an die Innenform Vakuum angelegt wird, so dass das Schaumstoffrohr auf die Innenform gesogen wird und eine präzise Innenkontur erhält, und dass der Schaumstoffrohrbogen nach dem Abkühlen vor dem Abstreifen von der Innenform im konkaven Krümmungsbereich eingeschnitten.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Maßnahmen für eine einfachere Herstellung eines solchen Formteils vorzuschlagen.
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Diese Aufgabe wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines gekrümmten Formteils, gekennzeichnet durch die Schritte,
- - aus im Wesentlichen ebenem und nicht elastischem oder nicht plastisch verformbarem Plattenmaterial einen Kern mit zueinander beweglichen plattenförmigen Abschnitten herzustellen, vorzugsweise zuzuschneiden,
- - den Kern mit einer gasdichten, flexiblen Umhüllung zu versehen,
- - den Innenraum der den Kern enthaltenden Umhüllung zumindest im Wesentlichen zu evakuieren und
- - die Umhüllung vollständig gasdicht zu versiegeln,
- - so dass spätestens bei von außen einwirkendem Atmosphärendruck die plattenförmigen Abschnitte des umhüllten Kerns eine Relativposition zueinander entsprechend der gewünschten Form des dadurch hergestellten Formteils einnehmen.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird zur Lösung der Aufgabe ein gekrümmtes Formteil vorgeschlagen, gekennzeichnet durch einen aus im wesentlichen ebenem und nicht elastischem oder nicht plastisch verformbarem Plattenmaterial hergestellten Kern mit plattenförmigen Abschnitten und eine den Kern umschließende und vollständig gasdicht versiegelte gasdichte Umhüllung, deren Innenraum zumindest im wesentlichen evakuiert ist, so dass durch von außen einwirkendem Atmosphärendruck die plattenförmigen Abschnitte eine bestimmte Relativposition zueinander zur Erzielung einer gewünschten Form des Formteils einnehmen.
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Demnach wird zur Bildung eines gekrümmten Formteils aus im wesentlichen ebenem und nicht elastischem oder nicht plastisch verformbarem Plattenmaterial ein Kern mit zueinander beweglichen plattenförmigen Abschnitten hergestellt, welche entsprechend der finiten Elemente der Finite-Elemente-Methode die ebenen Flächenabschnitte bilden, aus denen sich die Form des so herzustellenden Formteils zusammensetzt. Um zur Bildung der gewünschten Form des so herzustellenden Formteils die plattenförmigen Abschnitte des Kerns in die gewünschte Relativanordnung und Ausrichtung zu bringen, wird der die plattenförmigen Abschnitte bildende Kern von einer vollständig gasdicht versiegelten gasdichten Umhüllung umschlossen, deren Innenraum zumindest im Wesentlichen evakuiert ist. Aufgrund des sich dadurch ergebenden Druckunterschiedes zwischen dem den Kern aufnehmenden Innenraum der Umhüllung, also dem evakuierten Formteil, und der Umgebung, in der normaler Atmosphärendruck herrscht, zieht sich der Kern an den benachbarten Seitenrändern der plattenförmigen Abschnitte zusammen und geht in die gewünschte gekrümmte Form über. Somit wird erfindungsgemäß zur Fixierung der plattenförmigen Abschnitte des Kerns in einer von der gewünschten Form entsprechend bestimmten Relativposition zueinander eine gasdicht versiegelte Umhüllung verwendet, die den Kern aufnimmt und evakuiert ist, wodurch sich auf besonders einfache, jedoch geschickte Weise die erforderliche Steifheit und somit die gewünschte Form des Formteils erzielen lässt. Dies führt zu einer nicht nur einfachen, sondern auch kostengünstigen Herstellung von komplexen Formteilen aus Plattenmaterial in entsprechender Qualität und Maßhaltigkeit.
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Die Verwendung einer gasdicht versiegelten Umhüllung hat den weiteren Vorteil, dass sich auch zerbrechliches Material wie beispielsweise aus einem Pulver gepresstes Material zur Herstellung von Formteilen einfach verarbeiten lässt, da die Umhüllung das Material des Kerns nicht nur schützt, sondern auch zusammenhält. Demnach eröffnet die Erfindung für Formteile völlig neue Anwendungsgebiete und Einsatzzwecke. So lässt sich durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen beispielsweise erstmals in besonders einfacher und unkomplizierter Weise fest verpresste Kieselsäure, die insbesondere im evakuierten Zustand ausgezeichnete Wärmedämmeigenschaften aufweist, zu Vakuumisolierformteilen verarbeiten, die am Umfang von Rohrleitungen zu deren Isolierung aufgebracht werden könnten.
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Die Herstellung des Vakuums innerhalb der Umhüllung und somit auch innerhalb des darin enthaltenen Kerns kann vorzugsweise durch zwei unterschiedliche Verfahren erfolgen.
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Zum einen ist es denkbar, während der gasdichten Versiegelung der Umhüllung vor Evakuierung deren Innenraums noch mindestens eine Öffnung in der Umhüllung unversiegelt zu lassen, durch welche dann die Evakuierung des Innenraums stattfindet, und erst anschließend auch diese mindestens eine verbliebene Öffnung zur vollständigen gasdichten Versiegelung der Umhüllung gasdicht zu verschließen. Somit entsteht das Vakuum innerhalb der Umhüllung durch gezieltes Heraussaugen der Luft durch die mindestens eine Öffnung.
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Alternativ ist es aber auch denkbar, spätestens, nachdem der Kern mit der Umhüllung versehen worden ist, die Umhüllung vor deren vollständiger gasdichter Versiegelung mit dem darin enthaltenen Kern zur Evakuierung in einer Vakuumumgebung, vorzugsweise einer Vakuumkammer, anzuordnen, dort vollständig gasdicht zu versiegeln und anschließend aus der Vakuumumgebung zu entnehmen. Bei dieser Vorgehensweise wirkt der Atmosphärendruck auf die Umhüllung erst nach Entnahme aus der Vakuumumgebung.
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Zur Bildung des Kerns können plattenförmige Abschnitte zumindest teilweise voneinander getrennt sein. Gemeint ist hier eine körperliche Trennung, so dass die voneinander getrennten plattenförmigen Abschnitte insoweit eigenständige plattenförmige Elemente bilden. Dennoch liegen auch solche plattenförmigen Abschnitte nebeneinander, wenn sie die vorbestimmte Relativposition zueinander entsprechend der gewünschten Form des dadurch hergestellten Formteils einnehmen.
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Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, plattenförmige Abschnitte zumindest teilweise entlang ihrer zueinander benachbarten Seitenränder nach Art eines Filmscharniers beweglich miteinander verbunden zu lassen. In einem solchen Fall werden jene plattenförmigen Abschnitte nur durch eine Art Kerbe voneinander getrennt, ohne dass aber eine vollständige körperliche Trennung stattfindet. Gleichwohl sind aber auch solche plattenförmigen Abschnitte in gleicher Weise wie bei einer vollständigen körperlichen Trennung zueinander beweglich, was ja eine Voraussetzung dafür ist, dass sie nach Evakuierung der Umhüllung durch von außen einwirkendem Atmosphärendruck die Relativposition zueinander entsprechend der gewünschten Form des dadurch hergestellten Formteils einnehmen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass die plattenförmigen Abschnitte gemeinsam eine ebene Platte bilden, die als Einheit für die dann vorzunehmende Biegung erhalten bleibt.
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Vorzugsweise gelangen nach Evakuierung des Innenraums der Umhüllung die benachbarten Seitenränder zweier nebeneinander liegender plattenförmiger Abschnitte im wesentlichen in Anlage aneinander, und zwar ggf. unter Zwischenlage eines Abschnittes der Umhüllung. Diese Maßnahme trägt verstärkt dazu bei, dass das so hergestellte Formteil seine notwendige Steifigkeit erhält. Zweckmäßigerweise sind in der die zweidimensionale Abwicklung der gewünschten Form des herzustellenden Formteils bildenden Anordnung der plattenförmigen Abschnitte die benachbarten Seitenränder zweier nebeneinander liegender plattenförmiger Abschnitte winklig zueinander ausgerichtet, so dass derartige benachbarte Seitenränder nicht parallel zueinander verlaufen, sondern zwischen sich, im Querschnitt betrachtet, einen Winkel einschließen, wenn die zugehörigen plattenförmigen Abschnitte auf einer ebenen Fläche nebeneinander liegen. Eine solche winklige Ausrichtung benachbarter Seitenränder zweier nebeneinander liegender plattenförmiger Abschnitte führt in besonders vorteilhafter Weise zu der gewünschten Krümmung, wenn im fertig gestellten Zustand jene benachbarten Seitenränder im wesentlichen flächig aneinander liegen. Für den zuvor erwähnten Fall, dass dabei plattenförmige Abschnitte zumindest teilweise entlang ihrer zueinander benachbarten Seitenränder nach Art eines Filmscharniers beweglich miteinander verbunden bleiben, bilden jene benachbarten Seitenränder gemeinsam eine im Querschnitt im wesentlichen V-förmige Nut.
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Zweckmäßigerweise sollten die plattenförmigen Abschnitte in eine eine zweidimensionale Abwicklung der gewünschten Form des daraus herzustellenden Formteils bildenden Anordnung nebeneinander gelegt werden, bevor und/oder während der Kern mit der Umhüllung versehen wird. Mit Hilfe dieser Maßnahme lassen sich die plattenförmigen Abschnitte besonders einfach zueinander ausrichten. Denn eine genaue Ausrichtung ist für die spätere Bildung der gewünschten Form wichtig.
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Ferner kann der Kern mit einem gasdurchlässigen Lagenmaterial, vorzugsweise einem Faservlies, im Wesentlichen eingepackt werden, bevor und/oder während der Kern mit der Umhüllung versehen wird. Durch die Anordnung eines solchen Lagenmaterials erhält man als vorteilhaften Effekt, dass die plattenförmigen Abschnitte des Kerns in ihrer ausgelegten Position fixiert bleiben. Dies ist insbesondere bei Verwendung bei sehr bruchempfindlichem Plattenmaterial von Bedeutung.
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Vorzugsweise wird als Umhüllung eine gasdichte Folie verwendet.
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Zweckmäßigerweise sollte der Innenraum der den Kern enthaltenden Umhüllung erwärmt werden, bevor und/oder während der Innenraum evakuiert wird. Durch eine solche Erwärmung kann der Kern besser getrocknet und außerdem in vorteilhafter Weise auf besonders niedrige Werte evakuiert werden.
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Weitere bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 schematisch die Bildung eines im Querschnitt U-förmigen Formteils durch aus plattenförmigem Material zugeschnittene plattenförmige Abschnitte bzw. Elemente,
- 2 in perspektivischer Ansicht eine Bogenhalbschale mit Idealform,
- 3 einen Zuschnitt aus plattenförmigem Material durch geometrische Abwicklung zur Herstellung der Bogenhalbschale entsprechend 2,
- 4 eine vergrößerte Einzeldarstellung eines Formteils des Zuschnittes von 3 in Seitenansicht (4a) und Draufsicht (4b),
- 5 in perspektivischer Ansicht die Auflage des aus dem Zuschnitt hergestellten Kernmaterials auf einer Unterfolie,
- 6 in perspektivischer Ansicht die Anordnung von 5 in einem nun vollständig von einer Folie umhüllten Zustand, und
- 7 die fertiggestellte Bogenhalbschale.
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Die nachfolgende Beschreibung befasst sich beispielhaft mit der Herstellung von dreidimensional gekrümmten Vakuum-Formteilen, und zwar sowohl von einfach gekrümmten Vakuum-Formteilen, wie sie für Rohre bzw. Rohrabschnitte eingesetzt werden, als auch von komplexen, mehrachsig gekrümmten Vakuum-Formteilen. Typische Elemente, die alle grundsätzlichen Anforderungen und Aufgabenstellungen enthalten, sind Bögen und T-Stücke. Daher wird im Folgenden insbesondere auf die Herstellung solcher Formteile Bezug genommen.
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Ausgangspunkt für die Herstellung aller dreidimensional gekrümmten Formteile, die aus einem nicht elastischen bzw. nicht plastisch verformbaren Material erstellt werden, ist die Abwicklung der dreidimensionalen Geometrie und deren Umwandlung in zweidimensionale Flächen.
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Starre, fest verpresste Kieselsäureplatten lassen sich nicht wesentlich biegen bzw. plastisch verformen. Um stärker gekrümmte Flächen aus ebenem Plattenmaterial zu erzeugen, werden Polygonzüge erstellt, die sich der gekrümmten Form möglichst genau annähern, wie 1 beispielhaft anhand eines im Querschnitt U-förmig herzustellenden Formteils schematisch erkennen lässt. Um die Verformungen zu ermöglichen, werden Aussparungen 2 in eine Platte 4 gefräst. Theoretisch ergeben sich keilförmige Aussparungen, die im wesentlichen von der Materialstärke abhängig sind. Bei gleicher Anzahl von Polygonteilungen pro Winkeländerung bzw. Umfang und gleicher Materialstärke ergeben sich identische Aussparungen 2, die unabhängig von Biegeradius bzw. Bauteildurchmesser sind.
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Produktionstechnisch können solche Keilnuten nicht ganz einfach sein, da sie einerseits aufwendig in der Herstellung sind und andererseits das Material soweit durchtrennen, dass es in mehrere Einzelteile zerfällt. Aus diesem Grund sollten bevorzugt Nuten in Rechteck- bzw. Trapezform ins Material gefräst werden. Die Tiefe variiert je nach Materialstärke zwischen 1/3 und 2/3 der Materialstärke. Der wesentliche Vorteil ist, dass die zunächst noch ebene Platte 4 von 1 als Einheit für eine dann in einfacher Weise vorzunehmende Biegung - beispielsweise zur Herstellung eines im Querschnitt U-förmigen Formteils gemäß 1 - erhalten bleibt.
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Für Rohrabschnitte ergeben sich somit relativ einfach zu fertigende genutete Platten, die mit einem Vlies versehen und in einer Folie verschweißt werden. Sobald sich Druckunterschiede zwischen dem evakuierten Formteil und der Umgebung ergeben, zieht sich das Element an den Nuten zusammen und geht in eine gekrümmte Form über. Am Beispiel von 1 ergibt sich dadurch, dass sich die Nuten 2 schließen und die durch die Nuten 2 voneinander getrennten Plattenabschnitte 4a mit ihren die Nuten 2 in der ebenen Ausrichtung begrenzenden Seitenrändern im wesentlichen in berührende Anlage aneinander gelangen. Der genaue Krümmungsradius kann durch mechanisches Nachverformen eingestellt werden.
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Die Herstellung des Vakuums kann durch zwei prinzipiell unterschiedliche Verfahren erfolgen. Die Erzeugung des Vakuums in einer Vakuumkammer ermöglicht dabei besser reproduzierbare und niedrigere Enddrücke. Allerdings ist der Evakuierungs- und Formgebungsprozess nicht zugänglich. Es ist nur eine spätere Formgebung unter vollem Differenzdruck möglich. Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung des Vakuums ist das Absaugen der nicht vollständig geschlossenen (verschweißten) Formelemente. Hier kann während des Evakuierungsvorganges das Formteil bei geringeren Druckdifferenzen verformt werden. Nachteilig ist, dass der Enddruck nicht so niedrig wie bei der Vakuumkammer ist. Bei komplexen, größeren Formteilen kommt noch hinzu, dass der Evakuierungsvorgang relativ lange dauert.
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Bei dreidimensional gekrümmten bzw. komplexen Formteilen wie Bögen und T-Stücken reicht das einfache Nuten als alleiniges formgebendes Verfahren nicht mehr aus. Im folgenden soll zunächst auf den prinzipiellen Aufbau einer dreischaligen Dämmung für T-Stücke und Bögen eingegangen werden.
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Für Bögen beträgt der Längsnahtversatz zwischen den einzelnen Lagen 90°. Dadurch ergeben sich für eine innere und eine äußere Lage jeweils zwei Halbschalen. Diese Halbschalen sind für die jeweilige Lage spiegelbildlich und unterscheiden sich an der Innenschale zur Außenschale nur durch die Abmessungen; d. h. der prinzipielle Aufbau und damit die Abwicklung für alle vier Formteile sind nahezu identisch. Für die Mittelschale ergeben sich zwei weitere Formteile, nämlich eine obere und eine untere Mittelschale. Diese Formteile haben unterschiedliche Abwicklungen.
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Für T-Stücke gibt es zwei verschiedene Typen von Abwicklungen. Die geometrische Abwicklung bildet das T-Stück nach, indem keine Hohlräume zwischen den einzelnen Lagen entstehen. Die einzelnen Teile sind im wesentlichen einfach gekrümmt. Die Schwierigkeit besteht in den zahlreichen Nahtstellen und Übergängen, die eine hohe Passgenauigkeit erfordern. Problematisch können die teilweise durchlaufenden Fugen, insbesondere die V-Fugen im seitlichen Bereich, sein.
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Eine andere Abwicklung ist die Hemdabwicklung, die ein T-Stück nachbildet, aber dabei zwischen der Mittellage und der inneren Lage einen Hohlraum zulässt. Dafür kommen die Mittellage und die äußere Lage ohne V-Fugen aus. Auch die Gesamtteilezahl sowie die Fugenlänge sind reduziert. Die einzelnen Teile sind im wesentlichen auch nur einfach gekrümmt. Grundsätzlich besteht auch hier die wesentliche Schwierigkeit in der erforderlichen Passgenauigkeit und der Optimierung der Fugenausbildung.
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Im Folgenden wird das grundsätzliche Vorgehen für die Abwicklung von mehrfach gekrümmten Formteilen am Beispiel einer Bogenhalbschale erläutert, deren Idealform in 2 gezeigt ist.
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Beim Rohr ist für die einfache Krümmung kein besonderer geometrischer Zuschnitt erforderlich. Nur auf Grund der Materialstärke ist es erforderlich, die Nuten vorzusetzen und so die Nachbildung des Polygenzuges zu ermöglichen.
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Für Bögen ist ein kombinierter Lösungsansatz notwendig. Einerseits ist die geometrische Abwicklung der dreidimensional gekrümmten Bogenfläche notwendig, die ebene zweidimensionale Zuschnitte hervorbringt. Andererseits ist eine Nutung in Umfangsrichtung wie beim Rohrstück sowie eine weitere Kompensation in Längsrichtung notwendig.
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In Umfangsrichtung wird die Halbschale analog zu den Rohrstücken in einen Polygenzug aufgeteilt, welcher beispielhaft in 3 gezeigt ist. Nuten 2 ermöglichen auch hier die erforderliche Biegung durch Ausbildung der notwendigen geometrischen Freiräume. Nur so ist es möglich, dass die gewünschte Krümmung in Umfangsrichtung erzielt wird. In Längsrichtung ist eine gleichmäßige Formgebung durch Nuten nicht möglich, da sich der Biegeradius an den verschiedenen Positionen in Umfangsrichtung unterschiedlich ändert. Daher sind hier die einzelnen Teile mit unterschiedlich starken V-Nuten in Abhängigkeit von ihrer Position in Umfangsrichtung zu versehen.
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Die geometrische Abwicklung erfolgt durch Aufteilung des Bogens in Längsrichtung, und zwar bevorzugt aus dem plattenförmigen Material 4 in gleich große Streifen 4a, die durch die in Längsrichtung der daraus herzustellenden Bogenhalbschale verlaufenden Nuten 2 gebildet werden, wie 3 erkennen lässt. Diese Streifen 4a werden als ebene Flächen abgewickelt. Zusammengesetzt bilden die Streifen 4a den Bogen in Längsrichtung als Polygon nach. Auch hier führt eine feinere Aufteilung selbstverständlich zu einer besseren Annäherung an die ideale Bogenform.
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Die Herstellung eines Vakuum-Bogenelementes wird exemplarisch an einer der Innenschalen gezeigt. Zuerst erfolgt das Nuten und Zuschneiden einer hier als Plattenmaterial 4 verwendeten gepressten Kieselsäureplatte gemäß 3, die eine dreidimensionale Ansicht eines Bogenzuschnittes zur Herstellung des Kernmaterials zeigt.
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Im ersten Arbeitsschritt erfolgt das Nuten der gepressten Kieselsäureplatte. Die Nuten 2 werden V-förmig bis zu einer Tiefe, die vorzugsweise ca. 2/3 der Plattendicke entspricht, gleichförmig über die gesamte Bauteillänge eingefräst. Die gesamte Länge des Ausgangsmaterials ergibt sich in diesem Fall für einen Bogen aus der Summe der beiden geraden Elemente 6 sowie der maximalen Breite von hier beispielhaft vorgesehenen neun Formteilen (Segmenten) 8.
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Nach dem Nuten werden sowohl die geraden Elemente 6 als auch die Formteile 8 zugeschnitten. Insbesondere der Zuschnitt der Formteile 8 zur Herstellung des 90°-Bogenabschnittes der Halbschale (2) sollte präzise erfolgen. Denn kleinste Abweichungen in der Form können sich sehr stark auf die spätere Gesamtgeometrie auswirken. Besonders zu beachten ist die Änderung des Schnittwinkels an den langen Seiten 8a jedes Formteils 8, wie 4 erkennen lässt. Dieser variiert vom positiven Schnittwinkel von ca. 6 Grad bis zu einem negativen Schnittwinkel von ca. 8 Grad.
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Anschließend werden eine Oberfolie und eine Unterfolie zugeschnitten. Dabei erfolgt der Zuschnitt in den groben Abmessungen, die sich aus der Anordnung der beiden geraden Elemente 6 und den dazwischen liegenden Formteilen 8 gemäß 3 ergibt, wie 5 anhand der dort gezeigten Unterfolie 10 erkennen lässt. Die dabei entstehenden Folienüberstände sind notwendig, um anschließend die Randverschweißungen durchzuführen.
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Vor dem Einschweißen wird das Kernmaterial, das im dargestellten Beispiel gemäß 3 von den beiden geraden Elementen 6 und den dazwischen liegenden Formteilen 8 gebildet wird, insgesamt in ein Vlies eingepackt, was in den beigefügten Figuren im einzelnen nicht dargestellt ist. Dieses Vlies hat den Effekt, dass das Kernmaterial in der ausgelegten Position fixiert wird. Dadurch wird die Handhabung mit dem zugeschnittenen und in Position ausgelegten Kernmaterial, das sehr bruchempfindlich ist, vereinfacht. Zudem kann auf dem Vlies ein Messchip für ein Vakuum-Messverfahren befestigt werden.
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Die so präparierten und eingepackten Elemente werden dann vor der weiteren Verarbeitung in einem Trocknungsofen über längere Zeit ausgeheizt, so dass die Kieselsäureelemente möglichst trocken sind.
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Nach dem Trocknungsvorgang erfolgt direkt das Einschweißen des Kernmaterials, das im dargestellten Beispiel gemäß 3 aus den beiden geraden Elementen 6 und den dazwischen liegenden Formteilen 8 besteht und in 5 insgesamt mit dem Bezugszeichen „12“ gekennzeichnet ist. Dazu wird das Kernmaterial 12 auf die Unterfolie 10 gelegt; dieser Zustand ist in 5 gezeigt. Ferner lässt 5 erkennen, dass die Unterfolie 10 über das Kernmaterial 12 hinausragt, um aufgrund der so entstandenen Folienüberstande nach Auflage der Oberfolie die Randverschweißungen durchzuführen. 6 zeigt die gesamte Anordnung mit auf der Unterfolie 12 (5) aufgelegter Oberfolie 14, die mit der Unterfolie 12 entlang der Seitenränder 16 verschweißt wird. Zum Fixieren der Folien können Gewichte eingesetzt werden. Die Schweißungen erfolgen beispielsweise mit Handzangen. Überwiegend werden Schweißschienen eingesetzt, mit denen die Ränder polygonal verschweißt werden. Für besonders enge Kurvenformen werden spezielle Schweißbalken eingesetzt, die einen engeren Schweißnahtverlauf ermöglichen. Entscheidend ist das überlappende Anordnen der Schweißnähte, um Undichtigkeiten im Schweißnahtverlauf zu vermeiden. Die Überstände werden nach dem Verschweißen abgeschnitten.
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Das Evakuieren des verschweißten Kernmaterials 12 kann beispielsweise mit Hilfe des Absaugverfahrens stattfinden. Dieses benötigt einen Anschluss zum Absaugen, das direkt aus dem Folienmaterial oder durch eine zusätzliche Schlauchfolie, die mit eingeschweißt wird, hergestellt werden kann. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 6 wird der Anschluss durch eine gemeinsam von der Unterfolie 10 und der Oberfolie 14 begrenzten Tülle 18 gebildet, die eine Öffnung 18a aufweist. In jedem Fall muss eine luftdichte Abdichtung zur Vakuumpumpe erfolgen.
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Um das luftdichte Abdichten an einem in den Figuren nicht dargestellten Pumpenanschluss zu ermöglichen, wird eine in den Figuren nicht dargestellte Absaugvorrichtung verwendet. Diese Absaugvorrichtung kann beispielsweise einen Kegel aufweisen, in dem eine verschiebbare, abgedichte Hülse integriert ist, die an eine ebenfalls in den Figuren nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen werden kann. Der Kegel ermöglicht eine luftdichte Abdichtung in der Öffnung 18a der Tülle 18 (6). Die verschiebbare Hülse ist notwendig, um das Abschwei-ßen nach dem Absaugen zu ermöglichen. Beim Absaugen wird die Hülse möglichst weit in die Tülle 18 zum Kernmaterial 12 geschoben. Zum Abschweißen muss dann diese Hülse zurückgezogen werden, um Platz für die Schweißnaht zum Verschließen der Tülle 18 zu schaffen, was in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt ist.
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Alternativ kann zum Evakuieren das gesamte Paket einschließlich der Absaugvorrichtung in einer Wärmekammer angeordnet werden. Durch Erhitzen kann auch hier Wasserdampf besser aus dem Kernmaterial 12 entweichen und das so entstehende Vakuumformteil auf niedrigere Werte evakuiert werden.
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Um die Formgebung zu unterstützen, kann das Formteil beim Evakuieren über einen entsprechenden Rohrbogen gelegt werden, was in den Zeichnungen im einzelnen nicht dargestellt ist.
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Als Ergebnis des zuvor beschriebenen Herstellungsprozesses erhält man als Vakuumformteil eine Bogenhalbschale 20, wie sie in 7 gezeigt ist. 7 lässt erkennen, dass die beiden äußeren geraden Abschnitte 20a von den geraden Elementen 6 und der mittlere um 90° gebogene Abschnitt 20b von den Formteilen 8 des in 3 gezeigten Zuschnittes gebildet sind. Ferner lässt ein Vergleich mit 2 erkennen, dass die Form der hergestellten Bogenhalbschale 20 der Idealform recht nahe kommt.
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Als Fazit kann man festhalten, dass es mit Hilfe der Erfindung möglich ist, nicht nur typische komplexe Formteile in entsprechender Qualität und Maßhaltigkeit, sondern sämtliche komplexen, gekrümmten Formteile als Vakuumelemente herzustellen.
